Коефіцієнт корисної дії12Equation Section 2

Під коефіцієнтом корисної дії випрямляча розуміється відношення навантаженню, що віддається, потужності Рd до споживаної з живильної мережі потужності Рd. Таким чином, для m-пульсового випрямляча

(13.114)

,

де,,,, втрати потужності відповідно в знижувальному трансформаторі, трансформаторі випрямляча, вентилях фільтру, що згладжує, і пристроях власних потреб.

При розрахунках к. п. д. слід мати на увазі, що потужність у випрямлячів з різним числом пульсацій т реалізується при різних струмах через відмінність їх зовнішніх характеристик.

При цьому

(13.115)

де — коефіцієнт навантаження.

Втрати потужності в трансформаторах іскладаються із втрат холостого ходу (у сталі)і втрат короткого замикання.

При цьому втрати, що не залежать від струму навантаження в обох трансформаторах

а втрати, пропорційні квадрату струму навантаження

Рис. 2 2 Залежності к. п. буд. випрямлячів від коефіцієнт навантаження

Де,- номінальні струми відповідно тягового й знижувального трансформаторів на одному щаблеві напруги.

Тоді втрати потужності в трансформаторах будуть визначатися

,

а з урахуванням виразу ( 13 .115)

(13.116)

З формули ( 13 .116) випливає, що з ростом числа пульсацій кривої спрямленої напруги втрати потужності в трансформаторах зменшуються.

Визначимо втрати потужності в напівпровідниковому діоді, який має наступні параметри: - гранична напруга;r_т - диференціальний опір; - середнє значення припустимого прямою струму; - припустима зворотна напруга, рекомендована для розрахунків.

У кожному плечі мостової секції m-пульсової схеми міститься наступне число діодів:

з'єднаних паралельно

(13.117)

з'єднаних послідовно

(13.118)

Тому що середнє значення втрат потужності в одному діодові

,

те у всіх m плечах схеми з урахуванням формул ( 13 .117) і ( 13 .118)

. (13.119)

Перший співмножник у формулі ( 13 .119)залежить тільки від параметрів діода. Позначаючи його через і виражаючи згідно з формулою ( 13 .115), отримаємо

(13.120)

У будь-якій складній мостовій схемі випрямлення число діодів таке ж, що й в 6-пульсовій, тому втрати потужності в них залежать тільки від параметрів вентиля ( ) і від типу схеми через реалізацію потужності Р_d різним струмом. З виразу ( 13 .120)випливає, що зі збільшенням числа пульсацій кривій випрямленої напруги зменшуються втрати потужності у вентилях випрямляча.

Втрати потужності в реакторах фільтра, що згладжує, двояким образом залежать від схеми випрямлення. Вони зменшуються через зниження струму Idm , що протікає по них при збільшенні числа пульсацій m випрямляча. Крім того, з поліпшенням якості випрямленої напруги спрощується схема фільтра, що згладжує, зменшується кількість блоків реактора.

Втрати потужності у фільтрі, що згладжує

,

де С_т - кількість блоків у реакторі, що залежить від схеми фільтра, що згладжує;

- омічний опір одного блоку реактора.

Втрати потужності в реакторі фільтра, що згладжує

(13.121)

У типовому фільтрі, що згладжує, для 6-пульсового випрямляча Сm=5, а в реалізованих фільтрах, що згладжують, при 12-пульсових випрямлячах Cm=3 при =0,002 Ом.

Втрати потужності в пристроях власних потреб випрямляча визначаються витратою потужності в пристроях для охолодження вентилів і трансформаторів, а також у пристроях зашиті й керування. У цей час використовуються вентилі із природнім повітряним охолодженням. Втрати в інших пристроях від схеми випрямляча не залежать і становлять малу частку від сумарних втрат.Тому при визначенні к.п.д. випрямлячів витрати потужності на власні потреби можна не враховувати.

Тоді розрахунковий вираз к. п. д. випрямляча може бути презентований у вигляді

або

(13.122)

Результати розрахунків к. п. д. 6- ти та 12-пульсових випрямлячів при трансформаторах ТДН-16000/110 ( =21 кВт; =85 кВт; =10,5%) і ТДП(ТРДП)-12500/10ЖУ1 ( = 16 кВт; = 71,5 кВт;=8%) з використанням вентильних конструкцій ТПЕД-3150-3,3 до з діодами ДЛ133-500-14 наведені на мал. 2.2. Як бачимо, в 12-пульсових випрямлячів к. п. д. вище, ніж в 6-пульсових, на 0,4-0,5%.