Проектирование специальных электрических машин переменного тока - Балагуров В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Af/*= А^ шо_ ^2"(/фо 2 созф(1-соз YCOS^)IOO
C/'dO 2 cos ф(К2 яг/я) sin фі/фо
1 — cos (л/2т) cos Y
100, • (3.9)
4 2m sin (я/2/и)
так как (см. рис. 3.8)
Ш = иачакс-иа ит=У2иф02 cos ф (1 cos у cos <|Л.
Расчетные кривые зависимости пульсаций выпрямленного напряжения в функции угла коммутации приведены выше, на рис. 3.1.
Вследствие коммутационных процессов при нагрузке происходит снижение выпрямленного напряжения. Величина падения выпрямленного напряжения зависит от величины параметров коммутируемой фазы: эквивалентного индуктивного сопротивления фазы при коммутации Хк,' активного сопротивления фазы га, падения напряжения в вентилях.
Коммутационный процесс эквивалентен двухфазному короткому замыканию. Так как генераторы имеют мощную демпферную систему, то индуктивные сопротивления Хк при двухфазном коротком замыкании определяются выражениями [10]:
а) для трехфазного генератора
А-к = 1,15 (Jf - + А-2)/2; (3.10)
б) для пятифазного генератора
Хк=(2/5)(Х"а + Х2)5тЦл/5), (3.11)
где Xd"— сверхпереходное индуктивное сопротивление генератора по продольной оси; X2 — индуктивное сопротивление обратной последовательности.
Если в первом приближении пренебречь активным сопротивлением фаз генератора и падением напряжения в вентилях, то наблюдаемое снижение выпрямленного напряжения следует отнести за счет индуктивного сопротивления коммутации Хк. Снижение
120
постоянной составляющей выпрямленного напряжения определяется участком контура abc на кривой выпрямленного напряжения (см. рис. 3.10). Постоянная составляющая выпрямленного напряжения под нагрузкой
¦ т P и
^ Ufd(d-\- j ud0dmt . (3.12)
.о
После преобразований получаем
Ua1 = kJi JJ ^ (1 + cos v)/2=Ud0 (1 + cos у)/2. (3.13)
Уменьшение выпрямленного напряжения вследствие индуктивного падения напряжения коммутации можно выразить коэффициентом коммутации
fcT = L^T/L^ = ( 14-саз v)/2. (3.14)
Аналогичным образом можно получить выражение коэффициента коммутации для действующего значения выпрямленного напряжения
я
(3.15)
Оба коэффициента меньше единицы и уменьшаются с ростом нагрузки. Коэффициент kv не зависит от т2, но зависит от угла у. Зависимость коэффициента ky от угла коммутации у приведена на рис. 3.11. Обычно Ud0= (1,15^7-1,30) ^dv
Влияние активного сопротивления фаз генератора проявляется в снижении мгновенных значений выпрямленного напряжения на участках 0<со^<у и y<wt^$ (см. рис. 3.10). Кроме того, имеется внутреннее падение напряжения на вентилях. С учетом этих двух факторов величина выпрямленного напряжения
Ua, = Ud0 1+C2°SY -[21dra- JjL- Idray^-2ШЯ, (3.16)
где Al/д — падение напряжения на диоде.
На практике отношение 2Al/h/l/<}=0,05-7-0,06. Падение напряжения на активном сопротивлении /dra/i7d = 0,05-r-0,10 для трехфазных генераторов, UrJUd= 0,03+-0,05 для пятифазных генераторов.
Величина угла коммутации у является функцией тока нагрузки, параметров генератора и цепи выпрямления
L т2 XKi°d \ y = arccos 1---, (3.17)
где г/ — значение выпрямленного напряжения в момент начала естественной коммутации в режиме холостого хода.
121
Если положить id0 — Id, то для v<? получим: а) при активной нагрузке (А'„ = 0, срн=0)
y=y2XJa,[tg{Jiim2)UaQ}; б) при индуктивной нагрузке
у = У'2Хкт21а!(пиа0),
(3.18)
(3.19)
Г,35-
t,90
\95
где т2 = 2т—для нечетного числа фаз.
Угол коммутации у возрастает с увеличением нагрузки и частоты. Как показывают эксперименты, при мощности вентильных генераторов в диапазоне 9—
24 кВт угол коммутации возрастает в 1,4—1,5 раза при увеличении нагрузки от
25 до 100% от номинальной и в 1,5—1,6 раза при увеличении нагрузки и частоты от 400 до 900 Гц.
При номинальной нагрузке для трехфазной мостовой схемы у = 35-1-40°, для пятифазных Y^30°.
Для случая идеальной коммутации справедливы следующие выражения для подсчета выпрямленного и переменного токов.
Постоянная составляющая выпрям-Рис 3.11 Зависимость ко- ленного тока эффициента^ от угла Y 7, = (2/и/я)/ф. IM sin (д/2/я), (3.20)
где /фмакс—максимальное значение переменного тока (амплитудное)
Действующее значение фазного тока
Ti 1
I !
і і
! \ і і ,
- і \ \ V . і ,
~1 I I і і
\
\
\
\ і і
і
! \
- у
I
- \
W "J
Ab= ЛмакЛЛ* 'я) [л 1TnA7 sin (лJm)]. Действующее значение выпрямленного тока
А/э^фмаксУ іт/л) [Я 'W + Sin [Я'Пі)].
(3.21) (3.22)
Соотношение между постоянной составляющей выпрямленного тока Id и действующим значением фазного тока /ф
Id
2т
sm (л/2т)
/ф я V (Mя) [літ + sm (л/т)]
Для трехфазной мостовой схемы выпрямления
/ф=0,815/,.
(3.23) (3.23а)
112
Соотношение между действующим фазным током /ф и действующим значением выпрямленного тока Ida
/Ф//Л=1/т. (3.24)
Так как практически коммутация тока в выпрямляющем устройстве не является мгновенной, а занимает определенное время, которому соответствует угол коммутации ¦y, то кривая фазного тока значительно отличается от теоретической (рис. 3.12). Увеличение продолжительности работы каждой фазы вызывает уменьшение действующего значения тока в обмотке якоря генератора по сравнению с током, протекающим в фазах без учета коммутации,
