Расчет неуправляемых и управляемых выпрямителей при различных режимах работы

3. Вычертить (соблюдая масштаб, принятый в задании №1) кривые мгновенных значений фазных ЭДС e2 (отметить уровень U0 и значение двойного угла 2θ отсечки), тока i2 вентильной обмотки (отметить уровень I2) и прямого тока iпр.v вентиля (отметить уровень Iэфф.v и Iср.v).

Рисунок 3.1 - Эквивалентная схема однофазного мостового

выпрямителя при активно-емкостной нагрузке

Расчет качественных показателей выпрямителя

При расчете принимаем коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения kП(1) = 0. Расчет ведется с помощью вспомогательных коэффициентов: A(θ), B(θ), D(θ), F(θ), H(θ).

Коэффициент A(θ) определяем по формуле [1,23]:

A(θ) = π·, (3.1)

где RП = R0/k – сопротивление потерь.

A(θ) = 3,14·= 0,105

По таблице [1,23] определяем оставшиеся коэффициенты:

B(θ) = 0,88; D(θ) = 2,45; F(θ) = 7,51; H(θ) = 8700; угол θ = 36,50.

Вычисляем действующее значение фазных ЭДС E2 по формуле [1,24]:

E2 = B(θ)·U0, (3.2)

E2 = 0,88·60 = 52,8 В.

Вычисляем действующее значение тока I2 по формуле:

I2 = · D(θ)·Iср.v, (3.3)

где Iср.v = = 15 А.

I2 = · 2,45·15 = 51,79 А.

Вычисляем емкость конденсатора C0 по формуле:

C0 = (мкФ), (3.4)

C0 = = 6184,83 мкФ

Эффективный ток вентиля определяем по формуле:

Iэфф.v = kф.v·Iср.v = D(θ)· Iср.v, (3.5)

Iэфф.v = 2,45·15 = 36,75 А.

Графики зависимостей e2(wt), u0(wt), U0, i2(wt), iпр.v(wt), Iэфф.v, Iср.v приведены в приложении В.

4. Расчет выпрямителя с учетом явления коммутации

Схема выпрямителя, активно-индуктивная нагрузка, значение фазной ЭДС E2, величина тока I0 нагрузки, частота сети f1 остались такими же, как в пункте 2.1, но преобразовательный трансформатор имеет индуктивность рассеивания LS, за счет которой выпрямленное напряжение U0γ снижается на ℓ = 5% от напряжения идеального выпрямителя.

Требуется:

1. Вычертить эквивалентную схему выпрямителя с коммутационными потерями в фазах выпрямителя при индуктивной реакции нагрузки.

2. Вычислить угол коммутации γ, среднее значение выпрямленного U0γ напряжения, действующее значение тока I2γ, вентильной обмотки трансформатора, среднее Iпр.v и эффективное Iэфф.v значения прямого тока вентиля.

3. Вычертить (соблюдая масштаб, принятый в задании №1) кривые мгновенных значений фазных ЭДС e2, напряжения u0γ на выходе вентильного устройства (отметить уровень U0γ и угол γ), тока i2 вентильной обмотки (отметить уровень I2γ, значение угла γ, и угол проводимости вентиля).

Рисунок 4.1 - Эквивалентная схема однофазного мостового

выпрямителя при активно-индуктивной нагрузке

Расчет качественных показателей выпрямителя

Вычислим угол коммутации выпрямителя [1,26]:

γ = arcos(1-2·ω·Ls·I0/E2m.лин), (4.1)

где E2m.лин – амплитуда межфазного напряжения у вентильных обмоток,

E2m.лин = E2m = E2 = 94,2 В – для однофазной мостовой схемы;

LS – индуктивность рассеивания.

Для определения LS воспользуемся уравнением [1,26]:

U0γ = U0xx – (RП +ω·LS)·I0 , (4.2)

где U0xx = U0 = 60 В;

RП = 0;

ℓ %= %, (4.3)

Подставляя формулу (4.3) в (4.2), и выразив LS, получим:

LS = , (4.4)

LS = = 0,001 Гн или LS = 1 мГн.

Определяем угол коммутации γ

γ = arccos(1-2·2·3,14·50·0,001·30/94,2) = arccos(0,8) ≈ 36,87 эл. град.

Среднее значение выпрямленного напряжения определяем по формуле (4.3):

U0γ = U0(1-ℓ%/100) = 60·(1-5/100) = 57

Вычисляем действующее значение тока вентильной обмотки трансформатора I2γ по формуле [1,28]:

I2γ = , (4.5)

где = 42,43 А ;

= 0,988 – определяем по таблице [1,28].

I2γ = 42,43·0,988 = 41,92 А.

Вычисляем среднее значение прямого тока Iпрγ вентиля:

Iпрγ = , (4.6)

Iпрγ = = 14,25 А.

Вычисляем эффективное значение тока Iэфф.v:

Iэфф.v = , (4.7)

Iэфф.v = = 29,64 А.

Графики зависимостей e2(wt), u0γ(wt), U0γ, i2(wt), I2γ приведены в приложении Г.

5. Расчет управляемого выпрямителя в режиме

стабилизации выходного напряжения

Управляемые выпрямители применяются для регулирования и изменения электрических режимов в промышленных электроприемниках питающихся от постоянного тока. Например, исполнительный двигатель электропривода постоянного тока, то путем изменения средневыпрямленного напряжения регулируется частота вращения ротора. При стабилизации выпрямленного напряжения достигается стабильная скорость вращения двигателя в условиях изменяющейся механической нагрузки.

Рисунок 5.1 – Структурная схема управляемого выпрямителя

В схеме выпрямителя (см. рис.2.1) диоды заменены на тиристоры и введен нулевой диод (для улучшения свойств управляемого выпрямителя). Путем изменения угла α включения тиристоров выходное напряжение управляемого выпрямителя должно поддерживаться неизменным на уровне 0,7·U0 при колебаниях фазной ЭДС e2 от E2min = 0,75·E2 до E2max = 1,1·E2 (значения E2 и U0 сохранились такими же, как в пункте 2.1).

1	2	3	4	5	6