3.1.10 Розрахунок і вибір силового трансформатора

Специфічним для електроприводу з керованим випрямлячем вимогами є забезпечення заданих величин граничного струму і амплітуди пульсацій випрямленого струму.

Розрахунок граничного значення і пульсацій струму вимагає детального опрацьовування параметрів окремих елементів перетворювача. Необхідно врахувати, що до складу силової частини ТП входять трифазний силовий трансформатор, випрямляч тиристора по мостовій або нульовій схемі і згладжуючий реактор або дросель.

Потужність ланцюга випрямленого струму

. (36)

Типова потужність трансформатора

, (37)

де - схемний коефіцієнт;

= 1,045 для мостової і 1,35 для нульової схем випрямляння.

ЕРС вторинної обмотки трансформатора

, (38)

де - фазна ЕДС вторинної обмотки трансформатора, V;

1,2 – коефіцієнт запасу по ЕДС, що враховує можливі неповне відкриття вентилів, пониження напруги живлячої мережі, додаткове падіння напруги живлячої мережі, додаткове падіння напруги в перетворювачі в перехідних процесах;

- схемний коефіцієнт;

=0,43 для мостової схеми і 0,855 для нульової схем випрямляння.

Лінійний струм вторинного ланцюга трансформатора

, (39)

де - випрямлений струм, А;

- схемний коефіцієнт;

=0,817 для мостовій і 0,58 для нульової схем випрямляння.

При виборі з каталогів виписуються відомості про повну потужність трансформатора, схемі з'єднання, номінальній напрузі і струмів первинної і вторинної обмоток, дані опиту короткого замикання.

Тоді повний опір фази трансформатора, приведений до вторинної обмотки

, (40)

де - номінальні ЕРС і струм вторинної (вентильної) обмотки трансформатору, В; А;

- напруга короткого замикання, %.

Активний приведений опір фази трансформатора

, (41)

де - потужність короткого замикання, W.

Індуктивний приведений опір фази трансформатора

. (42)

Комутаційний опір вентилів

, (43)

де - число пульсів схеми випрямляння;

=6 для мостової і 3 для нульової схеми випрямляння.

Повний активний опір ланцюгу якоря двигуна

, (44)

де - кількість послідовно включених вторинних обмоток трансформатора в режимі випрямляння; =2 для мостовій і 1 для нульової схем;

1,05 – коефіцієнт, що приблизно враховує опір згладжуючого реактора і вентилів.

3.1.11 Розрахунок і вибір згладжуючого реактора

Повна індуктивність ланцюга якоря складається з декількох складових аналогічно (44)

, (45)

де - індуктивність ланцюга якоря двигуна, Н;

- приведена індуктивність фази трансформатора, Н;

- індуктивність згладжуючого реактора, Н.

Індуктивність обмотки якоря двигуна наводиться в каталогах, або розраховується приблизно, Н

, (46)

де - номінальна напруга, струм і швидкість двигуна, V, A, 1/s ;

- число пар полюсів двигуна;

=0,5…0,6 для некомпенсованих і 0,1 для компенсованих машин постійного струму.

Приведена індуктивність фази трансформатора

, (47)

де - частота напруги живлячої мережі, Hz.

По відомих величинах і визначається електромагнітна постійна ланцюгу якоря .

Основне призначення реактора – збільшити повну індуктивність ланцюга випрямленого струму до величини, потрібної за умовами обмеження зони переривистих струмів і пульсацій струму. Зона переривистих струмів має найбільшу ширину при эл.град. Необхідна повна індуктивність така, щоб струм холостого ходу приводу або мінімальний струм навантаження був на межі цієї зони.

, (48)

де А;

- кутова частота напруги живлячої мережі, 1/s;

- максимальна випрямлена ЕДС перетворювача, V;

- схемний коефіцієнт, рівний 2,35 для мостовій і 1,17 для нульової схеми, о.е.;

- фазна ЕДС вторинної обмотки трансформатора, V.

Якщо достатньо великий, то може статися, що необхідна повна індуктивність буде менше за вже наявні індуктивності . Тоді за умовами забезпечення необхідної ширини зони переривистих струмів додаткову індуктивність не буде потрібно.

Може також опинитися, що повна індуктивність, вибрана по умові необхідного граничного струму, забезпечить і необхідний рівень пульсацій струму. В цьому випадку необхідна лише перевірка на величину пульсацій

, (49)

де - відносна величина струму першої гармоніки, що діє;

- відносна величина що діє ЕДС першої гармоніки перетворювача;

=0,24 для мостовій і 0,53 для нульової схем випрямляння.

Необхідне значення пульсацій струму узгоджується з керівником проекту і повинне знаходитися в межах 0,02…0,1 залежно від потужності і режиму роботи приводу. Якщо пульсації будуть вище допустимих, то по (49) визначається необхідна величина при заданому а по (48) і отриманій індуктивності уточнюється значення . Індуктивність згладжуючого реактора визначається як різниця потрібної і наявних індуктивностей

. (50)