4.2.2. Расчет выпрямителя с учетом реальных параметров элементов схемы

Наличие реальных элементов приводит к появлению при нагрузке выпрямителя потерь напряжения внутри выпрямителя U, что требует завышения напряжения холостого хода выпрямителя, которое в соответствии с обобщенным уравнением внешней характеристики (3.1.14) равно (при минимальном напряжении сети)

Внутри выпрямителя теряется напряжение U:

.

Тогда соответствующее ему действующее значение вторичного напряжения трансформатора при минимальном напряжении сети

и коэффициент трансформации

.

Отсюда видно, что теперь бестрансформаторный вариант выпрямителя обеспечит возможность сохранения напряжения на нагрузке при снижении напряжения сети только на 7 %, что соответс­твует снижению напряжения в пределах нормы (5 %) по ГОСТ 13109-97 [44]. При максимально допустимом снижении напряжения в сети на 10 % напряжение на нагрузке снизится от номинального в этом случае приблизительно на 3 %. Это «плата» за экономию на входном трансформаторе, если его не использовать.

Типовая мощность трансформатора останется прежней, если не учитывать влияние коммутации на нее. Для оценки этого влияния по (3.1.7) найдем сначала угол коммутации для случая максимального напряжения в сети:

Типовая мощность трансформатора с учетом поправок на коммутацию в соответствии с (3.9.4) изменяется мало и может не учитываться.

Теперь можно определить параметры вентилей по обратному напряжению, которое может достигать при максимальном напряжении сети следующего значения:

С учетом возможных импульсных перенапряжений внутри выпрямителя и в сети выбирают вентиль с коэффициентом запаса по напряжению 1,5…2. В итоге это будет вентиль Т9-100 не ниже 10-го класса. Класс вентиля, умноженный на 100, определяет максимально допустимое прямое и обратное напряжения на нем.

Уменьшение К_тприведет к корректировке максимального значения угла регулирования_max:

.

Шестая гармоника выпрямленного напряжения теперь должна определяться с учетом появившегося угла коммутации  [8] и будет вместо 102 В равна

U_d(6)= 0,24556 = 133,4 В.

Пропорционально на 30 % увеличится и индуктивность сглаживающего реактора L_d.

Осталось проверить ограничение задания на входной коэффициент мощности. Для этого необходимо знать активную мощность на входе выпрямителя с учетом ее потерь внутри выпрямителя. Потери мощности в трансформаторе будут равны

кВт.

Потери активной мощности в вентилях

кВт.

Потери активной мощности в сглаживающем реакторе

кВт.

Общие потери мощности внутри выпрямителя

кВт.

Тогда входной коэффициент мощности выпрямителя при номинальном значении напряжения сети будет равен

,

а при максимальном напряжении сети

т. е. выше, чем заданное ограничение.

При номинальном напряжении сети КПД выпрямителя определяется по формуле

Таким образом, спроектированный выпрямитель удовлетворяет всем требованиям задания.

Теперь осталось проверить, удовлетворяет ли выпрямитель требованиям ГОСТ 13109-97 по вносимому искажению напряжения сети в узле присоединения. По соотношению (3.13.7) определяется коэффициент гармоник напряжения узла сети, обусловленный несинусоидальностью входного тока выпрямителя. Дифференциальный коэффициент гармоник первого порядка входного тока выпрямителя при _н = 10 (при U_1н = 220 В, _н = 15) по (3.9.8) равен

так как

Тогда коэффициент гармоник напряжения сети, в ГОСТ 13109-97 называемыйкоэффициентом несинусоидальности, будет равен

что допустимо по этому стандарту.

По найденным параметрам элементов схемы можно оценить массогабаритные показатели спроектированного выпрямителя по удельным показателям массы и габаритов элементов (см. п. 1.2.2).

Аналогично рассчитывается и выпрямитель обмотки возбуждения электрического двигателя.