MК12_7

3. По рассчитанным в пунктах 1 и 2 таблицам построить семейство внешних характеристик и ограничительную характеристику УВ. При этом по оси ординат откладывается относительное значение выпрямленного напряжения Ud * , а по оси абсцисс – относительное значение тока нагрузки

Id * (или параметра нагрузки eКΣ Id * ). В качестве независимого параметра принимать значение угла управления α .

При подготовке к сдаче курсового проекта уметь ответить на вопросы: какие элементы схемы вызывают падения напряжения в маломощных УВ, а какие в мощных, как характеризует падение напряжения в мощном преобразователе параметр eКΣ , что показывает ограничительная

характеристика?

Пояснить: физику процесса уменьшения напряжения нагрузки мощного УВ с ростом тока нагрузки при фиксированном угле управления

α .

19.РАСЧЕТ ГАРМОНИК ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Всоответствии с теоремой Фурье периодическую функцию можно представить в виде суммы бесконечного гармонического ряда синусоидальных сигналов с амплитудой, уменьшающейся, и частотой, увеличивающейся пропорционально номеру сигнала (гармоники).

Как известно, полупроводниковый выпрямитель – это устройство, преобразующее переменное напряжение питающей сети в постоянное – пульсирующее. При этом число пульсаций постоянного (выпрямленного) напряжения за период напряжения питающей сети равно числу включений (коммутаций) вентилей схемы выпрямителя. Например, в шестипульсном мостовом УВ происходит шесть пульсаций напряжения нагрузки за период питающего напряжения, а в двенадцатипульсном, соответственно, – двенадцать.

Таким образом, кроме постоянной составляющей, выпрямленное напряжение будет содержать переменную составляющую, изменяющуюся, например, в шестипульсном мостовом УВ с частотой 300 Гц, которую

41

управления α=0, π/6, π/3, π/2, 2π/3, 5π/6. Результат расчётов свести в таблицу. Значения гармоник представить в вольтах и в относительных единицах.

2. Для каждой из четырёх гармоник (в одних координатах) построить график зависимости относительного значения гармоники выходного напряжения от угла управления α.

3. По заданию руководителя проекта оценить влияние угла коммутации на величину высших гармоник в кривой выходного напряжения УВ, построив в одних координатах зависимости амплитуд высших гармоник выходного напряжения УВ от угла управления α или относительного

среднего значения выходного напряжения Ud * = cosα .

Пояснить: Характер зависимости величин гармоник от угла α .

При подготовке к сдаче курсового проекта уметь ответить на вопросы: какие неканонические гармоники могут появляться в выходном напряжении УВ, от каких параметров зависит их величина, каков их порядок?

20. РАСЧЕТ ГАРМОНИК СЕТЕВОГО ТОКА УВ

Интерес к гармоническому составу сетевого тока обусловлен тем, что в соответствии с нормами качества электрической энергии сетевой ток УВ должен иметь форму, близкую к синусоидальной, то есть содержать как можно больший процент основной (первой, совпадающей по частоте с фазным напряжением питающей сети) гармоники и как можно меньший процент высших гармоник.

Кроме основной гармоники сетевой ток УВ содержит высшие гармоники порядка k = mn ±1 , где m – число пульсаций, a n = 1,2,3,...

Общее соотношение для мгновенного значения тока сети фазы а при допущении мгновенной коммутации тока в фазах:

Действующие значения основной гармоники сетевого тока можно

43

рассчитать по выражению:

а действующее значение высших гармоник – по выражению:

Если в задании указана необходимость учёта влияния угла коммутации на величину высших гармоник в кривой сетевого тока УВ, можно воспользоваться следующими соотношениями для действующих значений токов высших гармоник шестипульсной мостовой схемы при соединении обмоток трансформатора по схеме звезда-звезда

для шестипульсной мостовой схемы при соединении обмоток трансформатора по схеме треугольник-звезда

Необходимо

1. Рассчитать по соотношениям (63) – (64) действующие значения основной гармоники сетевого тока и высших гармоник порядков m – 1, m + 1, 2m – 1, 2m + 1, 3m – 1, 3m + 1 при Id = Id н . Результат расчётов све-

сти в таблицу зависимости величины гармоники от её номера.

2. По рассчитанной в пункте 1 таблице построить график зависи-

44

мости действующего значения гармоники от её номера при Id = Id н .

3. По заданию руководителя проекта оценить влияние угла коммутации на величину высших гармоник в кривой сетевого тока УВ.

При подготовке к сдаче курсового проекта уметь ответить на вопросы: как зависят амплитуды гармоник сетевого тока от угла коммутации тока, какие неканонические гармоники могут появляться в сетевом токе УВ, что вызывает их появление и чем определяются их амплитуды?

21. РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ

Традиционно принято представлять полную мощность на стороне сети преобразователя S в виде трёх составляющих, связанных между собой выражением:

преобразовательного трансформатора;

I11 – действующие значения основной (первой) гармоники сетевого тока УВ, рассчитываемое для шестипульсного мостового УВ по (63);

I1k – действующее значение высшей (k-й) гармоники сетевого тока УВ, рассчитываемое для шестипульсного мостового УВ по (11);

45

В (75) I1д – действующее значение фазного сетевого тока, рассчи-

тываемый для шестипульсной мостовой схемы при допущении мгновенной коммутации тока аналогично (4) по выражению:

Необходимо

По выражениям (69), (70), (74)–(77) рассчитать величины Р, Q, кС , кИ , кНС , кМ при двух значениях угла α = 0,π / 6 и при Id = Id н .

При подготовке к сдаче курсового проекта уметь ответить на вопросы: что вызывает появление реактивной мощности, будет ли УВ с фазовым регулированием потреблять реактивную мощность при чисто активной нагрузке, что характеризуют рассчитанные энергетические коэффициенты, почему соотношение для угла ϕ1 при α = 0 , отличается от анало-

гичного соотношения при α > 0 ?

47

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: Учеб. пособие. – Изд. 2-е, испр. и доп. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. – 664с. – (Серия "Учебники НГТУ").

2.Забродин Ю.С. Промышленная электроника – М.: Высшая шко-

ла, 1982. – 496 с.

3.Руденко B.C., Сенько В.И., Чиженко Н.М. Основы преобразовательной техники. – Высшая школа, 1980. – 424 с.

4.Аптер Э.М., Жемеров Г.Г., Левитан И.И., Элькин А.Г. Мощные управляемые выпрямители для электроприводов постоянного тока.–М.:

Энергия, 1975.– 208 с.

5.Горбачев Г.П., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. М.: Энергоатомиздат, 1988.

6.Комплектные тиристорные электроприводы. Справочник/ Под ред. В.М. Перельмутера – М.: Энергоатомиздат, 1988.– 318 с.

7.Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Недошивин Р.П. Силовые полупроводниковые приборы. Справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 400с.

8.Резинский С.Р., Лабковский B.C. и др. Конструирование силовых преобразовательных агрегатов. – М.: Энергия, 1973. – 288с.

9.Глух Е.М., Зеленов В.Е. Защита полупроводниковых преобразователей. – М.: Энергия, 1970, – 152с.

10.Жемеров Г.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. – М.: Энергия, 1977, – 280с.

11.Шипилло В.П. Автоматизированный вентильный электропри-

вод. М,: Энергия, 1969. – 400с.

12.Круглянский И.М. Расчет мощности потерь в шунтирующих RC-цепях. – Электрическая промышленность. Преобразовательная техника, 1971 – вып.23-24, с. 23-24.

13.Mohan N., Underland T.M., Robbins W.P. Power Electronics Converters, Application and Design. John Wiley & Sons, Inc., N.Y., 1995. – 802 p.

14. “Semikron. Innovation + Servise Power Electronics” Semikron International. Germani, 1997.

48

Приложение А – Варианты исходных данных

ta = 15s – длительность перегрузки по току;

Θокр = 0 ÷ 45oC – температура воздуха в машзале;

V = 6m / s – скорость охлаждающего воздуха в межреберном пространстве охладителей тиристоров.

49