2.5. ЗАДАЧИ СМЕШАННОГО ТИПА
Задача 2.63. Определить параметры выпрямительного устройства, предназначенного для питания гальванической ванны. Дано: Idном=4000 А, Udном=15 В, напряжение источника питания Uм. ф.ном=ЗХ380 В (+2%, —5%), f=50 Гц, мощность КЗ сети SK= 2 MBА, длина каждой шины на стороне вентильной обмотки lb=2,5 м, длина каждой шины на стороне постоянного тока ld =5 м. Характеристики диодов: допускаемое повторяющееся обратное напряжение 350 В, падение напряжения при номинальном токе UПр=1,2 В. Номинальное среднее значение тока при прямоугольных импульсах тока шириной 120° и принудительном воздушном охлаждении равно Iф. Ном=200 А, коэффициент надежности, учитывающий неравномерное распределение тока в параллельно соединенных диодах, b=1,2.
Решение. Поскольку выходное напряжение низкое, а токи значительные, необходимо выбрать схему соединений, содержащую несколько коммутационных групп, соединенных параллельно. Примем шестипульсную схему соединений с уравнительным реактором. Схема соединений обмоток преобразовательного трансформатора «треугольник — две звезды».
Из табл. 2.2: выпрямленное напряжение Ud=1,17Uв, расчетная мощность трансформатора STp=l,26Pd, действующее значение тока сетевых обмоток Ip=0,408Id (для коэффициента трансформации 1:1). В рассматриваемой схеме действующее значение напряжения на одной полуобмотке уравнительного реактора Uyp=Us/4 и действующее значение тока уравнительного реактора Iyp=Id/2, число коммутационных групп, работающих последовательно, s=l, число коммутационных групп, работающих параллельно, g=2, число пульсаций в каждой коммутационной группе р=3.
Число параллельно соединенных диодов в одной ветви
|
Для трансформатора такой мощности
тогда
Подставив численные значения, получим:
Второе приближение
Ожидаемое действующее значение напряжения на вентильной обмотке на фазу трансформатора при XX и наименьшем напряжении
При номинальном напряжении сети оно будет:
Максимальное значение напряжения на вентильной обмотке
Максимальное значение обратного напряжения диода при работе уравнительного реактора
и когда уравнительный реактор не работает,
Таким образом, выбранные диоды пригодны по значению обратного напряжения.
Трансформатор должен иметь следующие технические характеристики.
Расчетная мощность STP=103,4 кВ-А.
Коэффициент трансформации
Фазный ток вентильной обмотки
Фазный ток сетевой обмотки
Технические характеристики уравнительного реактора должны быть следующие.
Действующее значение тока обмотки
 |
Действующее значение напряжения одной полуобмотки
|
Расчетная мощность при частоте 150 Гц
Наибольший ток намагничивания уравнительного реактора [5]
где Lyp — индуктивность уравнительного реактора.
Считается, что этот ток должен составлять 20% номинального тока, т. е.
Индуктивность уравнительного реактора
Используя данные задачи, получаем
Задача 2.64. Определить индуктивность Lyp уравнительных реакторов реверсивного преобразователя с естественной коммутацией, питающего реверсивный привод постоянного тока (рис. 2.126,a), при условии, что допустимое среднее значение уравнительного тока равно 2,5% максимального тока нагрузки. Дано: Us=235 В, f=50 Гц, Id=1000 A, Ld
, Rd=0,1 Ом.
Потоком рассеяния трансформатора, активным сопротивлением шинопроводов и реакторов, а также падениями напряжения на вентилях можно пренебречь. Предполагается, что сеть имеет неограниченную мощность.
Решение. Реверсивный преобразователь состоит из двух трехфазных мостов, соединенных встречно-параллельно. Для того чтобы
избежать КЗ на выводах постоянного тока между мостами, система управления должна обеспечивать выполнение условия
Следовательно, α1=π-α2, или, подставив α2=π-β2, получим
α1=β2.
Равенство средних значений напряжений на двух мостах не означает равенства мгновенных значений этих напряжений. Разность между мгновенными значениями напряжений вызывает появление уравнительного тока между двумя мостами. Для того чтобы ограничить его в допустимых пределах, применяют уравнительные реакторы.
Каждый мост можно разделить на два выпрямителя со схемами соединений ЗФШЗП. Каждый из этих выпрямителей представляет собой коммутационную группу, работающую независимо от всех других коммутационных групп (рис. 2.126,6). Уравнительные токи iур1 и iур2 не зависят друг от друга. Рассмотрим, как находится ток iyp1.
Напряжение uур1, вызывающее уравнительный ток iур1, зависит от напряжения u11 коммутационной группы Т11—T12—Т13 и напряжения u21 коммутационной группы Т21—Т22—T23 следующим образом:
Здесь u11 равно составляющей напряжения положительной полярности ud1 (жирная линия и стрелка на верхнем графике рис. 2.127), а — u21 равно составляющей напряжения положительной
полярности — ud2 (жирная линия и стрелка на втором сверху графике рис. 2.127). На рис. 2.127—2.130 приведены кривые выходных напряжений мостов*, напряжения uур1 обусловливающего уравнительный ток, и уравнительного тока iур1 для различных углов управления. Предполагается, что мост 1 работает в выпрямительном режиме, а мост 2 — в инверторном. Стрелки на рис. 2.126 показывают положительные направления напряжения.
Рассмотрим напряжения на уравнительных реакторах в диапазоне углов управления 0°
90°. Этот диапазон можно разделить еще на две части. При углах управления 0°
а<60° уравнительный ток состоит из прерывистых импульсов тока, а при углах управления 60°90° между импульсами тока нет промежутков (рис. 2.127—2.130). Кривые уравнительных токов и их средние значения могут быть получены по кривой напряжения (см., например, задачу 2.28). Не вдаваясь в подробности вычислений, укажем только, что относительный уравнительный ток
* На рис. 2.127—2.130 напряжения udi и «d2 равны суммам отрицательных и положительных ординат. (Прим. ред.)
для углов управления в диапазоне 0°60° вычисляется по формуле
а для углов управления в диапазоне 60°90° -по формуле
На рис. 2.131 показана зависимость I*yp. cp=f(α). Наибольшее относительное значение уравнительного тока наблюдается при α =60° и равно 0,566.
Указанные формулы для I*ур. ср относятся к режиму XX, так как ток id также создает падения напряжения на сглаживающих реакторах, что должно было бы учитываться при вычислениях. Однако если Ldили хотя бы Ld>>LyР, то падение напряжения на LyР, вызванное пульсацией выпрямленного тока, ничтожно мало по сравнению с uур.
В соответствии с условиями задачи допустимо среднее значение уравнительного тока
Для ограничения тока до этого значения требуется, уравнительный реактор с индуктивностью
