2.5. Задачи смешанного типа

Задача 2.63. Определить параметры выпрямительного устрой­ства, предназначенного для питания гальванической ванны. Дано: /«1ном=4000 а, 1У<1ном=15 В, напряжение источника питания с|_м.ф._ном=ЗХ380 В (-|-2%, —5%), /=50 Гц, мощность КЗ сети ■S'_K= 2 MB-А, длина каждой шины на стороне вентильной обмотки /ь--2,5 м, длина каждой шины на стороне постоянного тока /d= =5 м. Характеристики диодов: допускаемое повторяющееся обрат­ное напряжение 350 В, падение напряжения при номинальном токе 1/_Пр=1,2 В. Номинальное среднее значение тока при прямоугольных импульсах тока шириной 120° и принудительном воздушном охлаж­дении равно /ф._Ном=200 А, коэффициент надежности, учитывающий неравномерное распределение тока в параллельно соединенных дио­дах, 6=1,2.

Решение. Поскольку выходное напряжение низкое, а токи значительные, необходимо выбрать схему соединений, содержащую несколько коммутационных групп, соединенных параллельно. Примем шестипульсную схему соединений с уравнительным реактором. Схе­ма соединений обмоток преобразовательного трансформатора «тре­угольник — две звезды».

Из табл. 2.2: выпрямленное напряжение £/дя=1,17£/_в, расчетная мощность трансформатора 5_Тр=1,2бР* действующее значение тока сетевых обмоток /_P=0,408/d (для коэффициента трансформации 1:1). В рассматриваемой схеме действующее значение напряжения на одной полуобмотке уравнительного реактора t/_yp=£/_s/4 и дей­ствующее значение тока уравнительного реактора /_yp=/d/2, число коммутационных групп, работающих последовательно, s—l_t число коммутационных групп, работающих параллельно, £—2, число пуль­саций в каждой коммутационной группе /?=3.

Число параллельно соединенных диодов в одной ветви

ср. ном

Ь

ИР

4000

2-3

= 4.

Поминальное напряжение XX выпрямителя можно вычислить, сложив номинальное выпрямленное напряжение и падения напряже­ния на элементах схемы:

Vd ~ Vdmu + №_Хмф + №_Хтр + Ш_Хш + ^Д^мФ +

+ Л*/** + Ш_ш + + АС/_мф + С/_пр>

где Д£/хнф, АГ/_Хтр и MJxm — падения выпрямленного напряжения вследствие коммутаций в выпрямителе, обусловленных индуктивно-стями сети переменного тока, трансформатора и шин на стороне вентильных обмоток при номинльном токе; At/лмф, Ас/_ЛТр, At/кш и At/^d — падения напряжения на активных сопротивлениях транс­форматора, шин на стороне вентильной обмотки и шин постоянного тока при номинальном токе; АС/_Мф — снижение выпрямленного на­пряжения вследствие отклонений напряжения в сети переменного то­ка; 1/пр — падение напряжения на диоде.

Падения напряжения, вызванные коммутациями в выпрямителе, могут быть вычислены по общей формуле:

&u_v=^B

Р

где X — реактивное сопротивление, отнесенное к вентильной обмотке. Численные значения AUx вычисляются следующим образом:

йиХмф- 2п g ^Л"Ф~ 2гс g S_K \V_P J '

Подставив численные значения р=Ъ, g=2, £/₈==|/д/1Д7 и* Ра= *=?d{fd, получим:

Для трансформатора

ш jl-Ll v ^{р ld}, S

^-Хтр— 2« g ^ДтР"~ 2п g ^еХ S_TP ■ Подставив численные значения и заменив Рд1 S'_rp = "j"~26*^{1 IIa}**~

дем:

Для шин

= *fr "Г ^CuL*^^/ia = ~Г fWow

где L*_m — индуктивность на единицу длины шины. Подставляя р=3, g=2 и /=50 Гц, получаем:

AUxm=l§IdL*mlm.

Вычислим падения напряжения на активных сопротивлениях: Сеть:

что верно для мощных устройств. Для трансформатора

mi о ^{ld W}*s №ь™ = 2"- е

Подставив численные значения, получим:

Для шин на стороне вентильных обмоток

Id

Т. е. MJ_Rm=IdR*mlm.

Для шин постоянного тока

Здесь и R*d — активные сопротивления на единицу длины шины на стороне вентильной обмотки и шины постоянного тока вы­прямителя.

Снижение выпрямленного напряжения вследствие отклонений на­пряжения в сети переменного тока

&U_M$=d_Un₎Ud,

где ^_Мф=0,05 — относительное отклонение напряжения в сети. Далее в расчетах воспользуемся следующими данными:

L*_m==l мкГн/м; /?*,р=4-10-⁵ Ом/м и #*_й==10-⁵ Ом/м. Обозначив

уравнение напряжения может быть представлено в виде: = #Аюм + U_d (^л-мф + <ягф + ^difip + ^«Ф) +

откуда

Цйюм + Ш_Хт + ^_ш + АС/_да + U_np ^Ud~ 1 - (^мф + ^dXr_P + <W + <W>

Для вычисления (/^ воспользуемся методом последовательных приближений.