5. Исследование внешней характеристики и коэффициента мощности
5.1. Расчёт внешней характеристики
Внешняя характеристика выпрямителя представляет собой зависимость
среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока Udf(Id) . Внешняя характеристика отражает все режимы работы: от холостого хода до короткого замыкания. С увеличением тока нагрузки выпрямленное напряжение снижается. Потери в преобразователе можно условно разделить на следующие основные составляющие:
потеря напряжения на коммутацию ΔUdγ;
потеря напряжения на активных сопротивлениях (в обмотках трансформатора) ΔUdR ;
потеря напряжения на СПП ΔUdF .
Уравнение внешней характеристики имеет вид
.
Потеря напряжения на коммутацию вычисляется в разд. 1
.
Потеря напряжения в обмотках трансформатора вычисляется по формуле
где Rф = 0,018 Ом, рассчитано в разд. 3;
γ = 0,487 рад, рассчитано в разд. 3.
.
Потеря напряжения на СПП определяется из соотношения
,
где Nd – число плеч, одновременно проводящих ток, Nd = 2.
Таким образом, среднее выпрямленное напряжение
Результаты расчета среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока и угла управления = Н ; 0; 15; 30; 45; 60 представлены в табл. 5.1. Зависимость среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока представлена на рис. 5.1.
Таблица 5.1
Зависимость среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока и угла управления
|
0 |
625 |
1250 |
1875 |
2500 |
|
3282,15 |
3263.79 |
3263,88 |
3223.14 |
3205.62 |
5.2 Определение коэффициента мощности
Параметры силовых трансформаторов и коммутационной аппаратуры определяются полной мощностью, потребляемой преобразовательным агрегатом. Если известна мощность на стороне выпрямительного тока, то для определения полной мощности преобразователя необходимо знать коэффициент мощности. Коэффициент мощности определяется по формуле
,
(5.1)
где kИ – коэффициент искажения формы тока первичной сети;
φ1(1) – фазовый угол сдвига.
Фазовый угол сдвига определяется по формуле
,
(5.2)
Коэффициент искажения вычисляется из соотношения
,
(5.3)
где I1(1) – эффективное значение первой гармоники тока питающей сети. Этот ток вычисляется по формуле
,
(5.4)
где I1 – эффективное значение тока первичной обмотки преобразовательного трансформатора, для номинального режима рассчитано в разд. 1.
Для номинального режима получаем
;
Для режимов нагрузки Id = (0,5;1,5;2)Idн по формулам (5.1) – (5.4) также
рассчитывается коэффициент мощности и другие величины. Результаты сведены в табл. 5.2
Таблица 5.2
Зависимость коэффициента мощности от среднего значения
выпрямленного тока
Id, А |
0 |
625 |
1250 |
1875 |
2500 |
kM |
0,98 |
0,944 |
0,9 |
0,883 |
0,84 |
По данным таблицы построена графическая зависимость коэффициента мощности от среднего значения выпрямленного тока, приведённая на рис. 5.2.
Рис. 5.1
Рис. 5.2