8.2 Расчет управляемой мостовой схемы выпрямителя

Дано: Схема (рис. 8.3)

Рис. 8.3. Схема однофазного управляемого мостового выпрямителя

Схема выпрямителя с идеально сглаженным выпрямленным током подключена непосредственно к сети переменного тока с частотой 50 Гц и питает через сглаживающий реактор активную нагрузку сопротивлением R=10 Ом.

Требуется рассчитать токи, напряжения и мощность выпрямителя при  = 0 и при  = 45.

Решение:

Из справочных таблиц для этой схемы имеем:

U_{di 0}/U₂=0,9;

коэффициент пульсации (без L фильтра) q=0,48;

K_T·I₁/I_d=1.

При отсутствии регулирования (=0^o) среднее значение идеального выпрямленного напряжения

U_{di 0}=0,9·U₂=0,9220=198 B (8.8)

Действующее значение напряжения пульсации U_q, наложенного на постоянное выпрямленное напряжение

U_q=q ·U_{di 0}=0,48198=95 B (8.9)

Среднее значение выпрямленного тока

I_d=U_{di 0}/R=198/10=19,8 A (8.10)

Так как

K_T · I₁/I_d=1 (8.11)

K_T = 1, то действующее значение i₁ потребляемого от сети тока

I₁ = I_d = 19,8 A (8.12)

Мощность идеального выпрямителя

P_{d 0} = U_{di 0}·I_d = 198·19,8 = 3,92 кВА (8.13)

Кажущаяся мощность на стороне сети

S = U₁·I₁ = 22019,8 = 4,36 кBА (8.14)

При угле управления  = 45, среднее значение выпрямленного напряжения будет

= 198·cos45° = 140 B (8.15)

Среднее значение выпрямленного тока

I_d = /R_d = 140/10 = 14 A (8.16)

Следовательно, действующее значение потребляемого от сети тока I₁ составляет

I₁ = I_d = 14A (8.17)

При  = 0, пульсация выпрямленного напряжения больше, чем в неуправляемом выпрямителе и поэтому для сглаживания выпрямленного тока требуется большой реактор.

Если в схеме имеется нулевой диод, то выпрямленное напряжение составляет

= U_{di 0}·(1+cos)/2 = 198·(1+cos45)/2 = 169 B (8.18)

Пульсация выпрямленного напряжения при наличии нулевого диода уменьшаются, однако все же остаются большими, чем в неуправляемом выпрямителе.

8.3 Расчет трехфазного мостового выпрямителя

Рис. 8.4. Схема трехфазного мостового выпрямителя

Выпрямитель, выполненный по трехфазной мостовой схеме (рис 8.4), подключен непосредственно к трехфаз­ной сети переменного тока с напряжением 380 В, 50 Гц и обеспечивает хо­рошо сглаженный выпрямленный ток I_d = 300 A. Важнейшие параметры выпрямителя берем из справочных данных:

среднее относительное значение при холостом ходе U_{di 0}/U₂ - 2,34;

коэффициент пульсаций q - 0,042;

действующее относительное значение тока K_T ·I₁/I_d - 0,82.

Фазное напряжение:

U₂ = 380/ = 220 В (8.19)

Выпрямленное напряжение при идеальном холостом ходе:

U_{di 0} = 2,34·220 = 515 В (8.20)

Фактически выпрямленное напряжение при номинальном токе из-за падения напряжения в вентилях, в питающей сети, в часто включаемом для ограничения токов короткого замыкания реакторе и т.д. оказывается примерно на 10% ни­же.

Мощность идеального выпрямителя равна:

P_d0 = U_{di 0}·I_d = 515300 = 155 кВт (8.21)

Действующее значение тока, потребляемого от сети (с учетом K_T =1)

I₁ = 0,82·I_d = 0,82·300 = 246 A (8.22)

Если необходимо снизить выпрямленное напряжение до 440 В, вво­дится угол управления :

Для полностью управляемого выпрямителя =U_{di 0}·cos, отсюда:

cos = /U_{di 0} = 440/515 = 0,854;  = 31,3 (8.23)

Для "полууправляемой" схемы = U_{di 0}·(1+cos)/2, отсюда:

cos = 2· /U_{di 0} -1 = 2440/515 -1= 0,709;  = 44,9. (8.24)