Расчет и выбор сглаживающего реактора

Кривая выпрямленного напряжения содержит две составляющие: постоянную, равную среднему значению выпрямленного напряжения, и переменную, состоящую из определенного спектра высших гармоник.

Пульсации выпрямленного напряжения вызывают пульсации выпрямленного тока, которые, в свою очередь, зависят от параметров якорной цепи. Пульсации тока и напряжения неблагоприятно сказываются на работе двигателя, ухудшая его коммутацию и увеличивая нагрев.

В настоящее время отсутствуют достаточно обоснованные данные по допустимому значению пульсаций выпрямленного тока. Обычно оценка ведется по действующему значению основной гармоники, которое должно быть от 2 до 15% номинального тока в зависимости от мощности, диапазона регулирования скорости и допустимого снижения зоны коммутации.

Для ограничения пульсаций тока до допустимого уровня последовательно с якорем двигателя включается сглаживающий дроссель, который выбирается исходя из следующих условий:

- обеспечение непрерывности тока якоря в определенном диапазоне нагрузок и частот вращения двигателя;

- ограничение амплитуды переменной составляющей тока якоря.

Непрерывность тока якоря должна обеспечиваться в диапазоне
нагрузок от до и изменении угла регулирования от amin до a = 90°.

Для этого необходимо, чтобы амплитуда переменной составляющей выпрямленного тока была меньше .

Основными расчетными параметрами сглаживающего дросселя являют­ся его номинальный ток и индуктивность .

При выборе дросселя по току необходимо обеспечить условие:

I_СР ≥ I_Н, (16)

где I_Н - номинальный ток двигателя.

Величина индуктивности сглаживающего реактора определяется из выражения:

, (17)

где - суммарная индуктивность якорной цепи, Гн;

- индуктивность сглаживающего реактора, Гн;

- индуктивность трансформатора, Гн;

- индуктивность якоря двигателя, Гн;

- индуктивность уравнительного реактора, Гн

а - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (для нулевых схем а = 1, для мостовых – а = 2).

Индуктивность якоря двигателя можно определить по формуле Уманского-Линдвилла с использованием каталожных данных двигателя:

, (18)

где - номинальная скорость электродвигателя;

P - число пар полюсов;

k - постоянный коэффициент компенсации, зависящий от конструкции двигателя (для быстроходных неком­пенсированных машин k = 6-8; для нормальных некомпенси­рованных – k = 8-12, для компенсированных – k = 5-6);

- номинальное напряжение двигателя, В;

- номинальный ток двигателя, А.

Суммарную индуктивность якорной цепи можно определить из выражения

, (19)

где - относительная величина эффективного значения первой гармоники выпрямленного напряжения (может быть определена по графику, представленному на рис. 2).

Рис. 2. Зависимость величины для трехфазной мостовой схемы

выпрямления в функции угла регулирования

Индуктивность, а также активное, индуктивное и полное сопротивления силового трансформатора можно определить из соотношений

; ; ; (20)

; . (21)

Необходимая величина индуктивности сглаживающего реактора определяется по формуле

. (22)

В приложении [5] приведены данные некоторых типов реакторов для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. По полученному значению индуктивности и номинальному току якоря электродвигателя выбирается сглаживающий дроссель, наиболее близкий по техническим характеристикам расчетному.

3.1.4. Расчет необходимой индуктивности уравнительного реактора

Величина требуемой индуктивности уравнительного реактора при использовании согласованного управления группами вентилей:

, (23)

где - действующее значение фазного напряжения на вторичной обмотки силового трансформатора;

- действующее значение статического уравнительного тока А (обычно не более 0.1 );

- коэффициент, определяемый видом преобразователя и углом регулирования и характеризующий отношение действующего значения уравнительной э.д.с. к амплитудному значению вторичной э.д.с. (для трехфазной мостовой схемы = 0.19)

Так как в работе преобразователя участвуют одновременно два уравнительных реактора, то индуктивность каждого равна половине расчетной.