7. Энергетические характеристики тиристорного преобразователя

Энергетические характеристики тиристорных преобразователей оцениваются коэффициентом мощности χ и коэффициентом полезного действия η.

Коэффициент мощности χ в самом общем случае может быть определён как отношение активной мощности, потребляемой преобразователем P, к полной мощности S (кажущейся мощности для несинусоидальных токов)

(2.5)

Полная и активная мощности, потребляемые из сети в общем случае несинусоидальных напряжений и токов

(2.6)

(2.7)

где - фазные первичные действующие значения основных гармоник напряжения и тока;

- действующие значения фазных напряжений и тока высших гармоник;

- угол сдвига между векторами основных гармоник фазных напряжений и токов;

- угол сдвига между векторами напряжений и тока высших гармоник.

В случае , что справедливо для мощных сетей, коэффициент искажения по напряжению

(2.8)

а по току

(2.9)

величина, которого для трёхфазного мостового выпрямителя

.

Активная мощность, потребляемая из сети

, (2.10)

где

Коэффициент мощности без учёта процесса коммутации определяется по формуле

(2.11)

Для регулируемого мостового выпрямителя с учётом процесса коммутации ( ) коэффициент мощности определяется по формуле

, (2.12)

где - коэффициент искажения кривой первичного тока с учётом коммутации.

Активная и реактивная мощности по первой гармонике тока

; (2.13)

, (2.14)

где

; (2.15)

. (2.16)

Мощность искажения (дисторции)

(2.17)

Порядок расчёта следующий: определяются следующие величины:

1. Первичный линейный ток (обмотка соединена по схеме треугольника)

2. Первичный фазный ток

3. Первая гармоника первичного фазного тока

. (2.18)

4. Коэффициент искажения по току с учётом коммутации

, (2.19)

где γ – угол коммутации,

(2.20)

Угол регулирования α в расчётах принимается от α_min = 15˚ до α_max = 150,23˚ - β_min = 156˚;

p=12 – число пульсаций выпрямленного тока;

- максимальное значение выпрямленной ЭДС при α = 0;

- индуктивное сопротивление фазы трансформатора.

5. Полная мощность

(2.21)

6. Активная мощность

. (2.22)

7. Реактивная мощность

. (2.23)

8. Коэффициент мощности

. (2.24)

9. Мощность дисторции

(2.25)

Результаты расчётов зависимостей S, P, Q, D, χ = (α) представлены в таблице 2.6 и на рисунке 2.8.

Таблица 2.6 - Результаты расчёт энергетических характеристик

, град	S, ВА	Р, Вт	Q, ВАр	D, ВА	
15	236286	53063	23474	13917	0,889988
30	236286	47267	33654	15226	0,787937
45	236286	38046	43809	15872	0,632458
60	236286	26029	51895	16203	0,432058
75	236286	12034	56762	16358	0,199625
90	236286	-2983	57947	16392	-0,04948
105	236286	-18001	55161	16311	-0,29866
120	236286	-31995	48405	16074	-0,5314
135	236286	-44012	37811	15534	-0,73272
150	236286	-53233	23086	13836	-0,89242

Рисунок 2.8 – Энергетические характеристики тиристорного преобразователя

Как обычно под КПД подразумевается отношение отдаваемой выпрямителем мощности P_d к потребляемой из сети активной мощности P.

(2.26)

Для случая работы выпрямителя со сглаженным выпрямленным током, при малой величине пульсаций кривой выпрямленного тока , можно считать, что

, (2.27)

где - выпрямленное напряжение на выходе преобразователя;

- номинальный ток двигателя.

Тогда

. (2.28)

Необходимо определить номинальное значение КПД, рассчитать и построить зависимости при , и при . Исходные данные для расчёта: ; ; ; ; ; ; ; ; ; .

Результаты расчётов представлены в таблице. 2.7, 2.8.

Примечание. При преобразователь работает в инверторном режиме и .

Таблица 2.7 - Зависимость η = f(I_d) при α_н = 39,76°

Id, А	150	300	450	600	750	900	1050	1200	1280
I1ф, А	5,096	10,192	15,288	20,38	25,48	30,57	35,67	40,76	45,86
η	0,929	0,92	0,911	0,903	0,894	0,885	0,877	0,868	0,859

Таблица 2.8 - Зависимость η=f (α) при I_d = 176 A, I_1ф = А.

α, град	15	25	35	40	45	50	55	60	65
η	0,9	0,9	0,89	0,89	0,88	0,87	0,86	0,85	0,83

По результатам расчёта на рисунке 2.9 и 2.10 построены зависимости и .

Рисунок 2.9 - Зависимость тиристорного преобразователя

Рисунок 2.10 - Зависимость тиристорного преобразователя