Расчет выпрямительной установки возбуждения и импульсного преобразователя для рекуперативно-реостатного тормоза магистрального электровоза переменного тока

ÐÎÑÆÅËÄÎÐ
Ôåäåðàëüíîå ãîñóäàðñòâåííîå áþäæåòíîå îáðàçîâàòåëüíîå ó÷ðåæäåíèå
âûñøåãî îáðàçîâàíèÿ
¾Ðîñòîâñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò ïóòåé ñîîáùåíèÿ¿
(ÔÃÁÎÓ ÂÎ ÐÃÓÏÑ)
Ïðèòûêèí Ä.Å.
Ðàñ÷åò âûïðÿìèòåëüíîé óñòàíîâêè âîçáóæäåíèÿ è èìïóëüñíîãî
ïðåîáðàçîâàòåëÿ äëÿ ðåêóïåðàòèâíî-ðåîñòàòíîãî òîðìîçà
ìàãèñòðàëüíîãî ýëåêòðîâîçà ïåðåìåííîãî òîêà
Ìåòîäè÷åñêèå óêàçàíèÿ
ê âûïîëíåíèþ ðàñ÷åòíî-ãðàôè÷åñêîé ðàáîòû
ïî êóðñó ¾Ýëåêòðîííàÿ è ïðåîáðàçîâàòåëüíàÿ òåõíèêà ýëåêòðè÷åñêîãî
ïîäâèæíîãî ñîñòàâà¿
Ðîñòîâ-íà-Äîíó
2021
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ
1. Îïðåäåëåíèå îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ ðåîñòàòíîãî òîðìîçà
2
1.1. Ðàñ÷åò ïàðàìåòðîâ òÿãîâîãî ýëåêòðîäâèãàòåëÿ
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1.2. Ïîñòðîåíèå ïðåäâàðèòåëüíîé òîðìîçíîé õàðàêòåðèñòèêè . . . . . . . . . . . . .
4
1.3. Ðàñ÷åò ñîïðîòèâëåíèÿ òîðìîçíûõ ðåçèñòîðîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
1.4. Îïðåäåëåíèå äèàïàçîíà ðåãóëèðîâàíèÿ òîêà âîçáóæäåíèÿ . . . . . . . . . . . . .
7
2. Ðàñ÷åò ïàðàìåòðîâ âûïðÿìèòåëüíîé óñòàíîâêè âîçáóæäåíèÿ (ÂÓÂ)
9
2.1. Îïðåäåëåíèå ýêñïëóàòàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê ÂÓÂ . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.2. Îïðåäåëåíèå ïàðàìåòðîâ îáìîòêè òÿãîâîãî òðàíñôîðìàòîðà, ïèòàþùåé ÂÓÂ . .
11
2.3. Ðàñ÷åò íàãðóçî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè âûïðÿìèòåëüíîé óñòàíîâêè . . . . . . . . .
12
1
1. Îïðåäåëåíèå îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ ðåîñòàòíîãî
òîðìîçà
1.1. Ðàñ÷åò ïàðàìåòðîâ òÿãîâîãî ýëåêòðîäâèãàòåëÿ
Ðàññ÷èòûâàåì òîê äâèãàòåëÿ â ÷àñîâîì è ïðîäîëæèòåëüíîì ðåæèìå ïî ôîðìóëå
P
,
ηU
I=
(1.1)
ãäå P - ìîùíîñòü íà âàëó äâèãàòåëÿ, Âò; η - ÊÏÄ; U - íàïðÿæåíèå, â ñîîòâåòñòâóþùåì
ðåæèìå ðàáîòû, Â.
Äëÿ ÷àñîâîãî ðåæèìà, ïî ôîðìóëå (1.1)
I÷ =
P÷
810000
=
= 857 À.
η÷ U
0, 945 · 1000
Äëÿ ïðîäîëæèòåëüíîãî ðåæèìà
Iï =
Pï
760000
=
= 803 À.
ηï U
0, 946 · 1000
Ðàññ÷èòûâàåì çíà÷åíèå êðèâîé íàìàãíè÷èâàíèÿ â òî÷êå ïðîäîëæèòåëüíîãî ðåæèìà ïî
ôîðìóëå
c Φ(Iï ) =
U − (Ra + Rf ) Iï
,
ωï
(1.2)
ãäå Ra , Rf - ñîïðîòèâëåíèÿ, ñîîòâåòñòâåííî îáìîòêè ÿêîðÿ è îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ, Îì;
ωï - óãëîâàÿ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ âàëà äâèãàòåëÿ â ïðîäîëæèòåëüíîì ðåæèìå, ðàä/ñ, ðàññ÷èòûâàåìàÿ ïî ôîðìóëå
ωï =
π nï
,
30
(1.3)
ãäå nï - ÷àñòîòà âðàùåíèÿ äâèãàòåëÿ, îá/ìèí.
Âûïîëíÿåì âû÷èñëåíèÿ ïî ôîðìóëàì (1.3) è (1.2)
ωï =
c Φ(Iï ) =
3, 14 · 1120
= 117, 3, ðàä/ñ
30
1000 − (0, 007 + 0, 03) 803
= 8, 2 Â · ñ
117, 3
Äëÿ ïîñòðîåíèÿ õàðàêòåðèñòèêè íàìàãíè÷èâàíèÿ òÿãîâîãî äâèãàòåëÿ âîñïîëüçóåìñÿ
óíèâåðñàëüíîé õàðàêòåðèñòèêîé íàìàãíè÷èâàíèÿ, êîòîðóþ ìîæíî âûðàçèòü ñëåäóþùåé
2
àïïðîêñèìèðóþùåé çàâèñèìîñòüþ
c Φ (Iâ )
= a5
c Φ (Iï )
Iâ
Iï
5
+ a4
Iâ
Iï
4
+ a3
Iâ
Iï
3
+ a2
Iâ
Iï
3
+ a1
Iâ
,
Iï
(1.4)
ãäå a5 = 0, 09, a4 = −0, 66, a3 = 1, 97, a2 = −3.00 è a1 = 2, 61. Çàâèñèìîñòü (1.4) âûðàæàåòñÿ ãðàôèêîì íà ðèñóíêå 1 è ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé íîðìèðîâàííóþ (â áåçðàçìåðíûõ
ïàðàìåòðàõ) êðèâóþ íàìàãíè÷èâàíèÿ.
Ðèñ. 1. Óíèâåðñàëüíàÿ õàðàêòåðèñòèêà íàìàãíè÷èâàíèÿ ÒÝÄ
Êðèâàÿ íàìàãíè÷èâàíèÿ äëÿ êîíêðåòíîãî, ðàññìàòðèâàåìîãî íàìè äâèãàòåëÿ, áóäåò
èìåòü âèä
(1.5)
c Φ (Iâ ) = b5 Iâ5 + b4 Iâ4 + b3 Iâ3 + b2 Iâ2 + b1 Iâ ,
ãäå êîýôôèöèåíòû b1 − b5 ðàñ÷èòûâàþòñÿ ïî ôîðìóëàì
b5 =
c Φ (Iï )
c Φ (Iï )
c Φ (Iï )
c Φ (Iï )
c Φ (Iï )
a5 , b 4 =
a4 , b3 =
a3 , b 2 =
a2 , b1 =
a1 .
5
4
3
2
Iï
Iï
Iï
Iï
Iï
(1.6)
Ðàññ÷èòûâàåì êîýôôèöèåíòû êðèâîé íàìàãíè÷èâàíèÿ ïî ôîðìóëàì (1.6), ñâîäÿ ðåçóëüòàòû â òàáëèöó 1.1
Òàáëèöà 1.1. Êîýôôèöèåíòû àïïðîêñèìàöèè êðèâîé íàìàãíè÷èâàíèÿ
k
ak
bk
1
2,61
0,027
2
-3,00
−3, 81 · 10−5
3
1,97
3, 12 · 10−8
4
-0,66
−1, 30 · 10−11
5
0,09
2, 21 · 10−15
Ïî ôîðìóëå (1.5) ðàññ÷èòûâàåì çíà÷åíèÿ êðèâîé íàìàãíè÷èâàíèÿ äëÿ ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé òîêà âîçáóæäåíèÿ, ñâîäÿ ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ â òàáëèöó 1.2
3
Òàáëèöà 1.2. Òî÷êè êðèâîé íàìàãíè÷èâàíèÿ òÿãîâîãî äâèãàòåëÿ
Iâ , À
cΦ(Iâ ), ·ñ
100
2,31
200
4,03
300
5,30
400
6,24
500
6,94
600
7,48
700
7,91
800
8,27
857
8,45
900
8,59
 òàáëèöå 1.2 îáÿçàòåëüíî ïðèâîäèì çíà÷åíèå õàðàêòåðèñòèêè íàìàãíè÷èâàíèÿ äëÿ
÷àñîâîãî òîêà ÒÝÄ.
Ïî äàííûì òàáëèöû 1.2 ñòðîèì ãðàôèê çàâèñèìîñòè ìàãíèòíîãî ïîòîêà îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ îò òîêà, ïðîòåêàþùåãî ÷åðåç íå¼
Ðèñ. 2. Õàðàêòåðèñòèêà íàìàãíè÷èâàíèÿ ÒÝÄ
1.2. Ïîñòðîåíèå ïðåäâàðèòåëüíîé òîðìîçíîé õàðàêòåðèñòèêè
Ìîùíîñòü ðåîñòàòíîãî òîðìîçà ïðèíèìàåì ðàâíîé ïðîäîëæèòåëüíîé ìîùíîñòè ýëåêòðîâîçà, ðàññ÷èòûâàåìîé ïî ôîðìóëå
Pò = na Pï ,
(1.7)
ãäå na - ÷èñëî îñåé ýëåêòðîâîçà; Pï - ïðîäîëæèòåëüíàÿ ìîùíîñòü ÒÝÄ. Äëÿ øåñòèîñíîãî
ïàññàæèðñêîãî ýëåêòðîâîçà ñ çàäàííûìè ïàðàìåòðàìè ÒÝÄ
Pò = 6 · 760 = 4560, êÂò.
Ïðèíèìàåì â êà÷åñòâå îãðàíè÷åíèÿ òîêà ÿêîðÿ è òîêà âîçáóæäåíèÿ ÒÝÄ, ïðè ðåîñòàòíîì òîðìîæåíèè, òîê ðàâíûé ÷àñîâîìó òîêó 857 À. Ðàñ÷èòûâàåì ìîìåíò, ðàçâèâàåìûé
4
òÿãîâûì äâèãàòåëåì ïðè ïðåäåëüíûõ çíà÷åíèÿõ òîêà ÿêîðÿ è òîêà âîçáóæäåíèÿ
Mmax = cΦ(I÷ ) I÷ = 8, 45 · 857 = 7242, Í · ì
Ðàññ÷èòûâàåì ïåðåäàòî÷íîå ÷èñëî îñåâîãî ðåäóêòîðà ïî ôîðìóëå
ip =
1, 8 Dk ωmax
,
vk
(1.8)
ãäå Dk - äèàìåòð áàíäàæà ïî êðóãó êàòàíèÿ, ì; ωmax - ìàêñèìàëüíàÿ óãëîâàÿ ñêîðîñòü
âðàùåíèÿ òÿãîâîãî äâèãàòåëÿ, ðàä/ñ; vk - êîíñòðóêöèîííàÿ ñêîðîñòü ýëåêòðîâîçà, êì/÷.
Ìàêñèìàëüíàÿ óãëîâàÿ ñêîðîñòü âðàùåíèÿ ÒÝÄ âû÷èñëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå (1.3)
ωmax =
3, 14 · 2100
= 220, ðàä/ñ,
30
ip =
1, 8 · 1, 25 · 220
= 3, 09
160
òîãäà
Ìîìåíò, ïðèëîæåííûé ê îäíîé êîëåñíîé ïàðå ýëåêòðîâîçà
Mêï = ip Mmax = 3, 09 · 7242 = 22378, Í · ì,
Òîãäà, ìàêñèìàëüíîå óñèëèå, ðàçâèâàåìîå ðåîñòàòíûì òîðìîçîì
Bmax =
Mêï na
22378 · 6
=
= 215, êÍ
500 Dk
500 · 1, 25
Ñêîðîñòü ýëåêòðîâîçà, ïðè êîòîðîé äîñòèãàåòñÿ ìàêñèìàëüíîå òîðìîçíîå óñèëèå íàõîäèì
èç óñëîâèÿ ïîñòîÿíñòâà ìîùíîñòè, ðàññåèâàåìîé íà òîðìîçíûõ ðåçèñòîðàõ
vBmax =
3, 6 Pò
3, 6 · 4560
= 76, êì/÷
=
Bmax
215
Âåòâü òîðìîçíîé õàðàêòåðèñòèêè, ïðè ðåãóëèðîâàíèè òîêà â îáìîòêå âîçáóæäåíèÿ ðàññ÷èòûâàåì ïî ôîðìóëå
B=
3, 6 Pò
v
(1.9)
ãäå v - ñêîðîñòü ýëåêòðîâîçà, êì/÷, â äèàïàçîíå îò vBmax äî êîíñòðóêöèîííîé ñêîðîñòè.
Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà ñâîäèì â òàáëèöó 1.3
Òàáëèöà 1.3. Îãðàíè÷åíèå ïî ìîùíîñòè òîðìîçíûõ ðåçèñòîðîâ
v, êì/÷
B, êÍ
76
215
90
182
100
164
110
149
120
137
130
126
140
117
150
109
160
103
Ïðè ïðåäåëüíîì òîêå âîçáóæäåíèÿ è íåèçìåííîì ñîïðîòèâëåíèè òîðìîçíûõ ðåçèñòî-
5
ðîâ, òîðìîçíîå óñèëèå ñíèæàåòñÿ ëèíåéíî, ïðîïîðöèîíàëüíî ñíèæåíèþ ñêîðîñòè ïî çàêîíó
B = Bmax
v
(1.10)
vBmax
Ðàñ÷èòûâàåì ëèíåéíóþ ÷àñòü òîðìîçíîé õàðàêòåðèñòèêè ïî ôîðìóëå (1.10) äëÿ äèàïàçîíà
ñêîðîñòåé îò 0 äî vBmax , ñâåäÿ ðåçóëüòàòû â òàáëèöó
Òàáëèöà 1.4. Ëèíåéíàÿ ÷àñòü òîðìîçíîé õàðàêòåðèñòèêè
v, êì/÷
B, êÍ
0
0
10
28
20
56
30
84
40
112
50
141
60
169
76
215
Ïî äàííûì òàáëèö 1.3 è 1.4 ñòðîèì òîðìîçíóþ õàðàêòåðèñòèêó ýëåêòðîâîçà (ðèñóíîê 3)
Ðèñ. 3. Òîðìîçíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ýëåêòðîâîçà ïðè ðåîñòàòíîì òîðìîæåíèè
Èç ãðàôèêà òîðìîçíîãî óñèëèÿ íà ðèñóíêå 3 âèäíî, ÷òî ðåîñòàòíûé òîðìîç ýôôåêòèâåí
â äèàïàçíå ñêîðîñòåé îò 160 äî 35 êì/÷. Ïðè ñêîðîñòè íèæå 35 êì/÷ ñëåäóåò èñïîëüçîâàòü
çàìåùåíèå ðåîñòàòíîãî òîðìîçà ïíåâìàòè÷åñêèì.
6
Îäíàêî, äèàïàçîí èñïîëüçîâàíèÿ ðåîñòàòíîãî òîðìîçà ìîæíî ðàñøèðèòü, ïîäêëþ÷èâ
òîðìîçíûå ðåçèñòîðû ê ÿêîðÿì òÿãîâûõ äâèãàòåëåé ÷åðåç èìïóëüñíûé ïîâûøàþùèé DC/DCïðåîáðàçîâàòåëü.
1.3. Ðàñ÷åò ñîïðîòèâëåíèÿ òîðìîçíûõ ðåçèñòîðîâ
Ïðåäïîëàãàåòñÿ èñïîëüçîâàòü èíäèâèäóàëüíûå òîðìîçíûå ðåçèñòîðû äëÿ êàæäîãî òÿãîâîãî ýëåêòðîäâèãàòåëÿ, ïîýòîìó ñîïðîòèâëåíèå ðåçèñòîðà îïðåäåëÿåì ïî ôîðìóëå
Rò =
1000 Pï
I÷2
(1.11)
ãäå Pï - ïðîäîëæèòåëüíàÿ ìîùíîñòü ÒÝÄ, êÂò; I÷ - ÷àñîâîé òîê ÒÝÄ, À. Ðàññ÷èòûâàåì
ñîïðîòèâëåíèå òîðìîçíîãî ðåçèñòîðà
Rò =
1000 · 760
= 1, 03 Îì
8572
1.4. Îïðåäåëåíèå äèàïàçîíà ðåãóëèðîâàíèÿ òîêà âîçáóæäåíèÿ
Íà ãèïåðáîëè÷åñêîé ÷àñòè òîðìîçíîé õàðàêòåðèñòèêè (ðèñóíîê 3) âåëè÷èíà ÝÄÑ, ãåíåðèðóåìîé òÿãîâûì äâèãàòåëåì, ïîäääåðæèâàåòñÿ ïîñòîÿííîé çà ñ÷åò ðåãóëèðîâàíèÿ òîêà
âîçáóæäåíèÿ, ïèòàåìîé îò ñïåöèàëüíîé îáìîòêè òÿãîâîãî òðàíñôîðìàòîðà ÷åðåç âûïðÿìèòåëüíóþ óñòàíîâêó âîçáóæäåíèÿ (ÂÓÂ). Ýòà ÝÄÑ îïðåäåëÿåòñÿ êàê ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ
íà òîðìîçíîì ðåçèñòîðå
E = Rò I÷ = 1, 03 · 857 = 887, Â
Îïåðåäåëÿåì çíà÷åíèÿ êðèâîé íàìàãíè÷èâàíèÿ â äèàïàçîíå ñêîðîñòåé îò 76 äî 160 êì/÷
ïî ôîðìóëå
cΦ =
1, 8 E Dk
v ip
(1.12)
è ïî ãðàôèêó íà ðèñóíêå 2 îïðåäåëÿåì òîê âîçáóæäåíèÿ äëÿ êàæäîãî çíà÷åíèÿ ñêîðîñòè.
Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà ñâåäåì â òàáëèöó
Òàáëèöà 1.5. Ðåãóëèðîâî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïî òîêó âîçáóæäåíèÿ
v, êì/÷
cΦ, ·ñ
Iâ , À
76
8,45
857
90
7,17
540
100
6,45
428
110
5,87
357
120
5,38
307
130
4,97
270
140
4,61
242
150
4,30
219
160
4,04
200
Ïî äàííûì òàáëèöû 1.5 ñòðîèì çàâèñèìîñòü òîêà âîçáóæäåíèÿ îò ñêîðîñòè (ðèñóíîê)
7
Ðèñ. 4. Ðåãóëèðîâî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà òîêà âîçáóæäåíèÿ ÒÝÄ ïðè ðåîñòàòíîì òîðìîæåíèè
8
2. Ðàñ÷åò ïàðàìåòðîâ âûïðÿìèòåëüíîé óñòàíîâêè
âîçáóæäåíèÿ (ÂÓÂ)
2.1. Îïðåäåëåíèå ýêñïëóàòàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê ÂÓÂ
 êà÷åñòâå ÂÓ èñïîëüçóåì îäíîôàçíûé óïðàâëÿåìûé äâóïîëóïåðèîäíûé âûïðÿìèòåëü, âûïîëíåííûé ïî ìîñòîâîé ñõåìå. Ïðè ñáîðå ñõåìû ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîãî òîðìîæåíèÿ, îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ âñåõ òÿãîâûõ äâèãàòåëåé ñåêöèè ýëåêòðîâîçà ñîåäèíÿþòñÿ
ïîñëåäîâàòåëüíî è ïîäêëþ÷àþòñÿ ê âûõîäó ÂÓÂ.
Ðàñ÷åòíàÿ ñõåìà ñèëîâîé ÷àñòè ÂÓ èçîáðàæåíà íà ðèñóíêå 5.
VS1
VS2
Lf
E2
Rf
VS4
VS3
Ðèñ. 5. Ðàñ÷åòíàÿ ñõåìà ñèëîâîé ÷àñòè âûïðÿìèòåëüíîé óñòàíîâêè âîçáóæäåíèÿ: E2 - ÝÄÑ
îáìîòêè òÿãîâîãî òðàíñôîðìàòîðà, âûäåëåííîé äëÿ ïèòàíèÿ ÂÓÂ; VS1 VS4 - îäíîîïåðàöèîííûå òèðèñòîðíûå êëþ÷è; Lf , Rf - ñîîòâåòñòâåííî, ýêâèâàëåíòíàÿ èíäóêòèâíîñòü è
ýêâèâàëåíòíîå àêòèâíîå ñîïðîòèâëåíèå îáìîòîê âîçáóæäåíèÿ ÒÝÄ.
Íàãðóçêà âûïðÿìèòåëüíîé óñòàíîâêè íîñèò àêòèâíî-èíäóêòèâíûé õàðàêòåð. Òîê, ïðîòåêàþùèé ÷åðåç íàãðóçêó Id îïðåäåëÿåòñÿ èñõîäÿ èç ðåçóëüòàòà ðàñ÷åòîâ, ïðèâåäåííûõ
â òàáëèöå 1.5. Ïðèíèìàåì åãî Id = 857 À. Ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå íà çàæèìàõ ÂÓÂ
ðàñ÷èòûâàåì èñõîäÿ èç ýêâèâàëåíòíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ øåñòè ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ îáìîòîê âîçáóæäåíèÿ
Rf = na Râ = 6 · 0, 03 = 0, 18 Îì
èñõîäÿ èç ÷åãî, ïî äàííûì òàáëèöû 1.5, îïðåäåëÿåì äèàïàçîí ðåãóëèðîâàíèÿ âûõîäíîãî
íàïðÿæåíèÿ
Udmin = 200 · 0, 18 = 36, Â Udmax = 857 · 0, 18 = 155, Â
Ïðè ìèíèìàëüíîì óãëå îòêðûòèÿ òèðèñòîðîâ α0 = 9◦ (îáåñïå÷èâàþùåì íàäåæíîå èõ
9
îòêðûòèå) è ñ ó÷åòîì ðàáîòû íà èíäóêòèâíóþ íàãðóçêó, ðàñ÷èòàåì ìàêñèìàëüíîå ñðåäíåå
çíà÷åíèå íàïðÿæåíèå íà âûõîäå ÂÓÂ
U0 =
Udmax
155
=
= 157, Â
cos α0
cos 9◦
Ðàññ÷èòûâàåì óãîë îòêðûòèÿ òèðèñòîðîâ ïðè ìèíèìàëüíîì íàïðÿæåíèè íà âûõîäå ÂÓÂ
αmax = arccos
Udmin
U0
= arccos
36
157
= 76◦
(2.1)
Îïðåäåëÿåì ìàêñèìàëüíîå îáðàòíîå íàïðÿæåíèå íà òèðèñòîðå, äëÿ ñõåìû ìîñòîâîãî
âûïðÿìèòåëÿ
UVmax
S = 3, 14 U0 = 3, 14 · 157 = 493, Â
Ðàñ÷åòíîå çíà÷åíèå ïîâòîðÿþùåãîñÿ íàïðÿæåíèÿ íà òèðèñòîðå
Uïð = kU kñ UVmax
S
ãäå kU = 1, 3÷1, 5 - êîýôôèöèåíò çàïàñà ïî íàïðÿæåíèþ; kñ = 1, 16 - êîýôôèöèåíò, ó÷èòûâàþùèé âîçìîæíîå ïîâûøåíèå íàïðÿæåíèÿ â êîíòàêòíîé ñåòè äî ïðåäåëüíîãî çíà÷åíèÿ
29 êÂ, òî åñòü, â íàøåì ñëó÷àå
Uïð = 1, 4 · 1, 16 · 493 = 800, Â
Ðàñ÷åòíîå çíà÷åíèå ïðåäåëüíîãî òîêà òèðèñòîðà îïðåäåëÿåì ïî ôîðìóëå
Iïð = kI kô kîõë Id
ãäå kI = 1, 25 ÷ 1, 4 - êîýôôèöèåíò çàïàñà ïî òîêó; kô = 0, 9 - êîýôôèöèåíò ôîðìû
òîêà, ó÷èòûâàþùèé åãî íåñèíóñîèäàëüíîñòü; kîõë - êîýôôèöèåíò, ó÷èòûâàþùèé óñëîâèÿ
îõëàæäåíèÿ òèðèñòîðîâ (kîõë = 2,5 - ïðè ñòàíäàðòíîì ðàäèàòîðå áåç îáäóâà; kîõë = 1, 0 ïðè ïðèíóäèòåëüíîì âîçäóøíîì îõëàæäåíèè. Òîãäà, â íàøåì ñëó÷àå
Iïð = 1, 25 · 0, 9 · 1, 0 · 857 = 964 ≈ 1000, À
Òèðèñòîð âûáèðàåì èç óñëîâèÿ
Uï ≥ Uïð ,
Iï ≥ Iïð
ãäå Uï - ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìîå ìãíîâåííîå íàïðÿæåíèå, ïðèêëàäûâàåìîå ê òèðèñòîðó;
Iï - ïðåäåëüíîå çíà÷åíèå òîêà òèðèñòîðà.
Óêàçàííûì óñëîâèÿì óäîâëåòâîðÿåò òèðèñòîð ìàðêè T133-500 ïðîèçâîäñòâà ÏÀÎ ¾Ýëåêòðîâûïðÿìèòåëü¿ (ã. Ñàðàíñê).
Òèðèñòîð Ò133-500 èìååò èñïîëíåíèå òàáëåòî÷íîãî òèïà â êîðïóñå PT31. Òåõíè÷åñêèå
10
õàðàêòåðèñòèêè òèðèñòîðà óêàçàíû â íèæåïðèâåäåííîé òàáëèöå
2.2. Îïðåäåëåíèå ïàðàìåòðîâ îáìîòêè òÿãîâîãî
òðàíñôîðìàòîðà, ïèòàþùåé ÂÓÂ
Ðàññ÷èòûâàåì äåéñòâóþùåå çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ íà âòîðè÷íîé îáìîòêå òÿãîâîãî òðàíñôîðìàòîðà
U2 =
π U0
3, 14 · 157
√ =
√
= 174, Â
2 2
2 2
Ïðèíèìàÿ ÊÏÄ òðàíñôîðìàòîðà ðàâíûì 95%, ðàñ÷èòûâàåì ãàáàðèòíóþ ìîùíîñòü îáìîòêè
S2 =
U2 Id
174 · 857
=
≈ 158, êÂò
1000 η
1000 · 0, 95
Îïðåäåëÿåì ìîùíîñòü ïîòåðü â îáìîòêå
∆ P2 = S (1 − η) = 158 · (1 − 0, 95) = 7, 9, êÂò.
11
Ïîëàãàÿ, ÷òî 50% ïîòåðü ðàññåèâàþòñÿ â ìåäè, ðàññ÷èòûâàåì âåëè÷èíó àêòèâíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ îáìîòêè
r2 =
500 ∆P2
500 · 7, 9
=
= 0, 0054, Îì
2
Id
8572
2.3. Ðàñ÷åò íàãðóçî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè âûïðÿìèòåëüíîé
óñòàíîâêè
Íàãðóçî÷íîé õàðàêòåðèñòèêîé ÂÓ íàçûâàåòñÿ çàâèñèìîñòü íàïðÿæåíèÿ íà íàãðóçêå îò
òîêà, ïðîòåêàþùåãî ÷åðåç íåãî. Äëÿ óïðàâëÿåìîãî âûïðÿìèòåëÿ îíà èìååò âèä
(2.2)
U (I) = Uõõ − (r2 + 2 rò ) I
ãäå Uõõ - íàïðÿæåíèå õîëîñòîãî õîäà ïðè ïîñòîÿííîì óãëå îòêðûòèÿ òèðèñòîðîâ; r2 - ñîïðîòèâëåíèå âòîðè÷íîé îáìîòêè òðàíñôîðìàòîðà; rò - ñîïðîòèâëåíèå òèðèñòîðà â îòêðûòîì
ñîñòîÿíèè. Äëÿ òèðèñòîðà Ò133-500 rò = 0, 00042 Îì. Èç ôîðìóëû (2.2) âûðàæàåì çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ õîëîñòîãî õîäà
(2.3)
Uõõ = Ud + (r2 + 2 rò ) Id
Èç ôîðìóëû (2.3) íàõîäèì íàïðÿæåíèå õîëîñòîãî õîäà ïðè ìèíèìàëüíîì è ìàêñèìàëüíîì
çíà÷åíèè íàïðÿæåíèÿ íà íàãðóçêå
min
Uõõ
(76◦ ) = Udmin + (r2 + 2 rò ) Idmin = 36 + (0, 0054 + 2 · 0, 00042) · 200 = 37, Â
(2.4)
max ◦
Uõõ
(9 ) = Udmax + (r2 + 2 rò ) Idmax = 155 + (0, 0054 + 2 · 0, 00042) · 857 = 160, Â
(2.5)
Ïîäñòàâëÿåì (2.4) è (2.5) â (2.2), ïîëó÷àÿ âûõîäíûå õàðàêòåðèñòèêè ÂÓ ïðè ìèíèìàëüíîì è ìàêñèìàëüíîì óãëå îòêðûòèÿ òèðèñòîðîâ
U9◦ (I) = 160 − 0, 0064 I
(2.6)
U76◦ (I) = 37 − 0, 0064 I
(2.7)
Ïî ôîðìóëàì (2.6) è (2.7) âû÷èñëÿåì çíà÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå ÂÓ äëÿ íåñêîëüêèõ çíà÷åíèé òîêà âîáóæäåíèÿ, ñâîäÿ ðåçóëüòàòû â òàáëèöó 2.1
Òàáëèöà 2.1. Íàãðóçî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà âûïðÿìèòåëüíîé óñòàíîâêè âîçáóæäåíèÿ
I, À
U9◦
U76◦
0
160,0
37,0
100
159,4
36,4
200
158,7
35,8
300
158,1
35,1
400
157,5
34,5
500
156,9
33,9
600
156,3
33,3
700
155,6
32,6
800
155,0
32,0
900
154,4
31,8
Ïî äàííûì òàáëèöû 2.1 ñòðîèì ãðàôèê íàãðóçî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè ÂÓ (ðèñóíîê 6)
12
Ðèñ. 6. Íàãðóçî÷íûå õàðàêòåðèñòèêè ÂÓ ïðè ïðåäåëüíûõ óãëàõ îòêðûòèÿ òèðèñòîðîâ
13