2.7 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
15	267906	240347	98894	65010	0,897
30	267906	213316	146193	69978	0,796
45	267906	171796	192443	72284	0,641
60	267906	118220	228921	73432	0,441
75	267906	56047	251317	73970	0,209
90	267906	-10594	257237	74096	-0,039
120	267906	-139477	216742	73092	-0,520
135	267906	-193214	171304	71390	-0,721
160	267906	-253418	109188	66554	-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	50	100	200	300	400	460	500	600	700	800
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	15	25	35	45	55	65	75	85	87
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