5.4 Выбор сглаживающего фильтра [1, 3, 18]

Пульсации выпрямленного напряжения на выходе преобра­зователя вызывают пульсации тока в силовой цепи, что ухудшает условия коммутации двигателей постоянного тока и приводит к дополнительному нагреву всех элементов силовой цепи. Величина пульсаций тока зависит от схемы выпрямления, угла управления и индуктивности цепи нагрузки. С целью уменьшения пульсаций тока до необходимого уровня в цепь нагрузки включают сглажи­вающие дроссели (реакторы).

Требуемая индуктивность цепи выпрямленного тока, Гн,

где U_d0 - среднее значение выпрямленного напряжения при угле открытия тиристора = 0, В,

- среднее значение тока граничного режима, соответствующий переходу от режима непрерывного тока к режиму прерывистого тока, А,

m - число пульсаций выпрямленного напряжения (пульсность схемы); - угловая частота питающей сети, рад/с, = , - частота питающей сети, Гц.

Расчет ведется при угле управления = 90°, так как в этом случае пульсации тока максимальны.

Индуктивность сглаживающего дросселя, обеспечивающий непрерывный ток якоря двигателя, Гн,

где - индуктивность якоря двигателя, Гн; - индуктивность трансформатора, Гн.

Индуктивность якоря двигателя, Гн,

где р - число пар полюсов; - конструктивный коэффициент, для некомпенсированных машин = 0.5÷0.6, для компенсированных машин = 0.1÷0.25; - номинальная угловая скорость двигателя, , рад/с.

Индуктивность трансформатора, Гн

где а - число обмоток трансформатора, обтекаемых током; - индуктивность фазы вторичной обмотки, Гн,

- индуктивное сопротивление фазы, Ом,

,

- активное сопротивление фазы вторичной обмотки транс­форматора, Ом,

- полное сопротивление фазы трансформатора, Ом,

здесь - напряжение короткого замыкания трансформатора, %, для большинства стандартных трансформаторов равное 5÷7 %.

5.5 Расчёт и построение статических характеристик преобразователя [1, 3, 20]

Необходимо построить совмещенные регулировочную и семейство внешних характеристик для углов управления α = 0°, 20°, 40°, 60°, 80°.

Регулировочная характеристика представляет собой зави­симость среднего значения выпрямленного напряжения U_d от угла открытия тиристора α.

Внешняя характеристика преобразователя - это зависи­мость среднего значения выпрямленного напряжения U_d от вы­прямленного тока I_d при неизменном угле открытия тиристора α.

Построение регулировочной характеристики U_d = f(α) и приближенный расчет внешней характеристики U_d = f(I_d) преобра­зователя для заданного угла управления α_i; ведется в следующем порядке (рис. 3):

1. Так как управляемый выпрямитель работает на электро­привод постоянного тока (т.е. L→∞), то для построения регулиро­вочной характеристики воспользуемся следующей зависимостью

,

где - среднее значение падения напряжения на тиристоре, =0.5÷1 В; n - количество тиристоров, работающих одновре­менно.

2. Из точки α_i, находящейся на оси α, провести перпендику­ляр до пересечения с характеристикой U_d = f (α) (точка е) и опреде­лить точку а на оси U_d, соответствующую данной точке пе­ресечения е.

3. Из точки а провести линию с отрицательным угловым коэффициентом, численно равным эквивалентному сопротивлению преобразователя R_Э (линия ab).

Эквивалентное сопротивление преобразователя, Ом,

где - сопротивление трансформатора, приведенное к цепи по­стоянного тока, Ом,

R_x - эквивалентное сопротивление, характеризующее коммутаци­онное падение напряжения, Ом,

;

- активное сопротивление дросселей (при наличии их в схеме), Ом

где - падение напряжения на дросселе, В, можно принять = 1÷2.5 В; - номинальный ток дросселя, А.

4. Найти точку d при заданном угле управления α_i, учитывая, что в диапазоне углов 0 ≤ α_i ≤ π/m эта точка определяется только амплитудой напряжения питающего преобразователь

,

то есть внешние характеристики тиристорного преобразователя выходят из одной точки на оси ординат, а при углах управления >π начальные ординаты внешних характеристик уменьша­ются при I_d = 0 и определяются выражением

,

где U_m - амплитудное значение напряжения, подводимого к пре­образователю, , для трехфазной мостовой схемы - =

5. Определить среднее значение граничного тока I_rp.i для заданного угла а;

6. Отметить точку на линии ab (точка с) и соединить ее с ординатой - точка d, при построении приближенной внеш­ней характеристики это соединение допустимо выполнить прямой линией, как показано на рисунке 3. В результате для заданного угла управления получаем внешнюю характеристику преобразователя в виде ломаной линии dсb, при этом участок dc (участок внешней

характеристики при (I_d < I_гр ) соответствует прерывистому току якорной цепи, а участок cb (при I_d > I_гр ) - непрерывному.