8 Расчет условий функционирования выпрямителя при максимальном выбранном значении угла управления

Определение условий нормального функционирования выпрямителя предполагает расчет минимальных значений выпрямленного тока I_dmin и напряжения U_dmin, с которых начинается устойчивый процесс регулирования напряжения на выходе выпрямителя и тока в нагрузке.

Известно, что наличие индуктивности цепи переменного тока (в частности обмоток трансформатора) L_T и индуктивности цепи выпрямленного тока L_d вызывают процессы коммутации в цепях переменного и выпрямленного тока. Эти процессы ограничивают диапазон регулирования выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя.

Расчет U_dmin и I_dmin связан с током включения Iвкл тиристоров выпрямителя. Ток Iвкл считается достаточным, если после окончания управляющего импульса тиристор не возвращается в закрытое состояние, и ток через него продолжает нарастать по величине, т. е. . Если же после включения тиристора его анодный ток не достигает тока Iвкл, то после окончания управляющего импульса тиристор перейдет в закрытое состояние и выпрямитель не будет работать.

Расчет тока Iвкл ведется при условии, что в момент подачи управляющего импульса на включение тиристора выпрямленный ток Id в нагрузке отсутствует, т. е. равен нулю, противоэдс Е якоря отсутствует, т. е. так как якорь еще не вращается, а напряжение на вторичной обмотке трансформатора _.

За время действия короткого по длительности управляющего импульса *ч ток в цепи возрастает до значения, которое можно определить из уравнения второго закона Кирхгофа для контура, состоящего из вторичной обмотки трансформатора, вентилей (диодов и тиристоров) выпрямителя и нагрузки

,

где R - сопротивление цепи, складывающееся из сопротивлений обмоток трансформатора, и цепи выпрямленного тока, состоящей из сглаживающего дросселя и нагрузки (двигателя), т. е. где L - индуктивность цепей переменного и выпрямленного токов, т.е.

_,, где

Активное сопротивление обмоток трансформатора находим по заданной величине мощности потерь короткого замыкания Р_кз, ВА, которое определяется как 1% от типовой мощности S1 трансформатора

В то же время _.

Отсюда .

Активное сопротивление цепи выпрямленного тока R_d = Rcд + R_дв определим из условия, что в номинальном режиме падение напряжения на сопротивлении этой цепи составляет 5 % от U_dn (CM. в задании к курсовому проекту)

Отсюда

Индуктивность L_T обмоток трансформатора находим из выражения

Отсюда

Индуктивность цепи выпрямленного тока находим из выражения (7.6). Решая уравнение (8.1), получим

,

где - постоянная времени цепи протекания тока; t_u - длительность импульса управления тиристора t_u = 100 мс; - максимальное значение угла регулирования (управления), при проектировании принимается

Для нормального функционирования выпрямителя при расчетное значение тока i должно быть равно или больше тока включения тиристора , т. е. Если это условие не выполняется, то следует выбрать меньше чем 170°. Величина принимается равной 1А.

Минимальное значение выпрямленного напряжения определяем из выражения (3.1) при условии

и _,

С этого значения начинается плавное увеличение выпрямленного напряжения на нагрузке с целью его регулирования исходя из задач функционирования объекта нагрузки (двигателя).