3.7 Расчёт энергетических характеристик

Энергетические характеристики тиристорных преобразователей оцениваются коэффициентом мощности  и коэффициентом полезного действия .

Коэффициент мощности  в самом общем случае может быть определен как отношение активной мощности, потребляемой преобразователем Р, к полной мощности S (кажущейся мощности для несинусоидальных токов)

Полная и активная мощности, потребляемые из сети в общем случае несинусоидальных напряжений и токов S=m∙U_1ф∙I_1ф;

где: U_1ф(1), I_1ф(1) – фазные первичные действующие значения основных

гармоник напряжения и тока;

U_1ф(n), I_1ф(n) – действующие значения фазных напряжения и тока

высших гармоник;

₁₍₁₎ – угол сдвига между векторами основных гармоник фазных

напряжений и токов;

_1(n) – угол сдвига между векторами напряжения и тока высших гармоник.

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

а по току:

величина, которого для трехфазного мостового выпрямителя

Активная мощность, потребляемая из сети

где

а коэффициент мощности без учета процесса коммутации определяется по формуле

для регулируемого мостового выпрямителя с учетом процесса коммутации ( <30°) коэффициент мощности определяется по формуле:

Активная и реактивная мощности по первой гармонике тока

где

Мощность искажения (дисторции)

Рассчитаем и построим зависимости S, P, Q, D, для

спроектированного тиристорного преобразователя при изменении от до в режиме непрерывного тока и условии неизменной гладкой составляющей выпрямленного тока I_dн=500 A.

Порядок расчета следующий: определяются следующие величины

1. Линейный (фазный) ток

2.Первая гармоника первичного фазного (линейного) тока

3. Коэффициент искажения по току с учётом коммутации

- угол регулирования α в расчётах принимается от α_min = 15˚ до α_max = 180˚.

6. Полная мощность

7. Активная мощность

8. Реактивная мощность

9. Коэффициент мощности

10. Мощность дисторции

Результаты расчётов зависимостей S, P, Q, D, χ = (α) представлены в таблице 3.4. и на рисунке 3.10.

Таблица 3.4. – Результаты расчёта энергетических характеристик

α, град	S, ВА	P, Вт	Q, ВАр	D, ВА	χ		cosφ1	sinφ1
15	269445	237938,63	110756,09	60982,8	0,883	17,08	0,907	0,422	0,974
30	269445	210561,29	154253,40	66861,3	0,781	11,64	0,807	0,591	0,969
45	269445	168576,29	198258,11	69831,0	0,626	8,95	0,648	0,762	0,966
60	269445	114495,94	233235,52	71361,6	0,425	7,58	0,441	0,898	0,964
75	269445	51791,93	254406,43	72080,3	0,192	6,94	0,199	0,980	0,964
90	269445	-15401,54	259127,45	72224,4	-0,057	6,81	-0,059	0,998	0,963
105	269445	-82623,00	246204,00	71816,7	-0,307	7,18	-0,318	0,948	0,964
120	269445	-145435,93	215539,93	70650,8	-0,540	8,22	-0,559	0,829	0,965
135	269445	-199842,10	167478,83	67930,7	-0,742	10,67	-0,766	0,642	0,968
150	269445	-243491,96	99753,00	57979,4	-0,904	19,96	-0,925	0,379	0,977

Рис 3.10. Зависимости S, P, Q, D, χ = (α).

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

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

где - выпрямленное напряжение на выходе преобразователя

- номинальный ток двигателя

Тогда

Необходимо определить номинальное значение КПД, рассчитать и построить зависимости при , и при

Результаты расчётов представлены в таблице. 3.5. и таблице 3.6.

Таблица 3.5. – Зависимость η = f(I_d) при α_H = 28°.

Id, А	50	100	150	200	250	300	400	500	600
I1ф, А	40,82	81,65	122,47	163,30	204,12	244,95	326,60	408,25	489,90
η	0,95	0,95	0,95	0,94	0,94	0,93	0,93	0,92	0,91

Таблица 3.6. – Зависимость η=f (α) при I_d =404,04 A, I_1ф = 329,83 А.

α, град	15	30	35	45	55	65	75	85
η	0,93	0,92	0,92	0,92	0,90	0,88	0,83	0,55

При преобразователь работает в инверторном режиме и .

По результатам расчёта на рисунке 3.11. и 3.12. построены зависимости и .

Рис. 3.11. - Зависимость

Рис. 3.12. - Зависимость