Внешняя характеристика описывается выражением :
(3.1.1) [3, с. 83]где
- напряжение холостого хода; - уменьшение выпрямленного напряжения за счет перекрытия при индуктивной нагрузке;R-активное сопротивление цепи
падение в вентилях; в полупроводниковых преобразователях мало и им можно пренебречь, кроме того, в установках средней мощности , поэтому: (3.1.2)В относительных единицах формула (3.1.2) будет иметь вид:
(3.1.3)где
- отношение тока нагрузки к току К.З.Тогда формула (3.1.3) будет иметь вид:
,(3.1.4)где
По формуле (3.1.4):
(3.1.5)Определим по формуле (3.1.5) и заносим в табл. 5. значение
для разных углов .Таблица 5
0 | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1.0 | ||
0° | Ud’ | 1 | 0.995 | 0.9906 | 0.986 | 0.981 | 0.977 |
30° | 0.866 | 0.861 | 0.857 | 0.852 | 0.847 | 0.842 | |
40° | 0.766 | 0.761 | 0.757 | 0.752 | 0.747 | 0.742 | |
50° | 0.642 | 0.638 | 0.633 | 0.628 | 0.624 | 0.619 | |
60 | 0.5 | 0.495 | 0.491 | 0.486 | 0.481 | 0.476 | |
61,1 | 0.483 | 0.479 | 0.474 | 0.469 | 0.464 | 0.459 | |
70° | 0.342 | 0.337 | 0.332 | 0.328 | 0.323 | 0.318 | |
80° | 0.173 | 0.169 | 0.164 | 0.159 | 0.155 | 0.15 |
В инверторном режиме внешняя характеристика описывается выражением:
(3.1.6)где
- угол опережения,В относительных единицах (3.1.6) будет иметь вид:
(3.1.7)В инверторе существует граница предельного тока, зависящая от углов
и : (3.1.8)где
, - угол восстановления запирающих свойств вентиля ,(3.1.9)где
- частота питающей сети, ; - время выключения тиристора, [3,с.176]По формуле (3.1.9):
Для обеспечения устойчивой работы инвертора необходимо ограничить угол
минимальным значением .Примем
и определим из соотношения ;(3.1.10)По формуле (3.1.9):
Уравнение границы предельного тока подсчитаем по формуле (3.1.8)
(3.1.11)Тогда формула (3.1.7) примет вид:
(3.1.12)Внешняя характеристика в инверторном режиме строится по формуле (3.1.12) и заполняется табл.6: граница предельного тока строится по формуле (3.1.11) и заполняется табл. 7. соответственно.
Таблица 6.
0 | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1.0 | ||
90° | 0 | 0.0047 | 0.0094 | 0.0141 | 0.019 | 0.0235 | |
80° | 0.173 | 0.178 | 0.183 | 0.188 | 0.192 | 0.197 | |
70 | 0.342 | 0.346 | 0.351 | 0.356 | 0.361 | 0.366 | |
60 | 0.5 | 0.505 | 0.509 | 0.514 | 0.519 | 0.524 | |
50 | 0.642 | 0.647 | 0.652 | 0.657 | 0.662 | 0.666 | |
40 | 0.766 | 0.771 | 0.775 | 0.78 | 0.785 | 0.789 | |
30 | 0.866 | 0.871 | 0.875 | 0.88 | 0.885 | 0.889 | |
20 | 0.939 | 0.944 | 0.949 | 0.954 | 0.958 | 0.963 |
Таблица 7.
0 | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1.0 | |
-0.968 | -0.963 | -0.959 | -0.954 | -0.949 | -0.944 |
По данным из таблиц 5, 6, 7. строим внешнюю характеристику преобразователя в выпрямленном и инверторном режиме.
Рис. 8. Внешняя характеристика преобразователя.
3.2 Расчет регулировочной характеристики
Регулировочная характеристика, т.е. зависимость выпрямленного напряжения от угла регулирования
, определяется следующим выражением: (3.2.1) [3,с.82]В относительных единицах (3.2.1) примет вид:
(3.2.2),т.е. регулировочная характеристика тиристорного комплекта имеет вид косинусоиды.
Таблица 8
0 | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 | 180 | |
1 | 0,866 | 0,5 | 0 | -0,5 | -0,866 | -1 |
Рис.9. Регулировочная характеристика.
4. Расчет энергетических показателей установки
4.1 Расчет коэффициента полезного действия
КПД выпрямителя характеризуется отношением активной мощности, отдаваемой в нагрузку к полной активной мощности, потребляемой выпрямительной установкой от питающей сети.
КПД выпрямителя определяется выражением
,(4..1.1)где
- суммарная мощность потерь выпрямителя , (4.1.2) , где -потери мощности в сглаживающем дросселе и реакторах 1500 Вт - потери в вентиляхПотери в вентилях
складываются из потерь при их отключении и потерь при протекании прямого тока. При работе на частоте 50 Гц потери при переключении можно не учитывать, поэтому можно записать: ,(4.1.3)где
- количество вентилей в схеме выпрямителя, ; - падение напряжения на вентилях, , примем ;