Расчет внешней характеристики выпрямителя.

Рассчитываем постоянные электродвигателя:

где:

N - число активных проводников обмотки якоря N=925,

Р - число пар полюсов, Р=10,

а - число пар параллельных ветвей обмотки якоря, а=5,

Напряжение выпрямителя определяется по формуле:

n - в об/мин;

Ф_д -магнитный поток, Вб, в точке А магнитный поток принят равным 0,149Вб;

в точке В – 0,187 В6

R_k - сопротивление коммутации, для машин мощностью менее 2000 КВт,

R_k = 0,004 Ом = 4мОм

Rд - сопротивление якорной цепи ГЭД в горячем состоянии:

Rд = 1,24(Rя + Rдп + Rко)

Rя=9,1 мОм - сопротивление якорной цепи ГЭД

Rдп = 1,55 мОм - сопротивление дополнительных полюсов

R_КО = 6,4 мОм - сопротивление компенсационной обмотки

R_Д = 1,24 • (9,1 +1,55 + 6,4) = 21,142 мОм = 21,142 • 10^-3Ом

ток двигателя определяется из механической характеристики M = C_м· I·Ф_Д

Для точки А:

М_а = 42 кНм, Ф_Д = 0,149 Вб

Напряжение выпрямителя в точке А:

Для точки В:

здесь 0,187 Вб – магнитный поток в режиме точки В.

Для точки С: «режим стоянки под током»

В таком режиме срабатывает тепловая защита и снимает возбуждение с ГЭД и генераторов.

Для точки Д: «режим холостого хода»

I=0

U_D = Ce·n·Ф = 19,3·319,2·0,149 = 917,9 В

В результате перестройки механической характеристики ГЭД (рис.3) внешняя характеристика выпрямителя примет вид как показано на рис. 4.

Принципиальная схема выпрямителя приведена на рис. 5

Рис. 3. Механическая характеристика

рис.4 Внешняя характеристика выпрямителя (последовательное включение двух выпрямителей)

рис.5 Мостовая схема выпрямителя с последовательным соединением вентилей.

Для точного определения первых гармоник тока I1 и напряжения U1 и угла сдвига фаз γ1 используют соотношения для выпрямителя:

где Е - действующее значение фазной ЭДС.

При эксплотации ГЭУ могут возникнуть следующие режимы работы.

1. Режнм 2-3 а_β = 0; 0 ≤ γ ≤ 60

В работе постоянно участвуют 2 вентиля, в момент коммутации – три. Угол γ вычисляется по формуле:

- вспомогательная функция, коэффициент нагрузки преобразователя.

2. Режнм 3 γ = 60; 0 ≤ α ≤ 30

Появляется угол внутреннего открытия вентилей

3. Режим 3-4α_β = 30; 60 ≤ γ ≤ 120

Режим 3 встречается редко. Наиболее часто встречается режимы 2-3 и 3, в зависимости от значения ξd.

Если ξd >3,то наступают режимы 2-3.

Если ξd <3,то наступает режим 3.

Первые гармоники напряжения и тока и угол сдвига фаз между ними определяется по .графикам.

2.5 Расчет нагрузочных характеристик СГ.

Желаемую механическую характеристику ГЭД получают на практике путём регулирования тока возбуждения генератора и ГЭД. Это позволяет наиболее полно использовать мощности ГЭУ.

За номинальный режим работы ГЭУ принимается режим работы в точке В.На участке В-А ток и напряжение ГЭД и генераторов постоянны, регулирование осуществляется изменением потока возбуждения ГЭД. На участке А-Д ГЭД работает в соответствии со своей естественной механической характеристикой. На участке С-В снижают напряжение генераторов и повышают ток в главной цели. Это позволяет увеличивать момент на валу в ледовых условиях. В результате номинальное напряжение генератора обеспечивается при работе в точке А, а номинальный ток в точке В. Ток возбуждения генератора для всех режимов работы определяется с помощью построения нагрузочных характеристик СГ. Для построения нагрузочной характеристики для данного тока I1 находят значения напряжения Udl, Ud1', Udl". Где Udl соответствует току I1 по внешней характеристике;

Ud1’=0,8Ud1;

Udl"=1,2Udl.

Для каждой точки (Ud1, Id1) вычисляют значение ξd и по нему γ и α, в зависимости от ξd по формуле рассчитывается значение первых гармоник кривых тока и напряжения. Для построения необходима характеристика холостого хода генератора.

Данные генераторов:

r_a = 0,0084 o. e.

Х_s = 0,056 о. е.

ОКЗ = 0,69

Порядок построения:

1. В одной системе координат строятся характеристики холостого хода и короткого замыкания, а также спрямлённая характеристика холостого хода. 2. По оси ординат откладывается вектор U1 и под углом к нему вектор I1.

3. По спрямлённой характеристике холостого хода определяется ток возбуждения Ifx, (вектор ОД), соответствующий напряжению U1.

4. По характеристикам КЗ находиться ток возбуждения Iкз (ОД), соответствующий току I

5. Под углом (90-Y), из конца вектора ОД строиться вектор тока возбуждения Ifкз. Вектор Ifx и Ifкз геометрически складываются; (вектор ОК).

6. Определяеться вектор Еб путём сложения векторов Ul, Ilra; Il; Xs.

7. Составляющая тока возбуждения Ifs, соответствующая насыщению генератора определяется как разность векторов ifб (отрезок ВС).

8. Ток возбуждения генераторов If находиться суммированием векторов Ifh и Ifs (отрезок OF).

9. Таким образом находятся три точки, по которым строиться нагрузочная характеристика генератора. Нагрузочные характеристики построены для 5 точек (рис. 6).

Данные расчётов сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Получение точек для нагрузочных характеристик приведено на рисунке. При работе ГЭД на участке А-В от характеристики 2 до характеристики 1 мощность регулируется потоком возбуждения ГЭД. При этом момент и частота определяются по формулам:

Таким образом, произведение М·n на участке А-В остаётся постоянным:

то есть, обеспечивается гиперболическая часть А-В механической характеристики ГЭД. При этом U_d = const и 1 _d = const.

Магнитный поток ГЭД необходимо отрегулировать таким образом, чтобы при частоте вращения n_H ток в главной цепи стал номинальным.

2.6 Расчет статических режимов ГЭУ.

Для построения статических характеристик ГЭУ необходимы следующие данные:

1. Внешняя характеристика выпрямителя U_d = f(I_d) простроенная на основе механической характеристики ГЭД с учётом заданных законов регулирования.

2. Семейство нагрузочных характеристик СГ, работающего на двигатель постоянного тока через выпрямитель.

3.Параметры синхронных генераторов.

Построение осуществляется в четырёх квадратах. В первом квадранте строится внешняя характеристика выпрямителя. Следует заметить, что за номинальное напряжение генератора выбирается напряжение, соответствующее режиму работы ГЭУ в точке А (ход в свободной воде). Во втором квадранте строится семейство нагрузочных характеристик генератора, рассчитанных в п. 3.3., для определенных значений тока нагрузки. В третьем квадранте проводится луч, определяющий соотношение между током и напряжением обмотки возбуждения генератора. В четвертом квадранте определяется закон управления током возбуждения в функции тока нагрузки.

За номинальный ток возбуждения принимается значение тока возбуждения при холостом ходе. Номинальное напряжение генератора принято равным 400 В. Напряжение возбуждения для режима холостого хода определяется по характеристике холостого хода, которая стоиться во втором квадрате. Построение статической характеристики приведено на рисунке.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: