3 Выбор сглаживающего реактора
Сглаживающий ректор выполняет три функции: сглаживает пульсации выпрямленного тока, уменьшает зону прерывистых токов и ограничивает скорость нарастания аварийного тока через тиристоры при коротком замыкании на стороне выпрямленного тока. Рассчитав необходимую индуктивность для выполнения каждой из этих функций, следует принять максимальную. Поскольку требования к зоне прерывистых токов и к ограничению ТКЗ в задании не сформулированы, то рассчитаем только индуктивность, требуемую для сглаживания. В дальнейшем при расчете внешних характеристик определим зону прерывистых токов.
При расчете индуктивности сглаживающего реактора исходят из допустимого уровня пульсаций выпрямленного тока при рабочей нагрузке и номинальном напряжении на двигателе. В курсовой работе коэффициент пульсации определен заданием.
Первая гармоника пульсаций имеет максимальную величину и хуже всего фильтруется, поэтому остальные гармоники не рассматриваются. Амплитуда первой гармоники пульсаций при заданном номинальном напряжении на двигателе Uh определяется углом управления a, который можно определить, преобразовав уравнение внешней характеристики:
(3.1)
В формуле не учтено падение напряжения на активном сопротивлении реактора, т.к. оно еще не известно. Допускаемая погрешность мала, и ею можно пренебречь.
В трехфазной мостовой схеме амплитудное значение первой гармоники выпрямленного напряжения Udm(1) связано с его средним значением Ud0 и углом a соотношением
(3.2)
В формулах (6.1) и (6.2) правильнее подставлять максимальное значение Ud0 max при максимальном напряжении в сети:
Ud0 max=2,34 Kc max U2н (3.3)
Необходимая индуктивность цепи выпрямленного тока Ld может быть определена по напряжению Udm(1) заданному коэффициенту пульсации q:
(3.4)
Если рассчитанная индуктивность меньше индуктивности якоря Lя, то установка реактора не нужна. Если больше, то требуется дополнительный реактор с индуктивностью
L >> Ld – Lя (3.5)
Реактор можно выбрать по Приложению 4 в соответствии с током Iр. Реактор необходимо проверить на допустимость перегрузок:
In< 2,5ILн; tn < tLn. (3.6)
После этого уточняются суммарная индуктивность и суммарное индуктивное сопротивление xd в цепи выпрямленного тока.
Поскольку теперь выбраны все элементы, можно окончательно проверить, дает ли выпрямитель на выходе заданное напряжение Uн при токе двигателя Iр и минимальном напряжении сети:
(6.7)
Пример расчета.
Рассчитываем выпрямленное напряжение при максимальном напряжении в сети в соответствии с формулой (3.3)
Ud0 max = 2,34 Kc maxU2н = 2,34×1,1×118,4 = 305 В.
Определим угол a при номинальном напряжении на двигателе Uн, токе Iр и максимальном напряжении сети (падение напряжения на активном сопротивлении реактора пока неизвестно, но оно мало, и им можно пренебречь).
эл.град.
Находим амплитуду первой гармоники пульсаций напряжения
=
В
Определяем необходимую индуктивность в цепи выпрямленного тока
Гн
Если рассчитанная индуктивность меньше индуктивности якоря Lя, то установка реактора не нужна. Если больше, то требуется дополнительный реактор с индуктивностью
Рассчитываем индуктивность сглаживающего реактора
Ll = Ld - Lя= 3,06 ×10-3 - 1,81×10-3 = 1,25×10-3 Гн.
По Приложению 4 выбираем сглаживающий реактор типа ФРОС-1000/0,5 на номинальный ток 800А с индуктивностью Ll = 2,3 мГн и активным сопротивлением обмотки rl=4,7 мОм.
Находим допустимый ток реактора в течение 10 с при перегрузке 150% по формуле (3.6)
In доп=2,5ILн = 2,5×800 = 2000 А.
Реактор выдержит нагрузку, т.к. ток перегрузки двигателя (In= 1480 А) меньше по величине и по длительности.
Определяем общую индуктивность в цепи выпрямленного тока
Ll = Ld + Lя=2,3 ×10-3 +1,81×10-3 = 4,11×10-3 Гн
а индуктивное сопротивление
xd = wLd = 314×4,11×10-3 = 1,29 Ом.
Напряжение на двигателе при минимальном напряжении сети и токе по формуле (3.7)
=
В
Напряжение U > Un, следовательно, выпрямитель обеспечивает заданный режим.
ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА О ВЫПОЛНЕНИИ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ
Отчет о выполнении практических заданий представляется в виде расчетно-пояснительной записки объемом 15-20 страниц. В записке должны быть обоснованы все принятые решения, указаны методы расчета, приведены все расчетные формулы и соотношения.
Должна быть дана нумерация пунктов и подпунктов выполняемого задания, приведена принципиальная схема спроектированного выпрямителя.
Оформление расчетно-пояснительной записки должно соответствовать требованиям ДСТУ и ЕСКД.