Назначение и параметры преобразовательных реакторов
Преобразовательный трансформатор — это трансформатор, который предназначен для работы в инверторных, выпрямительных и прочих установках, преобразующих переменный электрический ток в постоянный и наоборот.
Линейный реактор (токоограничивающий) — это электрический аппарат, который используется для ограничения ударного тока короткого замыкания.
Постоянный электрический ток широко используется в современной промышленности:
- Получения различных металлов: цинк, алюминий, никель, медь, магний.
- Питание дуговых электропечей.
- Получение азотистых веществ, водорода, хлора, натрия.
- Питание гальванических установок.
- В установках с электрическим двигателем постоянного тока.
- Для электрической тяги городского и железнодорожного транспорта.
Статья: Выбор и расчет параметров преобразовательного трансформатора (линейных реакторов)
Получения постоянного электрического тока машинным методом (генераторы и т.п.) экономически нецелесообразно из-за больших затрат на строительные и монтажные работы, а также низкого коэффициента полезного действия. Сейчас постоянный ток получают при помощи статических преобразователей переменного тока в постоянный с использованием полупроводниковых вентилей, например, управляемых тиристоров, германиевых или кремниевых диодов. Самые большие по мощности выпрямительные устройства подключают к специальным силовым преобразовательным трансформаторам. Данное устройство состоит из полупроводниковых вентилей и питающих их преобразовательного трансформатора, которые монтируются в одном баке, заполненным трансформаторным маслом. До применения полупроводниковых вентилей использовались ртутные выпрямители, которые отличались малой надежностью и сложностью, а также оказывали вредное воздействие на организм человека. Основными параметрами преобразовательного трансформатора являются мощность сетевой обмотки, типовая мощность и мощность вентильной обмотки. Данные параметры определяются в зависимости о схемы устройства:
- Однофазная двухполупериодная схема. Для данной схемы сетевая мощность рассчитывается по формуле Sc = I1 • U1ф (I1 – ток первичной обмотки; U1фнапряжение первичной обмотки); вентильная мощность Sв = 2 • Еф2 • I2 (Eф — электродвижущая сила вторичной обмотки; I2 — ток вторичной обмотки); типовая мощность Sт = 0,5 • (Sв + Sc).
- Однофазная мостовая схема. Для данной схемы S1 = S2 = I1 • U1 ф ; ST= 0,5 • (S1 + S2).
- Трехфазная схема со средней точкой. Для данной схемы S1 =3 • I1 ф • U1 ф
- Трехфазная мостовая схема. Для данной схемы Sт = S1 = S2
Выбор и расчет параметров преобразовательного трансформатора (линейных реакторов)
Расчет начинается с предварительного определения вторичного фазного напряжения трансформатора. Действующее напряжение вторичной обмотки может быть рассчитано по формуле:
$U2ф = kc*kg*kr*ku*Udh$
где: kc – коэффициент, который учитывает возможное падение напряжения в сети; kg – коэффициент, который учитывает асимметрию и коммутацию напряжений; kr – коэффициент, который учитывает напряжения в обмотках, вентилях; ku – коэффициент схемы (табличное значение); Udh – номинальное напряжение.
Коэффициент, учитывающие снижение сетевого напряжения рассчитывается следующим образом:
$кс = Uh / (Uh-Uh1)$
где: Uh — номинальное сетевое напряжение; Uh1 – отклонение сетевого напряжения.
Формула для расчетной мощности трансформатора выглядит следующим образом:
$Sт = ks*Pdo$
где: ks – коэффициент, зависящий от выбранной схемы; Pdo – самая большая потребояемая нагрузкой мощность.
$Pdo = Edo*Idh$
где: Edo – наибольшее среднее значение электродвижущей силы для выбранной схемы; Idh – номинальный ток нагрузки.
Самое большое среднее значение электродвижущей силы можно рассчитать следующим образом:
$Edo = U2ф/ku$
Действующее значение линейного тока рассчитывается по следующей формуле:
$BI2=ki2*Idh$
где ki2 – коэффициент схемы.
Формула для расчет действующего значения линейного тока вторичной обмотки трансформатора имеет следующий вид:
$I1 = k21*ki1*Idh$
где: ki1 – коэффициент схемы; k21 – коэффициент трансформации.
Коэффициент трансформации рассчитывается по формуле:
$К21 = U2ф/U1ф$
где: U1ф — действующее напряжение первичной обмотки.
Индуктивное сопротивление фазы реактора определяется по формуле:
$Хл = (0,05...0,1)*(U1/I2)$
где U1 – фазное напряжение сети
Требуемая индуктивность фазы реактора определяется из условия:
$Lk = Xл/w$
где w – частота пульсации линии питания.
По полученным индуктивности реактора и действующему значению линейного первичной обмотки трансформатора выбирается реактор. После этого выбираются и рассчитываются вентили трансформатора, сюда входят расчеты среднего тока, импульсного напряжения, на основе которых они и подбираются.
