Трансформаторы для преобразователей.

Трансформаторы, спроектированные для работы с преобразователями [14,20], имеют в основном ту же конструкцию что и другие силовые трансформаторы. При расчете требуемого на вентильной обмотке действующего значения напряжения холостого хода U₂ исходят из требуемого выпрямленного напряжения U_di0  идеального выпрямителя. В табл.4.2. приведены значения U_{di 0} / U₂  для важнейших схем. По заданному напряжению питающей сети определяется коэффициент трансформации К_т=U₁/U₂  трансформатора . Действующие значения токов первичной и вторичной обмоток трансформатора согласно (3.13) –(3.17), (3.20), (3.21), (3.58), (3.59) пропорциональны среднему значению выпрямленного тока . Отношения I₂/I_d и I₁/I_d  зависят только от схемы выпрямления в табл. 4.2

Данные, указанные в табл.4.2 для схемы соединения трехфазная мостовая «звезда–звезда » (п. 5), справедливы и при соединении обмоток трансформатора на сетевой или вентильной стороне в треугольник, за исключением отношением I₂/I_d   вместо которого для расчета тока в обмотках на вентильной стороне трансформатора при соединении их в треугольник необходимо принимать  [7 , 12].

Размеры любого трансформатора характерезуются типовой (расчетной) мощностью S_T . В обычных трансформаторах [10] заданая кажущаяся мощность является одновременно и типовой. В трансформаторах для преобразователей в качестве такого параметра пользуются мощностью постоянного тока идеального выпрямителя 

                                               P_{d 0} = U_{di 0}·I_d                                                                                                 (4.14)

 

                                                                                                                                                           Таблица 4.2

                                Соотношения для расчета параметров трансформаторов

№ п/п		Наименование схемы	Относительное значение действующего тока в обмотках			Коэффициент
			В сетевой KT ··I2/ Id	В ветильной I2/ Id		Использование трансф-ра        Cт= Sт / Pd 0		Наклона внешней характеристики А
1	Однополупериодная с нулевым диодом		0,5	0,71	1,34		-
2	Двухполупериодная нулевая		1	0,71	1,34		0,71
3	Двухполупериодная Мостовая		1	1	1,11		0,71
4	Трехфазная нулевая с соединением вторичных обмоток в зигзаг		0,47	0,58	1,46		0,87
5	Трехфазная мостовая		0,82	0,58	1,05		0,5
6	Две трехфазные звезды со средней точкой и с уравнительным реактором		0,41	0,29	1,32		0,5
7	12- пульсная с параллельным соединением мостовых схем		0,79	0,29	1,03		0,51
8	12- пульсная с последовательным соединением мостовых схем		1,6	0,58	1,03		0,52

Cвязь между типовой мощностью S_Т и мощностью Р_d0 опре­деляется выражением:

                                                      S_T =C_T ·P_d0 ,                                                         (4.15)

где C _T — коэффициент использования трасформатора, завися­щий лишь от схемы выпрямителя.

Из табл. 4.2 видно, что в трехфазных и 12-пульсных мосто­вых схемах коэффициент использования трансформатора весь­ма близок к 1, так что его типовая мощность незначительно пре­вышает идеальную мощность в цепи постоянного тока. Поэто­му практически во всех случаях, когда выпрямитель питается от трехфазной сети, используются эти схемы. Отметим также достаточно хорошее использование трансформатора в двухполупериодной мостовой схеме выпрямителя.

Расчетные мощности сетевой S₁ и вентильной S₂ обмоток трансформатора находят по произведениям действующих зна­чений токов и напряжений соответствующих обмоток с учетом схемы выпрямления, а типовую S_T мощность — как среднее арифметическое мощностей S₁ и S₂.

В § 3.5 при рассмотрении коммутационных процессов вкратце было объяснено влияние индуктивности рассеяния трасформа­тора и индуктивности питающей сети на работу преобразовате­лей. В паспортных данных трансформаторов приводится не ин­дуктивность рассеяния, а относительное значение напряжения короткого замыкания трансформатора. Таким образом, влияние индуктивности рассеяния на работу преобразователя можно вы­разить через значение u _k,%, точнее, индуктивной составляющей и _XT % этого напряжения, пересчитанной на вентильную сторо­ну. Тогда снижение выпрямленного напряжения при номиналь­ном токе нагрузки, обусловленное индуктивностями рассеяния трансформатора, может быть определено по соотношению

 

                                                                                    (4.16)

 

где А — коэффициент наклона внешней характеристики, зави­сящий лишь от схемы выпрямления. Его значения приведены в табл. 4.2

По паспортным данным определяются полное и активное со­противления трансформатора:

                                                 ·                                                 (4.17)                              

                                                                       (4.18)

 

где U_ном — номинальное напряжение трансформатора; S_ном — номинальная его мощность; P _k — активные, потери в трансфор­маторе.

Затем рассчитывается индуктивное сопротивление Х _T транс­форматора:

 

       X_T = .                                                  (4.19)

 

Далее по соотношению

                                       u_XT ,% = ,%                                           (4.20)

 определяется индуктивная составляющая напряжения коротко­го замыкания трансформатора.

Для трансформаторов с мощностью S_T³ 1000 кВА с допу­стимой точностью можно принять и _XT ,% » u_k,%.

Индуктивное сопротивление Х_с питающей сети оказывает та­кое же влияние, как и индуктивность рассеяния трансформато­ра. Поэтому в большинстве случаев при расчетах оно пересчи­тывается на вентильную сторону трансформатора и добавляется к величине Х_т.

В §§ 3.5 - 3.7 было подчеркнуто, что при расчете внешних характеристик выпрямителей учитывается эквивалентное ин­дуктивное сопротивление Х_э. Однако для достаточно мощных преобразователей учет только величины Х_э может внести зна­чительную погрешность. В общем случае номинальное среднее выпрямленное напряжение на нагрузке определяется выраже­нием:

 

                            U_{d ном}= U_di0 - U_dXT - U_drT   - U_dXc - U_{dV ,}                                          (4.21)

где U_drT  — падение напряжения на активном сопротивлении трансформатора; U _dXc — то же на индуктивном сопротивлении питающей сети; U _dV — то же в вентилях преобразователя.

Зная активное сопротивление трансформатора, можно вычи­слить:

 

                                            U_drT = r_T ·I_{d ном .}                                                                                                (4.22)

 

Величину U_dXc можно определить отношением мощности вы­прямленного тока P _d0 к мощности короткого замыкания S_k пи­тающей сети и учитывать с достаточной точностью только при Р _d0 / S_k ³ 5%.

 

Рис. 4.6. Зависимость относительного падения напряжения, обусловленного индуктивным сопротивлением питающей системы, от отношения K_p=P_d0/S_k (коэффициент подключения ) для разных значений d_XT 

 

Зависимости падения напряжения на индуктивном сопроти­влении сети от отношения K _p=P_d0/S_k (коэффициент подклю­чения) приведены на рис. 4.6 для схем выпрямления и величины d_XT .  При этом значение d _XT определяется по выражению:

                                                    (4.23)

 

Падение выпрямленного напряжения на вентилях определяется формулой

               

                                                                                        (4.24)

 

где k — число последовательно включенных вентилей, через ко­торые выпрямленный ток протекает одновременно.

После того как по (4.21) найдено идеальное выпрямленное напряжение холостого хода, можно определить действующее значение напряжения U₂ вентильной обмотки. Однако часто для обеспечения резерва при регулировании и компенсации измене­ний напряжения сети выбирается большее значение и соответ­ственно U₂. В этом случае выпрямитель при нормальных усло­виях работает с некоторым углом управления a ¹0. При этом пульсации выпрямленного напряжения, а также потребляемая реактивная мощность управления возрастают, а коэффициент сдвига и коэффициент мощности снижаются.

В заключение отметим, что преобразовательные трансфор­маторы по желанию потребителя могут поставляться с напря­жением короткого замыкания от 4 до 10% при наиболее часто встречающемся значении 5-6%. Однако необходимо помнить, что при малых значениях напряжения короткого замыкания увеличивается ток короткого замыкания и затрудняются усло­вия фильтрации высших гармонических.

4.5 Способы уменьшения влияния преобразо­вателей

⇐ Предыдущая20212223242526272829Следующая ⇒

Поделиться: