Материал: s_electro

8.* Какое максимальное значение инвертируемого тока допустимо в трехфазном мостовом зависимом инверторе при β = 300, La = = 0,005 Гн, Кт = 2 при тиристорах с нулевым временем восстановления управляемости?

9.* Рассчитайте коэффициент гармоник сетевого тока эквивалентного двенадцатифазного выпрямителя на базе двух трехфазных мостов.

10. Рассчитайте входной коэффициент мощности шестипульсного управляемого выпрямителя, работающего с α = 600 и имеющего

γ= 200.

11.В шестипульсном выпрямителе были определены потери ак-

тивной мощности на холостом ходу ∆Рхх = 200 Вт и при номинальном токе нагрузки: в трансформаторе – 600 Вт, в сглаживающем дросселе фильтра – 200 Вт, в вентилях – 400 Вт, причем соотношение составляющих потерь мощности в динамическом сопротивлении вентиля и в источнике, моделирующем напряжение отсечки прямой вольтамперной характеристики вентиля, равно 1:1. Мощность нагрузки 10 кВт. Определить КПД при данной и половинной нагрузке выпрямителя, считая Udα = const.

12.Рассчитать входной коэффициент мощности выпрямителя с принудительным формированием кривой первичного тока, если амплитуда первой гармоники тока, совпадающей по фазе с напряжением, равна 10 А, а амплитуда высокочастотной пульсации этого тока равна

2 А.

13.Оценить предельную мощность шестипульсного выпрямителя, подключаемого к питающей сети и работающего с углом коммутации

γ= 200, если мощность короткого замыкания узла сети равна 1000 кВА.

4.МОДЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Кбеде неопытность ведет ...

А.С. Пушкин

И опыт, сын ошибок трудных, И гений, парадоксов друг,

183

И случай, бог изобретатель.

А.С. Пушкин

Задание. Необходимо спроектировать выпрямитель для обеспечения пуска двигателя постоянного тока типа П2 с током не более номинального тока якоря и обеспечить длительную работу с номинальным моментом (током) при номинальной скорости вращения с постоянным потоком возбуждения. Параметры двигателя: Рн = 100 кВт, Uян = 440 В, nн = 1000 об/мин. Допустимые пульсации тока якоря не более 7 % Idн. Обмотка возбуждения: UB = 220 В. Требуется определить параметры сетевого трансформатора, параметры вентилей выпрямителей якорной цепи и обмотки возбуждения, параметры сглаживающих дросселей выпрямителей. Ограничивающее требование: входной коэффициент мощности выпрямителя в номинальном режиме должен быть не ниже 0,8. Трехфазная питающая сеть 220/380 В с доступной нейтралью. Мощность короткого замыкания сети в узле присоединения преобразователя Sкз = 5 000 кВАр, т.е. коэффицинт Ккз=50.

Проектирование нового выпрямителя содержит два качественно различных этапа.

1.Этап структурного синтеза, на котором определяется структура (принципиальная схема) выпрямителя.

2.Этап параметрического синтеза, на котором рассчитываются параметры элементов выбранной структуры (принципиальной схемы) выпрямителя.

4.1.ВЫБОР СХЕМЫ ВЫПРЯМИТЕЛЯ (ЭТАП СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА)

Формальных (математических) методов синтеза структур вентильных преобразователей по требованию задания пока в силовой электронике практически нет, хотя исследования в этом направлении проводятся [19,49]. Поэтому процедура синтеза схемы выпрямителя сводится к процедуре ее выбора из множества известных на основании знания их свойств. Таким образом, необходима база данных по схемам выпрямителей. В тех случаях, когда не удается выбрать подходящую схему выпрямителя из числа известных, потребуется или изобретение новой схемы, или корректировка задания на проектирование выпрямителя.

По результатам анализа базовых схем выпрямителей однофазного и трехфазного напряжения составлена сводная таблица 4.1.1 их свойств. Ввиду многомерности вектора свойств каждой схемы, образованного параметрами колонок таблицы, выбор схемы при проекти-

184

ровании нового выпрямителя с требуемыми выходными параметрами потенциально неоднозначен и для молодого специалиста обычно затруднен. Поэтому ниже дан пример алгоритма выбора схемы выпрямителя исходя из трех заданных параметров выхода выпрямителя (Pd0, Ud0, Id) с учетом в векторе свойств схемы только двух компонентов: использования типовой мощности трансформатора и использования вентилей по обратному напряжению. При этом предполагается, что в распоряжении проектировщика имеются вентили с максимальным значением обратного напряжения до 1000…1500 В, а коэффициент запаса по напряжению вентилей при проектировании равен 1,5…2. Несмотря на всю условность этого алгоритма выбора схемы, он будет полезен как возможный образец подхода до тех пор, пока у проектировщика не появится собственный опыт.

Всоответствии с заданием на проектирование и алгоритмом выбора схемы выпрямителя по рис. 4.1.1 наш выпрямитель должен быть

трехфазным (Pd0 = 100 кВт) и двухполупериодным (мостовая схема), так как требуется достаточно высокое выпрямленное напряжение.

Вобщем случае решение подобных задач принятия решений можно формализовать, создав в виде программы для ЭВМ соответствую-

щую экспертную систему , основанную на базе знаний силовой электроники.

Выпрямитель обмотки возбуждения также трехфазный, но в связи с невысоким значением выпрямленного напряжения может быть выполнен по однополупериодной схеме. Поскольку коэффициенты преобразования по напряжению выбранных схем выпрямителей различаются в два раза и их требуемые выпрямленные напряжения также различаются в два раза, возможен вариант питания обеих схем от одной системы вторичных обмоток трансформатора. А с учетом того, что коэффициент трансформации трансформатора больше единицы, но близок к ней (понижающий трансформатор), возможен вариант питания выпрямителей непосредственно от сети (без трансформатора выпрямителя). Таким образом, для проектировщика здесь имеются три альтернативных решения и по результатам расчета надо выбрать одно, что потребует привлечения еще каких-то дополнительных предпочтений лицом, принимающим решение (ЛПР), если проектировщик и ЛПР являются разными лицами.

185

Рис. 4.1.1

185