Энергетические характеристики тиристорного преобразователя

 

Энергетические характеристики тиристорных преобразователей оцениваются коэффициентом мощности χ и коэффициентом полезного действия η.

Коэффициент мощности χ в самом общем случае может быть определён как отношение активной мощности, потребляемой преобразователем P, к полной мощности S (кажущейся мощности для несинусоидальных токов)

 

(2.5)

 

Полная и активная мощности, потребляемые из сети в общем случае несинусоидальных напряжений и токов

 

(2.6)

 

(2.7)

 

где - фазные первичные действующие значения основных гармоник напряжения и тока;

- действующие значения фазных напряжений и тока высших гармоник;

- угол сдвига между векторами основных гармоник фазных напряжений и токов;

- угол сдвига между векторами напряжений и тока высших гармоник.

В случае , что справедливо для мощных сетей, коэффициент искажения по напряжению

 

(2.8)

 

а по току

(2.9)

величина, которого для трёхфазного мостового выпрямителя

 

.

 

Активная мощность, потребляемая из сети

 

, (2.10)

 

где

Коэффициент мощности без учёта процесса коммутации определяется по формуле

 

(2.11)

Для регулируемого мостового выпрямителя с учётом процесса коммутации () коэффициент мощности определяется по формуле

 

, (2.12)

 

где - коэффициент искажения кривой первичного тока с учётом коммутации.

Активная и реактивная мощности по первой гармонике тока

 

; (2.13)

, (2.14)

 

где

; (2.15)

. (2.16)

 

Мощность искажения (дисторции)

 

(2.17)

 

Порядок расчёта следующий: определяются следующие величины:

1. Первичный линейный ток (обмотка соединена по схеме треугольника)

 

 

2. Первичный фазный ток

 

 

3. Первая гармоника первичного фазного тока

 

. (2.18)

 

4. Коэффициент искажения по току с учётом коммутации

 

, (2.19)

 

где γ – угол коммутации,

 

(2.20)

 

Угол регулирования α в расчётах принимается от α_min = 15˚ до α_max = 180˚ - β_min=156˚;

p=6 – число пульсаций выпрямленного тока;

- максимальное значение выпрямленной ЭДС при α = 0;

- индуктивное сопротивление фазы трансформатора.

5. Полная мощность

 

(2.21)

 

6. Активная мощность

 

. (2.22)

 

7. Реактивная мощность

 

. (2.23)

 

8. Коэффициент мощности

 

. (2.24)

9. Мощность дисторции

 

(2.25)

 

Результаты расчётов зависимостей S, P, Q, D, χ = (α) представлены в таблице 2.6 и на рисунке 2.8.

 

Таблица 2.6 - Результаты расчёт энергетических характеристик

 

α, град	S, ВА	P, Вт	Q, ВАр	D, ВА	χ
					0,897
					0,796
					0,641
					0,441
					0,209
		-10594			-0,039
		-139477			-0,520
		-193214			-0,721
		-253418			-0,878

 

 

 

Рисунок 2.8 – Энергетические характеристики тиристорного преобразователя

 

Как обычно под КПД подразумевается отношение отдаваемой выпрямителем мощности P_d к потребляемой из сети активной мощности P.

 

(2.26)

 

Для случая работы выпрямителя со сглаженным выпрямленным током, при малой величине пульсаций кривой выпрямленного тока , можно считать, что

 

, (2.27)

 

где - выпрямленное напряжение на выходе преобразователя;

- номинальный ток двигателя.

 

 

Тогда

 

. (2.28)

 

Необходимо определить номинальное значение КПД, рассчитать и построить зависимости при , и при . Исходные данные для расчёта: ; ; ; ; ; ; ; ; ; .

Результаты расчётов представлены в таблице.2.7, 2.8.

Примечание. При преобразователь работает в инверторном режиме и .

Таблица 2.7 - Зависимость η = f(I_d) при α_н = 33,82°

 

Id, А
I1ф, А	5,096	10,192	15,288	20,38	25,48	30,57	35,67	40,76	45,86	50,95
η	0,929	0,92	0,911	0,903	0,894	0,885	0,877	0,868	0,859	0,851

 

Таблица 2.8 - Зависимость η=f (α) при I_d = 460 A, I_1ф = 25,78 А.

 

α, град
η	0,89	0,886	0,879	0,867	0,847	0,808	0,716	0,246	0,001

 

По результатам расчёта на рисунке 2.9 и 2.10 построены зависимости и .

 

Рисунок 2.9 - Зависимость тиристорного преобразователя

 

Рисунок 2.10 - Зависимость тиристорного преобразователя