Расчет величины индуктивностей сглаживающих реакторов

3.3 Расчет величины индуктивностей сглаживающих реакторов

Назначение сглаживающих реакторов

Сглаживающие реакторы являются простейшими выходными фильтрами, включенными непосредственно на выходе управляемых выпрямителей.

В общем случае выходные фильтры должны содержать индуктивности, запасающие энергию в магнитном поле и сглаживающие в основном выпрямленный ток и ёмкости, запасающие энергию в электрическом поле и сглаживающие в основном напряжение, приложенное к нагрузке (в нашем случае к двигателю компрессора и вентилятора).

Если в качестве фильтра используется сглаживающий реактор, то он выполняет две функции: сглаживание пульсаций тока и напряжения двигателя. Сглаживание пульсаций тока происходит в соответствии с законом электромагнитной индукции:

 , (3.33)

где - ЭДС самоиндукции, действующая как инерционный фактор;

- индуктивность сглаживающего реактора;

- выпрямленный ток, А.

Сглаживание пульсаций напряжения на двигателе происходит за счет того, что переменная составляющая выпрямленного напряжения  приходится на сглаживающий реактор, а постоянная составляющая этого напряжения приходится в основном на двигатель, уравновешивая противо-ЭДС , которая практически постоянна, если магнитный поток главных полюсов также постоянен.

, (3.34)

где - постоянная, характеризующая конструкционные особенности машины;

- магнитный поток в машине, Вб;

- угловая скорость, с^-1.

Поскольку угловая скорость - величина, изменяющая медленно, можно принять противо-ЭДС постоянной.

Вывод формулы для определения величины индуктивности

Энергия, запасаемая в индуктивности за время приложения положительного импульса выпрямленного напряжения к нагрузке, может быть определена из выражения:

, (3.35)

где и - соответственно максимальное и минимальное значение выпрямленного тока, А.

Разложив на сомножители разность квадратов токов, получим

, (3.36)

где - среднее значение выпрямленного тока, А;

- величина пульсаций выпрямленного тока, А.

Энергия, отдаваемая индуктивностью обратно в сеть и в двигатель в течение времени, соответствующего углу регулирования , определится из выражения:

, (3.37)

где - угловая частота питающей сети.

Если учесть, что , выражение (3.37) примет вид:

. (3.38)

Приравняем  и , получим

. (3.39)

Из (3.39) имеем:

. (3.40)

В случае шунтирования нагрузки вместе со сглаживающим реактором так называемым «буферным» вентилем, индуктивность отдает энергию только двигателю и выражение (3.38) упрощается:

. (3.41)

Выражение для определения примет вид:

. (3.42)

Подготовка данных для определения

Итак, согласно формулам (3.40) и (3.42), необходимо предварительно определить величины . Так как максимальную пульсацию следует ожидать при максимальном напряжении в контактной сети, то значение принимается равным .

Расчетный угол определится из условия получения стабильного номинального напряжения на двигателях компрессора и вентилятора при всех значениях напряжения в контактной сети, в том числе и максимальном.

Следовательно,

 (3.43)

Отсюда

 (3.44)

В

Значение определяется обычным способом:

. (3.45)

Величина пульсаций выпрямленного тока определится по формуле:

, (3.46)

где  - коэффициент пульсации тока двигателей компрессора и вентилятора, =0,2.

А

Замечания по применению формул (3.40) и (3.42)

При применении формул (3.40) и (3.42) следует учесть следующие замечания:

- при использовании формул (3.40) и (3.42) необходимо иметь в виду, что они выведены без учета падения напряжения , связанного с коммутацией вентилей. При более точных расчетах необходимо это падение напряжения учитывать;

- при углах регулирования, близких к 90º,т.е. в зоне низких скоростей, формулы (3.40) и (3.42) не действительны, т.к. в этой зоне низких напряжений выпрямленный ток прерывистый. Максимальный угол регулирования , при котором можно пользоваться формулами, составляет 60º.

4. Расчет инвертора