"Основы преобразовательной техники" (стр. 13 )

Предварительно вычисляется напряжение на выходе выпрямителя при минимальном значении угла управления или из условия

,

где 1,1 – коэффициент, учитывающий возможное снижение напряжения сети на 10%; – ЭДС вращения при номинальной скорости двигателя; – коэффициент, учитывающий допустимые перегрузки по току, из условий коммутации якоря двигателя и – для электроприводов переменного тока; - суммарное активное сопротивление цепи выпрямленного тока (обмотки трансформатора, дросселей, динамического сопротивления вентилей, сопротивление, учитывающее действие коммутационных процессов в преобразователе и т. п.); предварительно величина может быть принята равной ; – падение напряжения на вентилях.

2. В связи с тем, что в трансформаторе не существует электрической связи между вторичной и первичной обмотками, трансформатор является элементом гальванической развязки сетевого напряжения и напряжения преобразовательного устройства с нагрузкой.

3. Трансформатор на входе вентильного преобразователя обладает собственным активным сопротивлением () и входной индуктивностью (), ограничивающей скорость изменения тока в вентилях преобразователя и соответственно токи короткого замыкания на стороне постоянного напряжения.

Определив необходимое значение напряжения на нагрузке , нетрудно найти расчетное значение , соответствующее схеме выпрямления, а зная первичное напряжение , определяется коэффициент трансформации трансформатора

и расчетная мощность трансформатора

.

Мощность выбираемого трансформатора по каталогам должна быть больше или равна расчетной:

.

В литературе часто можно встретить некорректный подход к выбору трансформатора. Наибольшая погрешность появляется в расчетах схем с нулевым выводом [3]. Например, для однофазной двухполупериодной схемы выпрямителя с выводом полагается:

; ; ;

но в этом случае мощность вторичной обмотки больше мощности, забираемой из сети, т. е. , тогда и КПД .

Мощность вторичной обмотки трансформатора ни при каких обстоятельствах не может быть больше мощности первичной обмотки.

В силу тождественности форм кривых токов и напряжений при активной нагрузке действующее значение напряжения определяется точно так же, как и действующее значение тока.

Для однофазной схемы с нулевым выводом

.

Действующее значение напряжения

.

Во время приложения к какой-либо половине обмотки обратного напряжения прямое напряжение на ней равно нулю, тогда

,

где - фазность схемы преобразователя.

Следовательно,

,

т. е. по затратам энергии однофазная мостовая схема и схема с нулевым выводом абсолютно идентичны.

Для активно-индуктивной нагрузки () действующее значение тока и напряжения соответственно равны:

; ,

тогда мощность обмоток

.

Косвенным подтверждением справедливости предлагаемых расчетов может служить баланс мощности. В общем случае с учетом принятых упрощений

,

где – потери от высших гармоник пульсаций напряжения и тока.

Основная доля потерь падает на первую гармонику напряжения . Потери эти чисто активные, они могут быть рассчитаны по следующей формуле:

,

где , – действующие значения первых гармоник пульсаций напряжения и тока; – сопротивление нагрузки; – полные мощности первичной и вторичной обмоток; – выпрямленное напряжение, ток и мощность; - действующие значения тока и напряжения первичной и вторичной обмоток трансформатора.

Активно-индуктивная нагрузка создает главным образом потери реактивной мощности. Формальное отличие от отражает разницу между действующим и средним значениями напряжения на обмотках трансформатора. В то же время идеализированный ток прямоугольной формы в обмотках или эквивалентная ему сумма гармоник нечетного порядка имеет резко выраженный реактивный характер и создает потери только в питающей сети (в баланс мощности эти потери не входят).

Расчетное значение требуемой мощности трансформатора желательно увеличить на величину потерь от первой гармоники

,

где коэффициент 1,1 учитывает потери от гармоник больше первой.

По расчетным значениям и выбирается тип трансформатора с его номинальными паспортными данными: , , , , вес и т. п.

Расчетную мощность трансформатора нетрудно найти, используя показатели табл.1, при этом

.

Замечание. При отсутствии в каталогах трехобмоточного трансформатора с параметрами обмоток, близкими к требуемым, допускается выбор ближайшего по мощности трансформатора с одной вторичной обмоткой, причем требуемая расчетная мощность увеличивается на 30%. Обычно завод-изготовитель трансформаторов гарантирует изменение напряжения по требованию заказчика при соблюдении постоянства и .

После выбора трансформатора производится расчет активного и индуктивного сопротивлений: