8 Расчёт условий функционирования выпрямителя при максимальном выбранном значении угла управления

Определение условий нормального функционирования выпрямителя предполагает расчёт минимальных значений выпрямленного тока и напряжения , 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) и индуктивности цепи выпрямленного тока вызывают процессы коммутации в цепях переменного и выпрямленного тока. Эти процессы ограничивают диапазон регулирования выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя.

Расчет и связан с током включения тиристоров выпрямителя. Ток считается достаточным, если после окончания управляющего импульса тиристор не возвращается в закрытое состояние, и ток через него продолжает нарастать по величине, т. е. > 0. Если же после включения тиристора, его анодный ток не достигает тока включения , то после окончания управляющего импульса тиристор перейдет в закрытое состояние, и выпрямитель не будет работать.

Расчёт тока ведётся при условии, что в момент подачи управляющего импульса на включение тиристора выпрямленный ток в нагрузке отсутствует, т. е. равен нулю, противо – ЭДС (Е) якоря отсутствует, т. е. Е = 0, так как якорь ещё не вращается, а напряжение на вторичной обмотке трансформатора – = .

За время действия короткого по длительности управляющего импульса, 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

(8.1)

где R – сопротивление цепи, складывающееся из сопротивлений обмоток трансформатора, и цепи выпрямленного тока, состоящей из сглаживающего дросселя и на­грузки (двигателя), т. е. R = R_т + R_d = R_т + R_сд + R_дв,

где R_d = R_сд + R_дв;

L – индуктивность цепей переменного и выпрямленного токов, т.е.

L = L_T + L_d = L_T + L_сд + L_дв, где L_d = L_сд + L_др.

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

В то же время Р_кз = .

Отсюда R_т= .

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

Индуктивность обмоток трансформатора находим из выражения

.

Отсюда .

Индуктивность цепи выпрямленного тока находим из выражения (7.6).

Решая уравнение (8.1), получим

(8.2)

где – постоянная времени цепи протекания тока;

– длительность импульса управления тиристора = 100 мс;

– максимальное значение угла регулирования (управления), при проектировании принимается 170°.

Для нормального функционирования выпрямителя при расчётное 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 1 А.

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

и ,

(8.3)

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