Электрооборудование промышленности (стр. 3 )

2. Вводят допущения, позволяющие упростить полную эквивалентную схему (например, в маломощных выпрямителях не учитывают LS, в высоковольтных пренебрегают Uпор.V и т. д.).

3. По упрощённой схеме методами анализа электрических цепей находят токи и напряжения в преобразовательном трансформаторе, вентиле, фильтре, а также параметры выходной энергии.

4. По найденным величинам определяют параметры элементов выпрямителя. Выбор последних осуществляют с использованием справочной литературы. При отсутствии стандартного элемента (например, дросселя фильтра) производят конструктивный и электрический расчёт последнего.

5. Рациональность полученных результатов оценивают с технической точки зрения. Лучшей следует считать такую схему, которая даёт:

- среднее значение U0 выпрямленного напряжения, приближающееся к амплитудному значению E2M ЭДС (фазной или линейной) вентильной обмотки преобразовательного трансформатора (U0®E2M);

- малую величину амплитуды UM(1) основной гармоники пульсаций (UM(1)®0);

- высокую частоту fП(1) пульсаций основной гармоники;

- меньшее значение мощности потерь в вентиле;

- лучшее использование обмоток преобразовательного трансформатора (КТ ®1);

- большее значение удельной мощности выпрямителя (равной отношению выходной полезной мощности P0 к массе выпрямителя).

В однотактных и двухтактных выпрямителях без потерь напряжения в фазах выпрямления (идеальный выпрямитель) полагают (рис. 2.5,б), что RТ+p.­Rд. V=0; LS = 0; Uпор. V = 0.Эквивалентные схемы и волновые диаграммы, характеризующие процесс работы идеальных выпрямителей на резистивную нагрузку без фильтра показаны на рис. 2.6 и рис. 2.7. Заметим, что нагрузкой подобного рода являются в промышленности мощные электротермические и осветительные установки. В однотактных выпрямителях выходное напряжение U0 определяется мгновенным значением ЭДС e2 работающей фазы

u0=e2=E2M. cos(wt) (wt=2pf1t), (2.11)

при -p/m2£wt£p/m2,где m2³2

В двухтактных выпрямителях (рис.2.7) U0 можно рассматривать как сумму мгновенных значений напряжений двух однотактных схем (VDи1, VDи2, VDи3 – катодная группа, VDи4, VDи5, VDи6 – анодная группа), т. е. u0=u0K–u0М, или как огибающую линейного (межфазного) напряжения e2лин.

Рис. 2.5.2. Однотактные трехфазный выпрямитель (а), двухтактный трехфазный выпрямитель(б).

Обратное напряжение uобр.v на вентиле равняется мгновенному значению межфазного напряжения вентильных обмоток трансформатора (заштрихованная площадь верхней кривой рис. 2.7,а). Ток i2 через вентильную обмотку преобразовательного трансформатора в однотактных выпрямителях протекает в один полупериод, а в двухтактных – в оба.

Таблица 2.2.

Формулы, используемые при анализе выпрямителей (управляемых и неуправляемых)

Основные величины	Расчётные формулы	Номер формулы
1. На основании разложения функции U0(wt) в ряд Фурье: - Среднее значение выпрямленного напряжения		(2.12)
- Амплитуда n-ой гармоники выходного напряжения Коэффициент пульсаций		(2.13) (2.14)
2. Параметры вентиля: - Среднее значение прямого тока iпр. v вентиля - Действующее (эфф.) значение iпр. v - Коэффициент формы кривой тока вентиля - Мощность потерь в вентиле - Обратное напряжение на вентиле		(2.15) (2.16) (2.17) (2.18) (2.19)
3. Параметры преобразователь ного трансформатора: - Действующее значение фазной ЭДС e2 (wt) - Действующее значение фазного тока i2 (wt)		(2.20) (2.21)
- Мощность вентильных обмоток - Мощность сетевых обмоток		(2.22) (2.23)
4. E   Идеальный источник ЭДС E имеет внутреннее сопротивление, равное нулю.
5. I   Идеальный источник тока I имеет внутреннее сопротивление, равное бесконечности.

Для однотактных схем (р=1) при m2≥2

(2.24)

Коэффициент пульсаций

(2.25)

Действующее значение тока вентиля

, (2.26)

Э. д.с. вентильной обмотки

, (2.27)

Максимальное обратное напряжение на вентиле

(2.28)

Рис. 2.6 Однофазный выпрямитель со средней точкой (а), однофазный мостовой выпрямитель (б)

Рис. 2.5.1. Однофазный выпрямитель со средней точкой (а), однофазный мостовой выпрямитель (б).

Мощность потерь в вентиле следует определять по формуле (2.18) с учётом (2.16) и (2.17).

В таблице 2.3 приведены основные расчётные соотношения для схем неуправляемых выпрямителей

Таблица 2.3

Основные соотношения для неуправляемых выпрямителей

Схема выпрямителя	Парам. Вых. л. Энергии	Параметры вентиля	Параметры преобраз. Трансформатора
U0/E2m	Kп(1)	fп(1)	Iср V/I0	Kф V	Uv.макс	E2/U0	I2/I0	S2/P0	S1/P0	ST/P0
M1=m2=1 p=1		1.57	1f	1	1.57			1.57
m1=1; m2=2 p=1		0.67	2f	½	1.57			0.785
M1=m2=3 p=1		0.25	3f	1/3	1.57			0.523
m1=3 m2=6 p=1		0.057	6f	1/6	2.44			0.410
m1=m2=1 p=2		0.67	2f	½	1.57			1.11
m1=m2=3 p=2			0.057	6f	1/3	1.73			0.82
m1=m2=3 p=2			0.057	6f	1/3	1.73			0.47

Примечание. [LS=0; нагрузка – активное сопротивление R­0; ha – коэффициент полезного действия выпрямителя равный ].