4.3 Энергетические характеристики (коэффициенты мощности и полезного действия)

Коэффициент мощности выпрямителя ^к>* определяется как отношение активной мощности первичной обмотки трансформатора Р к её полной мощности К

.

Коэффициент K является одним из основных параметров выпрямителя, определяющим экономические показатели системы преобразования энергии переменного тока в постоянный.

При наличии синусоидальной формы питающего напряжения сети активная мощность

^,

где - действующее значение первой гармонической составляющей тока первичной обмотки трансформатора; - действующее значение напряжения питания выпрямителя; - угол сдвига фаз между и .

Полная мощность первичной обмотки трансформатора

_.

Отсюда будет равен

,

где - коэффициент искажения тока первичной обмотки трансформатора.

Угол сдвига фаз зависит от углов и

.

С учётом разложения кривой тока прямоугольной формы в ряд Фурье получим её выражение

.

Действующее значение тока прямоугольной формы

.

В результате получим выражение коэффициента искажения ток

.

Таким образом, коэффициент мощности будет равен

.

Значения для расчёта при полученных значениях и в номинальном режиме задаются в диапазоне от 0 до через 0,523 рад (30°) для семи значений: 0; 0,523; 1,046; 1,569; 2,093; 2,616; 3,14. Результаты расчётов необходимо свести в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Коэффициент мощности выпрямителя

рад	0	0,523	1,046	1,569	2,093	2,616	3,14

По данным табл. 4.3 строится кривая коэффициента мощности в зависимости от (рис. 4.3)

Рис. 4.3 Характеристика коэффициента мощности

Коэффициент полезного действия выпрямителя определяется как отношение активной полезной мощности выпрямителя с учётом потерь мощности в вентилях к активной полезной мощности выпрямителя без учёта потерь мощности на вентилях выпрямителя.

Так как ток нагрузки протекает в каждый полупериод напряжения через одно тиристорное и одно диодное плечо моста, то выходное напряжение выпрямителя будет меньше рассчитанного напряжения выпрямителя по формуле (4.7) на сумму падений напряжения на этих плечах. В результате

где - сумма падений напряжения на вентилях (диодах и тиристорах) выпрямителя. Падение напряжения в среднем на силовом диоде _, а на силовом тиристоре . Общая сумма падений напряжения на вентилях выпрямителя рассчитывается для двух последовательно включённых плеч выпрямителя в каждом полупериоде напряжения с учётом количества последовательно включённых вентилей в каждом плече. Число рассчитывается для одного плеча выпрямителя (см. разд. 5) исходя из напряжения вторичной обмотки трансформатора, приходящегося на плечо, и класса вентиля (см. в задании к курсовому проекту). В результате

.

Коэффициент полезного действия рассчитывается для номинальной нагрузки I_d= I_dн при .