Влияние индуктивности рассеяния трансформатора на форму выпрямленного напряжения в 3-х фазной схеме выпрямителя с нулевым выводом

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

На интервале [t₁; t₂ ] по первому закону коммутации ток VD1 не может скачком измениться до нуля, происходит снижение тока по экспоненциальному закону. Ток в цепи диода VD2 также нарастает по экспоненте. К нагрузке прикладывается напряжение 2-х фаз (" a" и " c" ), что оказывает влияние на форму выпрямленного напряжения. Это уменьшает уровень выпрямленного напряжения и увеличивает уровень пульсаций напряжения на нагрузке.

При работе на индуктивную нагрузку происходит аналогичное влияние на форму выпрямленного напряжения коммутационных задержек, связанных с индуктивными элементами нагрузки (рисунок 1.8). Интервал " коммутационной задержки" зависит от величины I_нагр, поэтому данная схема имеет ограничение по величине тока из-за влияния индуктивности рассеяния.

Рисунок 1.8 - Схема замещения.

Рисунок 1.9 - График временных зависимостей токов и

напряжений в цепях.

Используя метод узловых потенциалов, получим выражение для среднего значения выходного напряжения выпрямителя с учетом влияния индуктивности нагрузки:

При получении выражения для U₀ с учетом влияния индуктивных элементов цепей пренебрегают не заштрихованной площадью S₁ (рисунок 1.10), а заштрихованную площадь описывают синусоидальным законом изменения напряжения при 0.5U_2m.

Рисунок 1.10 - График пульсаций.

, где

Для анализа внешней характеристики выпрямителя вводят параметр , учитывающий влияние L_s. С увеличением тока спад внешней характеристики будет больше.

Расчет силовой части выпрямителя

Силовая схема трехфазного управляемого выпрямителя приведена на рисунке 2.1 Схема содержит понижающий трансформатор Т2 и три оптотиристора VS1, VS2, VS3. Параллельно тиристорам включены демпфирующие RC – цепи (снабберы), которые уменьшают перенапряжения появляющиеся на тиристорах. На оптотиристоры подаются управляющие сигналы от системы управления.

Рисунок 2.1 силовая схема

Расчет силового трансформатора

Рассчитаем трехфазный трасформатор с нулевым выводом для силовой части схемы. Определим номинальную мощность, напряжение на вторичной обмотки, действующие значение тока во вторичной обмотке. Выберем готовый трансформатор по этим критериям.

Фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора определим по формуле:

U₂ = K_н * K_u * K_α * K_r * U_d_н,

где U_d_н – максимальное значение среднего напряжения нагрузки;

K_н – коэффициент схемы, определяющий связь между выпрямленным напряжением и фазным напряжением на вторичной стороне трансформатора;

K_u - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное снижение напряжения в сети;

K_α – коэффициент запаса, учитывающий ограничение угла открывания вентилей при максимальном управляющем сигнале;

K_r – коэффициент запаса, учитывающий падение напряжения в обмотках трансформатора, вентилях и в результате коммутации токов.

U_d_н= U_d₀=240 В; K_н=0.428; K_u=1.1; K_α=1.15; K_r=1.05

U₂ = 240*0.428*1.1*1.15*1.05=136.46 В.

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора:

I₂ = K_i * K_T₂ * I_d₀,

где K_i – коэффициент, учитывающий отклонение формы тока от прямоугольной;

K_T₂ – коэффициент схемы, определяющий соотношение между выпрямленным током и переменным током вторичной обмотки трансформатора;

I_d – среднее значение тока нагрузки, в расчётах берётся наибольшее значение тока нагрузки (при α = α _мин), т.е. I_d = I_d_н.

K_i=1.08; K_T₂=0.816; I_d₀=50 А

I₂ = 1.08*0.816*50=44 А.

Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора:

I₁ = K_i * K_Т₁ * I_d / K_тр,

где K_t₁ - коэффициент схемы, определяющий соотношение между выпрямленным током и переменным током первичной обмотки трансформатора;

K_тр – коэффициент трансформации трансформатора;

K_тр = U₁/ U₂;

U₂ – фазное напряжение первичной обмотки трансформатора.

K_i= 1.08; K_Т₁ = 0.82; K_Tp=U₁/U₂=380/250=1.52

I₁ = 1.08*0.82*1/1.52*100 = 58 А.

Расчетная типовая мощность силового трансформатора:

S_ТР = K_T * U_d * I_d₀,

где K_T – коэффициент схемы.

K_T=1.05; U_d₀=240 В; I_d₀=25 А

S_ТР = 1.05*240*100 = 25.2 кВт.

Выбор типа вентилей

В данной работе мы используем оптотиристоры дабы упростить схему управления, за счет того, что они не требуют гальванической развязки. В следствии этого отпадает необходимость установки импульсного трансформатора, следственно и габариты СУ претерпевают изменения.

Исходя из технического задания, выберем оптотиристоры для силовой схемы.

Произведем расчет максимально допустимого прямого тока через оптотиристор.

Среднее значение тока вентиля:

I_в = K_тв* I_d

где K_TB - коэффициент схемы.

K_TB=I_B/I_C=0, 333

I_в = 0, 333*50=16, 665 А.

Максимальная величина обратного напряжения, прикладываемого к вентилю, определяется по формуле:

U_ВМ = U_d₀ * K_НВ,

где К_НВ - коэффициент схемы;

K_НВ=U_KM/U_d₀=2, 094

U_ВМ = 240*1, 57 = 376, 8 В.

Выберем по справочнику прибор со следующими параметрами:

• Тип прибора– TO-142

• Максимально допустимый действующий ток в открытом состоянии – 50 А.

• Повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии и повторяющееся импульсное обратное напряжение – 200 – 1200 В.

• Отпирающий постоянный ток управления: наименьший постоянный ток управления, необходимый для включения оптотиристора не более –1.8 А.

• Отпирающее импульсное напряжение управления не более–3.5 В.

• Максимально допустимый действующий ток в открытом состоянии -79А

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒