В ряде важнейших областей техники нельзя обойтись без постоянного тока. Основными потребителями постоянного тока являются электролизные установки для получения алюминия, меди, цинка и других технически чистых металлов
 Скачать 5.29 Mb.
|
 .(3.12)Потери мощности от падения прямого напряжения  .(3.13)Для mq-пульсных мостовых схем  (3.14)Для mq-пульсных кольцевых схем  . (3.15)Потери мощности, определяемые потерями активной энергии при протекании через вентили прямого тока, то есть тепловые потери, пропорциональные квадрату тока, для mq-пульсных мостовых схем равны  ,(3.16)а для mq-пульсных кольцевых схем  . (3.17)Тогда полные потери активной мощности в вентильных конструкциях mq-пульсного мостового выпрямителя будут определяться по формуле  , (3.18)а потери мощности в вентильных цепях mq-пульсного кольцевого выпрямителя  .(3.19)С увеличением пульсности мостовых выпрямителей последовательного типа или кольцевых выпрямителей потери мощности в вентилях увеличиваются, но чем выше пульсность выпрямителя, тем при меньших токах реализуется выходная мощность. Поэтому окончательное сравнение выпрямителей по потерям в вентилях объективней всего проводить при одинаковых значениях выходной мощности. От типа схемы и ее пульсности зависит, при каких токах Id реализуется мощность Pd. Поэтому необходимо определить зависимость реализуемой мощности от тока при различных значениях пульсности. С увеличением пульсности уменьшается ток нагрузки, при котором можно реализовать ту же мощность Pd, которая реализовывалась при меньшем числе пульсаций. По требованиям надежности и безотказности работы выпрямителей тяговых подстанций [34] электрического транспорта  .В случае, когда SРАСЧ равно 1, а число резервных СПП SР по условию минимальности, но достаточности резерва равно 1, минимальное число СПП в вентильном плече SМИН равно 2. Исходя из этого числа, можно определять потери мощности в выпрямителях, оснащенных вентилями высоких классов и проводить дальнейшие расчеты технико-экономических показателей. .5 Расчет потерь мощности в силовых полупроводниковых приборах 12-пульсных выпрямителей Базовым выпрямителем для сравнительной оценки потерь мощности в вентильных конструкциях 12-пульсных выпрямителей, собранных по кольцевой схеме, в соответствии с задачей данной работы принят мостовой выпрямитель последовательно-параллельного типа с трансформатором ТМРУ-16000/10, выпускавшийся ОАО "Уралэлектротяжмаш" для тяговых подстанций постоянного тока и с вентильной конструкцией ТПЕД-3150-3,3к в которой использованы таблеточные лавинные вентили типа ДЛ133-500 12-14 классов. Причем сравнение можно считать логичным в том случае, если потери будут оценены сначала в базовом выпрямителе, затем в модифицированном базовом выпрямителе при замене СПП на новые типы вентилей и, затем в кольцевом выпрямителе. В связи с одинаковой пульсностью сравниваемых выпрямителей, и тем, что они эквивалентны по типовой и номинальной мощности трансформаторного оборудования, коэффициенты загрузки и реализуемая мощность обеспечиваются практически при одинаковых токах. Таким образом, в процессе сравнения оцениваются только потери в вентильной установке. Но и в этом случае, при одинаковых наклонах внешних характеристик, внешние характеристики кольцевых выпрямителей будут расположены выше характеристик мостовых выпрямителей, а значит, будут отличаться токи, при которых реализуется одинаковые мощности, причем поправка на внешнюю характеристику будет в пользу кольцевых выпрямителей. До введения поправок для более точной оценки технико-экономических преимуществ вентильных конструкций кольцевых выпрямителей над вентильными конструкциями мостовых выпрямителей, ограничимся, в первом приближении, наиболее объективным элементом этого преимущества - снижением расчетных потерь мощности в СПП при одинаковых исходных данных выпрямителей. Блок-схема вентильной конструкции 12-пульсного выпрямителя приведена на рисунке 3.2, а вентильной конструкции кольцевого выпрямителя - на рисунке 3.3. На рисунке 3.2 приведено два варианта построения вентильных плеч: для базовой и для модернизированной конструкций.  Рисунок 3.2 - Блок-схема реконструированной вентильная конструкция ТПЕД-3150-3,3к с диодами ДЛ133-500 в плечах - для 12-пульсного мостового выпрямителя  Рисунок 3.3 - Блок-схема вентильной конструкции 12-пульсного кольцевого выпрямителя В расчетах по определению количества СПП соединенных последовательно и параллельно в вентильных плечах рассматриваемых конструкций использованы исходные расчетные данные для ВА тяговых подстанций с трансформатором ТМРУ-16000/10 [35], которые приведены в таблице 3.5. Таблица 3.5 - Расчетные данные для ВА с преобразовательным трансформатором ТМРУ-16000/10
Результаты расчетов вентильных плеч для 12-пульсных выпрямителей приведены в таблице 3.6, а схемы принципиальные электрические 12- пульсных выпрямителей приведены в приложениях А,Б. Расчетные формулы (3.18, 3.19) преобразованы к следующему виду: потери мощности в вентильных цепях мостового 12-пульсного выпрямителя  ,(3.20)а потери мощности в вентильных цепях 12-пульсного кольцевого выпрямителя  .(3.21)Таблица 3.6 - Данные расчета вентильных плеч мостовых и кольцевых 12-пульсных выпрямителей
Для наглядности на рисунке 3.4 представлена графическая зависимость расхода денежных средств на потери мощности в диодах вентильных конструкций мостового и кольцевого 12-пульсных выпрямителей.  Рисунок 3.4 - График расхода средств на потери мощности в диодах вентильных конструкций 12-пульсных выпрямителей Результаты расчетов потерь мощности в вентильных конструкциях 12-пульсных выпрямителей приведены в таблице 3.7. Графическая зависимость потерь мощности в диодах вентильной конструкции от степени нагрузки выпрямителей приведена на рисунке 3.5.  Рисунок 3.5 - График потерь мощности в диодах вентильных конструкций 12-пульсных выпрямителей Таблица 3.7 - Расчет потерь мощности в вентилях 12-пульсных мостовых и кольцевых выпрямителей
Таблица 3.8 - Годовая экономия денежных средств при повышении класса диодов и при переходе к кольцевой вентильной конструкции, тыс. руб.
Выводы по главе Рассмотрены основные теоретические положения по расчету числа диодов в вентильном плече последовательно обтекаемых током нагрузки и расчетные соотношения, полученные с учетом модернизации вентильных конструкций. Приведены характеристики современных СПП более высоких классов, применение которых позволяет снизить потери мощности в действующих вентильных конструкциях ВА. Расчетами доказано преимущество кольцевых схем построения вентильных конструкций ВА. Получены таблицы и графики, позволяющие оценить степень снижения потерь активной мощности при модификации 12-пульсных мостовых схем выпрямления в 12-пульсные кольцевые. Полученные результаты подтверждают предположение об эффективности применения кольцевых схем при достаточной степени загрузки ВА. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
заданозаданозадан