Материал: s_electro
откуда
K = |
1 |
−1 |
(1.2.5) |
Г.Т |
ν2 |
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
4. Коэффициент сдвига тока относительно напряжения по первой гармонике.
cos ϕ(1) |
= |
P(1) |
, |
(1.2.6) |
||
P2 |
+Q2 |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
(1) |
(1) |
|
|
|
где P(1) – активная мощность в цепи, создаваемая первыми гармониками напряжения и тока;
Q(1) – реактивная мощность сдвига в цепи, создаваемая первыми гармониками напряжения и тока.
5. Коэффициент мощности
χ = |
P |
, |
(1.2.7) |
|
S |
||||
|
|
|
где P – активная мощность;
S– полная мощность.
Вслучае цепи с синусоидальным напряжением и несинусоидальным током
χ = |
P(1) |
= |
EI(1) cosϕ(1) |
= νI cosϕ(1) . |
(1.2.8) |
S |
EI |
6. Коэффициент полезного действия
η = |
Pвых |
. |
(1.2.9) |
|
|||
|
P |
|
|
|
вх |
|
|
В случае идеализированного преобразователя в рамках первого уровня анализа (отсутствие потерь мощности в элементах преобразователя) из (1.8) следует соотношение между коэффициентами сдвига тока входной и выходной цепей преобразователя.
Pвых = Pвх , |
U(1)вых I(1)вых cosϕ(1)вых =U(1)вх I(1)вх |
cosϕ(1)вх , |
|
cos ϕ(1)вх = KН.ПKТ.П cos ϕ(1)вых . |
(1.2.10) |
|
16 |
|
7. Энергетический коэффициент полезного действия
ηЭ = |
Pвых |
= |
Pвх |
|
Pвых |
= χη. |
(1.2.11) |
Sвх |
S вх |
|
|||||
|
|
|
Pвх |
|
|||
8. Коэффициент пульсаций для цепей постоянного тока
K = |
X max |
, |
(1.2.12) |
П |
X ср |
|
где Xmах – амплитуда данной (обычно первой) гармонической составляющей напряжения (тока),
Xср – среднее значение напряжения (тока).
Расширение традиционной системы показателей качества процессов будет сделано в разделе 1.5.3. введением интегральных коэффи-
циентов гармоник.
В тех случаях, когда с помощью вентильного преобразователя создается автономная система электроснабжения (борт судна, самолета, наземного транспортного средства), набор показателей качества электроэнергии и их числовые значения определяются соответствующими государственными и отраслевыми стандартами, аналогично тому, как качество электрической энергии в электрических сетях общего пользования должно соответствовать государственному стандарту ГОСТ
13109-87.
Для расчета энергетических показателей процессов необходимо знать:
•действующие значения первых гармоник напряжения и тока цепи и угол сдвига между ними;
•действующие значения напряжения и тока;
•действующие значения высших гармоник напряжения и тока;
•активную и реактивную мощности цепи.
Их можно рассчитать одним из трех методов: 1) интегральным, 2) спектральным, 3) прямым (см. раздел 1.5).
1.2.2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ УСТРОЙСТВА И УСТРОЙСТВА В ЦЕЛОМ
За энергетические показатели качества использования элементов преобразовательного устройства рационально принять их относительные (к активной мощности нагрузки) установленные (типовые) мощности.
17
Установленная мощность двухобмоточного трансформатора
рассчитывается как половина суммы произведений действующих значений напряжения (определяет сечение магнитопровода заданного вида и число витков обмотки) и тока (определяет сечение провода обмотки) для каждой обмотки
* |
|
Sт |
|
U1I1 +U2 I2 |
|
|
||
Sт |
= |
|
= |
|
|
|
. |
(1.2.13) |
P |
2P |
н |
||||||
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
Установленная мощность реактора в цепи переменного тока рассчитывается, как и мощность трансформатора, с коэффициентом 0,5 из-за наличия только одной обмотки
* |
|
SL |
|
1 |
U L IL |
|
|
SL |
= |
|
= |
|
|
|
(1.2.14) |
Pн |
2 |
|
Pн |
||||
|
|
|
|
|
|||
Реактор в цепи постоянного тока характеризуется уже запасенной энергией при заданной частоте и уровне пульсаций тока
W = LI 2 .
Установленная (реактивная) мощность конденсатора в цепи синусоидального напряжения (по отношению к активной мощности цепи) рассчитывается как произведение действующих значений напряжения и тока конденсатора, а при наличии высших гармоник в токе величина их ограничивается в зависимости от их частоты.
Q* = |
QC |
= |
UC IC |
. |
(1.2.15) |
|
|
||||
C |
Pн |
|
Pн |
|
|
|
|
|
|||
Конденсатор в цепи постоянного напряжения характеризуется запасенной энергией CU2 при заданном уровне и частоте пульсаций напряжения (уровне высших гармоник напряжения).
Wc = CU2
Для соотнесения энергетических показателей элементов цепи переменного тока, выраженных в единицах мощности, с энергетическими показателями элементов цепи постоянного тока, выраженными в единицах энергии, можно использовать их условное приведение. Для
18
этого или первые показатели необходимо поделить на круговую частоту переменного напряжения w или вторые показатели умножить на эту частоту.
Установленная мощность неполностью управляемых вентилей (тиристоров) определяется так:
Sв = nIaUb max ,
где n – число вентилей.
Установленная мощность полностью управляемых вентилей определяется уже не через среднее значение анодного тока вентиля Ia ,
а через максимальное:
Sв = nIa maxUb max .
По рассчитанным установленным мощностям элементов и известному их конструктивному исполнению можно определить удельные весовые, габаритные, стоимостные показатели и удельные показатели потерь активной мощности в элементах.
Ос н о в н ы е
1.Показатель удельной массы устройства [кГ/кВА]
M S = M |
, |
(1.2.16) |
S |
|
|
где M – масса устройства, кГ
S – установленная (полная) мощность, кВА.
2. Показатель удельного объема устройства [дм3/кВА]
VS = V |
, |
(1.2.17) |
S |
|
|
где V – объем устройства, дм3.
Показатель удельной стоимости устройства [у.е./кВА]
CS |
= C |
, |
(1.2.18) |
|
S |
|
|
где С – стоимость устройства, у.е. |
|
|
|
По этим показателям могут быть вычислены:
19
показатель удельного веса устройства [кГ/дм3]
MV = |
M |
= |
M S |
, |
(1.2.19) |
|
V |
VS |
|||||
|
|
|
|
показатель стоимости единицы массы [у.е./кГ]
CM |
= |
C |
= |
|
CS |
|
(1.2.20) |
|
M |
|
M S |
||||||
|
|
|
|
|
||||
показатель стоимости единицы объема [у.е./дм3] |
|
|||||||
C |
= C |
= |
CS |
|
(1.2.21) |
|||
|
||||||||
V |
|
V |
|
|
VS |
|
||
|
|
|
|
|
||||
Д о п о л н и т е л ь н ы е
Показатель удельных потерь в единице объема [Вт/дм3]
∆P = |
∆P |
(1.2.22) |
V V
Показатель удельных потерь в единице массы [Вт/кГ]
∆P = |
∆P |
(1.2.23) |
M M
Показатели удельных потерь на единицу мощности (пол-
ной или реактивной) [Вт/кВА] или [Вт/кВАр]:
– для реактивных элементов в цепях переменного тока
∆P |
= |
∆P |
или |
∆P |
= |
∆P |
; |
(1.2.24) |
|
||||||||
S |
S |
|
Q |
Q |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
– для реактивных элементов в цепях постоянного тока.
∆P = |
∆P |
. |
(1.2.25) |
W W
Удельные показатели связаны между собой следующими очевидными соотношениями:
20