1.2. Розрахунок системи компаундування

За вказаних умов розрахунок системи компаундування зведеться до визначення:

а) величини випрямленого струму компаундування І_к.з при номінальному навантаженні генератора і шунтовому реостаті збудника в положенні неробочого ходу;

б) напруги пристрою компаундування U_к.з;

в) числа m пластин, що паралельно включаються, на фазу і числа п пластин, що послідовно включаються, в одне плече моста випрямляча, зібраного по трифазній мостовій схемі;

г) опору шунтового реостата r_ш.р;

д) опору регулювального реостата R_уст;

е) потужності проміжного трансформатора ПТ і деяких інших величин.

Всі ці величини можуть бути визначені за допомогою відповідних розрахункових співвідношень, розглянутих нижче.

На підставі схеми збудження (рис.1) можна скласти рівняння

і ,

де

U_з – напуга збудника при номінальному навантаженні генератора;

І_о.з – струм в обмотці збудження збудника при номінальному навантаженні генератора;

r_о.з – опір обмотки збудження збудника в гарячому стані (при t = 60°);

r_ш.р – опір шунтового реостата при номінальній напрузі і неробочому ході генератора.

Підставляючи в перше рівняння значення струму з другого, одержимо

,

звідки після перетворення одержимо вираз для струму компаундування збудження І_к.з у вигляді

(1)

Опір шунтового реостата r_ш.р встановлюється таким, щоб при неробочому ході на виводах генератора встановлювалася нормальна напруга. Оскільки при цьому струм компаундування збудження І_к.з (рис.1) відсутній, то струми І_{з.з н.х.} і І_{о.з н.х} рівні між собою і, відповідно, напруга збудження при неробочому ході

,

звідки

,

або

.

(2)

Напруга U_к.з пристрою компаундування визначатиметься за формулою

(3)

Знаючи величини U_к.з і І_к.з, можна визначити напругу U_2ф і струм І₂ на стороні змінного струму пристрою компаундування наступним чином.

1. Фазна напруга U_2ф, яка подається на трифазну систему випрямляння, з урахуванням спаду напруги на випрямлячах визначиться з виразу

,

(4)

де – повний омічний опір випрямляча, що складається з п послідовно сполучених пластин в стовпчику і т паралельних стовпчиків в плечі, при величині опору однієї пластини, рівному r_і - (значення r_і; визначається з каталогу); – співвідношення між середньо випрямленою і змінною (ефективною, фазною) напругою для трифазної схеми випрямлення.

2. Вторинний струм І₂ проміжного трансформатора ПТ визначається з виразу:

,

(5)

де – відношення між середнім випрямленим і змінним (ефективним) струмом для трифазної схеми випрямляння. Число m — пластин, що паралельно включаються, на фазу можна визначити [3, 58] за формулою:

,

(6)

де І_доп – тривало допустимий струм через одну пластину.

Число п — пластин, що послідовно включаються, в одне плече моста випрямляча, зібраного по трифазній мостовій схемі, можна визначити за формулою

,

(7)

де U_зв – лінійна тривало допустима зворотня напруга на одну пластину.

Значення струму І_доп і напруги U_зв приводяться в каталогах. Для вживаних в схемі (рис.1) випрямлячів з діаметром 100 мм приймають наступні значення на одну пластину: І_доп = 2.5 а; U_зв = 10 в.

Первинні струм І₁ і напруга U_1ф трансформатора ПТ (рис.1)

і ,

(8)

де n_пт – коефіцієнт трансформації трансформатора ПТ, який звичайно приймається рівним 1,0; 1,5; 2,0 (можливі й інші значення).

Визначивши напругу U_1ф, слід перевірити допустимість такої напруги на затисках вторинної обмотки трансформаторів струму з погляду нагріву сталі і похибки коефіцієнту трансформації, які залежать від індукції в сталі осердя.

За даними довідників при допустимому нагріві і при похибці коефіцієнту трансформації, що не перевищує 5%, допускається індукція для тривалого режиму В_тр ≤ 1 тл (для короткочасного режиму, наприклад при короткому замиканні, В_кр ≤1.5 тл).

Залежність між напругою вторинної обмотки трансформатора струму U_ТС=U_1ф і індукцією В визначається за відомим виразом:

в

або при f = 50 Гц для тривалого режиму

Звідки

гс

(9)

де S – переріз сталі магнітопровода трансформатора струму в см²; w₂ – число витків його вторинної обмотки.

Якщо отримане з виразу (9) значення індукції перевищує допустиме її значення, то слід зменшити напругу U_1ф шляхом збільшення коефіцієнта трансформації проміжного трансформатора ПТ.

Струм I_уст в регулювальному опорі при нормальному режимі навантаження

.

(10)

Тут І_тс – номінальний вторинний струм генератора, який визначається з виразу

,

де n_тс – коефіцієнт трансформації трансформатора струму генератора.

Величина регулювального опору визначається із співвідношення

.

(11)

Для можливості регулювання повний опір реостата приймається з деяким запасом.

Потужність проміжного трансформатора ПТ на фазу

,

(12)

а потужність, яка споживається від трансформаторів струму, визначатиметься як

.

(13)

Тоді потужність, що поглинається в регулювальному опорі

, чи .

(14)