Исследование внешней характеристики и коэффициента мощности.

Одной из важнейших характеристик, определяющих работу выпрямителя, является его внешняя характеристика, которая представляет собой зависимость среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока .

С увеличением тока нагрузки выпрямленное напряжение уменьшается. Потери в преобразователе можно условно разделить на следующие основные составляющие:

· потеря напряжения на коммутации

· потеря напряжения на активных сопротивлениях (в обмотках трансформатора)

· потеря напряжения на силовых полупроводниковых приборах

Потеря напряжения на коммутацию:

^В

Потеря напряжения на активных сопротивлениях:

где: -угол коммутации выпрямителя;

^В

Потеря напряжения на силовых полупроводниковых приборах:

где: - число плеч, одновременно проводящих ток;

- число последовательных СПП в одном плече;

^В

Уравнение внешней характеристики имеет вид:

^В

графическое изображение представлено на рис.5

Рис.5

Ом

Наличие индуктивных сопротивлений на стороне переменного тока преобразователя приводит к появлению интервала коммутации, который называется углом коммутации и измеряется в электрических градусах. С учетом принятых в курсе преобразовательной техники допущений (симметричные синусоидальные питающие напряжения; полностью сглаженный ток на стороне выпрямленного напряжения; расчеты выполняются при нагрузке не выше нормальной) угол коммутации определяется по выражению:

(37)

Далее исследуется форма тока на коммутационном интервале. Ток коммутации определятся по формуле:

(38)

Ток плеча, входящего в работу , изменяется по закону тока коммутации и при достигается в амплитуде значения . Ток плеча, выходящего из работы , изменяется как и при становится равным нулю. Производится расчет токов плеч при изменении от 0 до .

Графические результаты расчетов представлены на Рис. 6

0 3.6 7.2 18 36 _{,Эл град}

Рис. 6 Зависимость токов плеч от  

Если известна мощность на стороне выпрямленного тока, то для определения полной мощности преобразователя необходимо знать коэффициент мощности:

где: -коэффициент фазового сдвига основной гармонической тока питающей сети;

- коэффициент искажения формы тока первичной сети;

,

- эффективное значение высших гармонических составляющих тока питающей сети;

Полученный график зависимостей представлен на Рис.7

Рис.7 Зависимость коэффициента мощности от тока

6. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Суммарные активные потери в схеме преобразователя определяются по формуле:

где: - потери в стали преобразовательного трансформатора, равные потерям холостого хода для выбранного трансформатора;

- потери в меди преобразовательного трансформатора, которые определяются потерями короткого замыкания , пропорциональными квадрату отношения выпрямленного тока к номинальному току, т.е.:

- потери в СПП, т.е.:

- число плеч преобразователя одновременно проводящих ток;

-средний ток при

- потери в делителях напряжения и тока, составляющая

- потери в сглаживающем реакторе. Здесь - активное сопротивление обмотки сглаживающего реактора, которое в расчетах можно принять равным (0,01…0,02) Ом;

- потери в устройствах защиты и систем управления, применяются равными 0,2% от ;

Суммарные потери мощности:

Графическое отображение полученных величин представлено на Рис 8.

Рис. 8 Зависимость суммарных активных потерь в схеме преобразователя от тока

Вт

Коэффициент полезного действия выпрямителя определяется по формуле:

Зависимость КПД от тока Id представлены на Рис. 9

Рис.9 Зависимость КПД от тока

Зависимость температуры полупроводниковой структуры от тока Id представлены на Рис. 10

Рис.10 Зависимость температуры полупроводниковой структуры от тока Id

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте был произведен расчет преобразовательного полупроводникового агрегата, предназначенного для установки на тяговых подстанциях метрополитена. Рассчитаны основные величины, характеризующие качество получаемой энергии, произведен гармонический анализ. Построены временные диаграммы напряжений и токов, а также получены основные характеристики тягового полупроводникового шестипульсового преобразователя.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Бурков А.Т. Электронная техника и преобразователи: Учебник для вузов ж.- д. трансп. – М.: Транспорт, 1999. – 464с.

2. Справочник по электроснабжению железных дорог. Т.2 / Под ред. К.М. Марквардта. – М.: Транспорт, 1981. – 392с.

3. Методическое указание к курсовому проекту. Проектирование тягового полупроводникового преобразователя. А.Т. Бурков, А.П. Самонин. Санкт-Петербург 2001.

Дата добавления: 2015-11-16