Задачи по трехфазным преобразователям

2.3. ЗАДАЧИ ПО ТРЕХФАЗНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМ

Задача 2.25. Определить допустимые значения выпрямлен­ного напряжения, тока и мощности нагрузки, питаемой выпрямите­лем со схемой соединений ЗФ1НЗП, если нагрузка состоит только из резистора, допустимое среднее значение тока вентиля 200 А, а допустимое максимальное значение повторяющегося обратного напряжения на диоде Uобр. макс=700 В. Выпрямитель не содержит последовательно или параллельно соединенных диодов. Сеть, транс­форматор и диоды идеальные.

Решение. Максимальное обратное напряжение диодов свя­зано с действующим значением фазного напряжения Us вентиль­ной обмотки трансформатора соотношением

Т. е.

Наибольшее допустимое значение выпрямленного напряжения

Наибольший допустимый ток нагрузки

Наибольшая мощность нагрузки

Задача 2.26. Неуправляемый выпрямитель со схемой соединений ЗФ1НЗП работает на активную нагрузку. В одной из фаз сработал предохранитель. Построить кривую выпрямленного тока

Рис. 2.61. Схема и диаграмма выпрямленного напряжения (зада­ча 2.26).

и найти его среднее значение (рис. 2.61). Найти средние значения токов вентилей в неповрежденных фазах. Вентили и трансформа­тор идеальные. Дано: Rd=l Ом, Us=100В.

Решение. Кривая выпрямленного напряжения показана на рис. 2.61. Кривая выпрямленного тока подобна. Для этих кривых получаем:

Задача 2.27. Преобразователь со схемой соединений ЗФ1НЗП работает на активную нагрузку, Rd=10 Ом. Действующее значение фазного напряжения вентильных обмоток трансформатора Us=220 В, угол управления α=60°. Построить кривую тока нагрузки. Определить среднее значение тока нагрузки, а также среднее и действующее значения тока тиристора.

Решение. Кривая тока нагрузки показана на рис. 2.62. Про­водимость прерывистая, следовательно,

Задача 2.28. Для схемы, показанной на рис. 2.63, определить средние значения токов нагрузки и вентиля. Построить кривую тока id. Дано: Us=220 В, Ld=1 мГн, α=90°, f=50 Гц. Тиристоры иде­альные.

Рис. 2.62. Кривая выпрямлен­ного напряжения

(к зада­че 2.27). Рис. 2.63. Схема выпрямителя (задача 2.28).

Решение. Кривые тока и напряжения показаны на рис. 2.64. Уравнение

с начальным условием id=0 при ωt=α’ имеет решение:

Преобразователь работает на границе между непрерывной и прерывистой проводимостями. Среднее значение тока нагрузки

Подставив численные значения, получим:

Среднее значение тока тиристора

Рис. 2.64. Диаграммы токов и I напряжений (к задаче 2.28). Рис. 2.65. Схема к задаче 2.30.

Задача 2.29. Управляемый преобразователь со схемой соединений ЗФ1НЗП работает на нагрузку, состоящую из последовательно соединенных резистора и реактора. Определить значение индуктивности Ld в цепи постоянного тока, при которой преобразователь работает на границе между непрерывной и прерывистой проводимостями, при α=80°. Активное сопротивление нагрузки Rd=4 Ом. Все вентили идеальные.

Решение. Для решения задачи может быть использован график, представленный на рис. 2.13. В данном случае

Следовательно, фазный угол выключения при работе на границе между непрерывной и прерывистой проводимостями будет:

Из графика видно, что при этих углах cos φ=0,4. Из соотно­шения

находим:

Задача 2.30. Для схемы, показанной на рис. 2.65, построить кривые выпрямленного напряжения ud, токов вентильных обмоток

идеального преобразовательного трансформатора и тока шунтирующего диода. Угол управления α = 60о

Определить действующее и среднее значения токов вентильных обмоток трансформатора и шунтирующего диода и среднее значение выпрямленного напряжения для Us=220 В, f=50 Гц, Rd=10 Ом, Ld

Определить, при каком угле управления проводимость становится прерывистой, если шунтирующий диод До удален из схемы, a Ld = 73 мГн.

Решение. Кривые тока и напряжения показаны на рис. 2.66. Здесь α'=π/2. При наличии шунтирующего диода

αвыкл =π

Среднее значение напряжения на нагрузке:

Среднее значение тока нагрузки

Среднее значение тока вентильной обмотки трансформатора

Действующее значение тока вентильной обмотки трансформа­тора

Среднее значение тока шунтирующего диода

Действующее значение тока шунтирующего двдда

Если шунтирующий диод отсутствует и Ld= 73 мГн, из рис. 2.13 α=0, р = 3 и

для границы между непрерывной и прерывистой проводимостями находим α'= 111o, т. е. искомый угол управления α=α'—30=81o.

Задача 2.31. Управляемый идеальный преобразователь со схе­мой соединений ЗФ1НЗП работает на нагрузку, состоящую из после­довательно соединенных активно­го сопротивления Rd=10 Ом и индуктивности Ld. Действую­щее значение фазного напряжения вентильной обмотки трансформато­ра Us = 220 В, угол управления α=60°. Построить кривые выпрям­ленного напряжения и тока тири­стора. Определить среднее и дей­ствующее значения тока нагрузки и тока тиристора.

Решение. Кривые показаны на рис. 2.67. Среднее значение напряжения

Среднее значение тока

Среднее значение тока тиристора

Действующее значение тока тиристора

Задача 2.32. Неуправляемый преобразователь со схемой соединений ЗФ1НЗП работает на активную нагрузку через сглаживающий реактор с индуктивностью Ld. Среднее значение выпрямленного тока Id=100 А. Напряжение вентильной обмотки трансформатора Us=220 В. Реактивное сопротивление коммутации Хγ= 0,05 Ом. Определить среднее значение выпрямленного напряжения, действующее значение тока вентильной обмотки.

Решение. С учетом коммутации выпрямленное напряжение равно:

Для того, что бы определить фазный ток, требуется знать угол коммутации.

Так как:

то γ=arccos 0,9815=10°.

Из графиков на рис. 2.15 находим поправочный коэффициент:

следовательно, действующее значение тока будет равно:

Задача 2.33. Неуправляемый преобразователь со схемой соединения 3Ф1НЗП, работает на нагрузку, состоящую из последовательно соединенных реактора с индуктивностью Ld и резистора с сопротивлением Rd.

Путем измерения получены следующие данные: напряжение на резисторе Ud=217 B, фазное напряжение вентильных обмоток трансформатора Us=190 B, f=50 Гц, ток вентильной обмотки Is=500 A, угол коммутации γ=160

Определить активное сопротивление нагрузки Rd и индуктивность трансформатора Lγ. Активное сопротивление обмоток преобразовательного трансформатора и падение напряжения на диодах пренебрежительно малы.

Решение. Соотношение между током вентильной обмотки трансформатора и средним значением тока нагрузки определяется из уравнения

Поправочный коэффициент на угол коммутации находится из графиков рис 2.15:

Следовательно:

Активное сопротивление нагрузки

Реактивное сопротивление коммутации находится из уравнения:

следующим образом:

Задача 2.34. Определить средние значения и форму кри­вой тока нагрузки и тока, проходящего через тиристор пре­образователя со схемой соеди­нений ЗФ1НЗП, показанной на рис. 2.68.

Трансформатор и вентили идеальные. Дано: Us = 100 В, Ed = 70,7 В, Rd=1 Ом, α = 60°

Решение. Как показано на рис. 2.69, при заданных значениях Ed и α проводимость будет прерывистой.

Из выражения:

следует, что

α'выкл = arcsin 0,5 = 150°

Рис. 2.69. Диаграммы выпрямленных напряжений и токов (к задаче 2.34).