книги из ГПНТБ / Бирзниекс, Л. В. Импульсные преобразователи постоянного тока

0

, 2 5

(2-46)

Ѵмакс < [

YjjuII ’

і’міш ^ YmhkO^

I

0,25

__ V

'

(2-47)

1

1МuII

Как показано на рис. 2-11, у.макс должно

находиться между

двумя кривыми

(см. заштрихованную площадь).

Для удовлетворения этого условия, например

при у Мпп= 0,

регу­

лирование

может

быть осуществлено

только до

умакс<0,25,

а при

■уміш=0,75—до

умакс=1,0.

При

остальных

значениях

у Мин

пределы

/

регулирования

еще меньше,

и

а ЧПмакс*.

1?,магГС‘Ш О Змакс*

поэтому можно считать, что

в

А

о ѵ *

’

/1І ш *

условия

%<0,25/(1—умпп)

и

к > у Маісо

могут

удовлетворять­

5

ся весьма

редко.

0

3

/

1

Сравним максимальные зна­

1

__ [

чения

пульсации

тока

двигате­

3

1

ля для четырех

рассмотренных

/

л

,

способов

регулирования

при

2

/

р 2

изменении

х = Х л доп/Тдоп

от

1

нуля

до

единицы, в случае,

1

1

¥

'

если заданы

конкретные

пре­

l

___ 1I

\

X

делы

регулирования

у Мпп=

О

J _____ilL

л

1

0,1

0,2

0,3

0,0

0,5 O.S 0.7

0,8 0,9

=0,05,

умакс ===0,95.

Рис. 2-13. То же, что на рис. 2-12,

Кривые, построенные по ре­

зультатам

расчетов, приведены

При У м п н = 0 , 1

II

У м а к с ^ О Д .

на рис. 2-12.

Кривые

1,

2,

3

здесь отражают отношения ма­

ксимальных

значений

пульса­

ций тока нагрузки соответственно

при первом, втором и третьем спо­

ния (2-47) и (2-49)

(табл. 2-3)

Х 1,2 __

1

ТмГШ

Ymhh

0,25

Тмин (I

Тмпи)

Yмакс■

(2-56)

* 1,2 ■

0,25

Эта

величина,

как следует

из (2-56),

зависит как от

у Мпн,

так

И ОТ Ѵмакс-

определения

критического

значения

и = Х іі2

на

Для

удобства

рис. 2-14

приведены кривые иі,2 =думпп)

при

0 ,5 < у Макс < 1 ,0 .

жениям (2-57) — (2-59)

в табл. 2-2.

Для

четвертого

способа регулирования (с постоян­

ной величиной пульсаций тока нагрузки)

по

условиям

(2-33)

и

(2-34)

получены

выражения

(2-60)

и

(2-61)

в табл. 2-2. Из двух величин

индуктивности

L0,

рассчи­

танных по (2-60) и (2-61),

должно быть принято боль­

шее значение.

Индуктивность необходи­

мого

сглаживающего

реак­

тора

может быть

найдена

вычитанием из Lq индуктив­

ности

обмоток двигателя

и

других элементов цепи на­

грузки.

При этом, как показано

О

0,1

0,2

0.3

0,4

0.-‘

в [Л. 10, 14], при достаточно

большой частоте

(например,

Р и с .

2 -14 .

З а в и си м о ст ь

п о к а з а ­

больше 200 Гц для тяговых

т ел я

Кі2 о т м и н и м ал ь н ого

и м а ­

к си м ал ь н ого зн ач ен и я

к о эф ф и ­

двигателей) из-за

влияния

ц и ен та за п о л н ен и я .

вихревых

токов

пульсации

тока двигателей мало зави­

сят

от

магнитного

потока

4 — 271

4 9

Дu c = ' i T f- ^ -

(2-63)

Д£/с = (1— Т ) Т 7 ^ .

(2-64)

ЛUp

/ 0

Т

,п г г \

М с = ~ і г = ( \ - T ) T ^ W =

0 - т ) т ^ >

(2'65)

Ь - ^ - = Ш с/4,

(2-66)

(2-67)

Следовательно,

АІ = Т AUсI8L,

(2-68)

или с учетом (2-64)

д / _ ( 1

т ) e i b -

(2-69)

Пульсации тока источника питания в относительных

единицах могут быть представлены как

A '„ = 4 f = ( l - Y ) r - f i ; .

(2-ТО)

4'

51

д/. = (1 - К ) Г 4 - ( £ - ) ’.

(2-71)

Р а ссм о т р и м

за в и си м о ст и

величин

п ул ьсац и й

т о к а и сточн и к а

п и т а ­

ния и

н а п р я ж е н и я

на

к о н д ен са т о р е

в х о д н о г о

ф и л ь тр а

от

к о эф ф и ­

ц и ен т а за п о л н ен и я

д л я

р а ссм о тр ен н ы х

ч еты р ех

сп о со б о в

р е г у л и р о в а ­

ния.

П о д с т а в л я я в (2 -7 0 ) в ы р а ж ен и я п ер и о д а Т со гл а сн о (2 -2 1 ) —

(2 -2 4 ),

м о ж н о

п олучи ть

в ы р аж ен и я

(2 -72 ) —

(2 -7 5 ) п ул ьсац и й

ток а

и сточн и к а

п и тан и я , к оторы е св ед ен ы

в т а б л .

2 -4 . В

эт и х

в ы р аж ен и я х

п остоя н н ы е

р егу л и р о в а н и я

К\,

Кг,

Кз,

К/,

д л я

р еал ьн ы х

п р ер ы в а т е ­

лей

в ы би р аю т ся

со г л а о н о

у с л о в и ­

ям (2 -2 7 ) — (2 -3 4 ).

Аналогично, подставляя вы­

ражения

периода

Т

по (2-21)—

(2-24) в (2-65), получим выраже­

ния

(2-76) — (2-79)

для

пульсаций

напряжения

на

конденсаторе

(табл.

2-5).

Р а ссм о т р и м

за в и си м о ст ь

п у л ь ­

сац и й

ток а

источни к а

п итан ия

А /,

и п ул ь сац и й

н а п р я ж е н и я

на

к о н ­

д е н с а т о р е

ф и льтра

Д (Je*

о т

к о эф ­

ф и ц и ен та за п о л н ен и я у д л я к о н ­

Рис. 2-16. Зависимость относи­

к р етн о го

п р и м ер а с

тем и

ж е

д а н ­

ны ми,

что

в

§ 2 -3,

т.

е.

п р и /д о п =

тельных величин пульсаций то­

= 5 0 0

Г ц ,

7.а д о п =

125 мкс,

Tlo =

ка источника питания от коэф­

=

5 мс. Д о п о л н и т ел ь н о п р и м ем ,

что

фициента заполнения для пер­

и н д ук т и в н ость

д р о с с е л я

ф и л ьтр а

вого и четвертого способов ре­

L = 1 0

м Г ,

а

ем к о ст ь

к о н д ен са т о р а

гулирования

при

Х а д о п =

С =

1 000

мкФ .

Р езу л ь т и р у ю щ и е

— 125

мкс,

Гдоп=2 000

мкс,

р асч етн ы е

кривы е

п р и в еден ы

на

ti.o= 5

мс,

L = 10

мГ

и

С =

рис. 2 -1 6 — 2 -1 3

кривы м и

1—4 д л я

= 1 000

мкФ.

п ер в ого — ч ет в ер т о го

с п о с о б о в

р е ­

гул и р о в ан и я .

П ул ь сац и и

тока

д л я

в то р о го

и тр ет ь его

сп о со б о в р егу л и р о в а н и я

п ок азан ы

на

о т д ел ь н о м

р и сун к е

(ри с.

2 -1 7 ),

т а к

к а к

и х

вели ч и н а зн ач и тел ь н о б о л ь ш е

п у л ь ­

сац и й

т о к а

при

п ер вом

и

ч етвертом

с п о с о б а х

р егу л и р о в а н и я

(р и с. 2 -1 6 ). П е р и о д

Т и

ч а ст о т а

f в

п р о ц есс е

р егу л и р ов а н и я

при этом

и зм ен я ю т ся

п о

кривы м

на

рис. 2 -9

и

2-10 .

К ак

с л е д у е т

и з

в ы р а ж ен и й

(2 -7 2 ) — (2 -7 9 )

т а б л .

2 -4

и

кривы х

н а ри с.

2 -1 6

и

2 -1 7, м ак си м ал ьн ы е

зн ач ен и я

п у л ь сац и й

т о к а

и м ею т

м есто :

д л я

п ер в о го

сп о с о б а

при

у = 0 > 5 ;

д л я

в т о р о г о

сп о с о б а

при

у =

умцн;

для третьего способа при у = у мапс;

для четвертого способа

при 7 = 7 ,1 1 1 4

или у = у Макс

(в зависимо­

сти от того, что больше: у,,акс или І^умпп)-

Если

при

четвертом

способе

заданное у Ма н е > 1 —у Мцн, то

для

расчета

максимальной

пульсации

в выражение (2-75)

необходимо

поставить

Ѵ а4= 7 м аи с,

а

если> наоборот,

у Иа к с < 1 — умип,

то у а1 =

7 ,гни. В рассмотренном

примере уманс = 1—Умип

и. следовательно,

максимальные значения пульсации

тока имеют место как при умип,

так и при у „ а к с

(рис.

2-16).

В

силу

изложенного

макси­

мальные значения

пульсаций тока

А/» и напряжения

AC/ с .

входного

фильтра

могут

быть представлены

соответственно

в

виде

выражений

(2-80) — (2-83)

в

табл.

2-4

и

(2-84) — (2-87)

в табл. 2-5;

где у а 4

в (2-83)

равно у мпн ИЛИ Умакс-

Как следует из рис.

2-18, наи­

меньшие

максимальные

значения

пульсаций во многих случаях мо­

жет

обеспечить

четвертый

способ

регулирования

и

поэтому

для

сравнительной оценки целесообраз­

Рис. 2-17. То

же,

что

на

но максимальные значения пуль­

саций при других способах регу­

рис. 2-16, для второго и третье­

лирования

отнести

к

максималь­

го способов

регулирования.

ным пульсациям при этом способе

регулирования. Таким образом,

можно получить исходные выра­

жения

(2-88) — (2-93) в

табл. 2-6

для

сравнительной

оценки.

В § 2-3 тюказано, что если от­

ношение (Продолжительности мини­

мального импульса к продолжи­

тельности

минимального

периода

х = Х л

доп/Тдоп

меньше

0,25/(1 —

—Умип),

то коэффициент Кі выби­

рается по (2-33), а

если

х >

>0,25/(1 —■умни),

то по (2-34). Вы­

ражения

(2-88)— (2-93)

могут быть

преобразованы в формулы (2-94) —

(2-99) и (2-40) — (2-45)

(табл.

2 -6 ).

Эти преобразования проведены так

же, как при составлении

табл. 2-3.

При этом необходимо отме­

0

о,г

оу

о,в

as

тить,

что выражения для

определе­

1,0

ния

относительных величин

макси­

Рис. 2-18. Зависимость относи­

мальных пульсаций наіпріяжѳния на

конденсаторе входного фильтра со­

тельных величин пульсаций на­

впадают с соответствующими вы­

пряжения

на

конденсаторе

ражениями

(2-40)— (2-55)

в табл.

входного фильтра

для

четырех

2-3, полученными для

относитель­

способов регулирования при та­

ных

величин

пульсаций

тока

на­

ких же исходных данных, что

грузки,

и имеют такую

жезависи-

на рис. 2-16.

□ 3

,2

мость от отношения х, т. е.

за ­

висят только от заданных пре­

■мл/г*“

V __

—

- -

---- \

делов

регулирования

умип

и

умыJ

Ум а кг.-

Поэтому, -наіпіртнмер,

при

- 7 \_'

/

Б

Умнн= 0,05

и

умакс~0,9о,

пак

s2

и в примере,

рассмотренном

в

А

§ 2-3, соответствующие кривые

V -

X

зависимости относительных

ма­

ксимальных ,пульсаций напря­

О

0,!

0,2

0,3

ОМ

0,5 0,8 ОМ 0,8 0,9 ’.О

жения

на

конденсаторе

филь­

Рис. 2-19. Зависимость максималь­

тра

от

X

будут

такими

же,

ных значений пульсаций тока ис­

как показано

на

рис. 2-42.

точника

питания (относительно

Постояліные репулироваиия

максимальных пульсаций тока ис­

К і.

Кз

и

Л’з

ів

выражениях

точника при четвертом способе ре­

(2-94)— (2-99)

в

табл.

2-6

так

гулирования)

от

показателя

х =

же,

как в выражениях

(2-40) —

—Л-лдоп/Тдоп для трех способов

(2-45), в табл. 2-3 выбираются

регулирования

при

у Мнн= 0,05

и

согласно

условиям

(2-27) —

Умакс = 0,95.

(2-34),

т.

е.

для первого способа регу­

янная

Кі определяется по (2-27),

лирования

при

X< умип посто­

а

при

х > у м1І„ — по

(2-28).

по

для

второго

способа

при

х < у макс

постоянная

/<2 выбирается

(2-29),

а при х > у макс — по

(2-30);

Кз

для

третьего

способа

при

х < у М1Ш постоянную

можно

опре­

делить по (2-31),

а при х>умип — по

(2-32).

значения

пульса­

В качестве примера сравним максимальные

ций тока источника питания при че­

тырех

способах

регулирования

для

таких

же

пределов

регулирования,

как в § 2-3, т. е. умпн=0,05,

умакс =

=

0,95

И Умип= 0,1,

Умакс= 0,6.

Ре­

зультирующие кривые этих сравни­

тельных расчетов приведены соответ­

ственно

на

рис.

2-19

и

2-20

(кри­

вые 1— 4).

Для сравнения способов регули­

рования практический

интерес

пред­

Рис. 2-20. То же, что

па

ставляют

значения • х = х4і;

х = х 2і и

х = х з 2,

при

которых

соответственно

рис. 2-19, при Умин—0,1

и

четвертый и первый, второй и первый

Ум акс= 0,6.

и третий и второй способы регулиро­

вания имеют

одинаковые

значения

максимальных

пульсаций

тока

источника питания (точки А, Б, В на рис. 2-19

и 2-20).

едини­

Величина Хц может быть найдена путем приравнивания

це выражения

(2-101)

из табл.

2-6, т. е.

4 ( 1 - -

Y g - l )

Y g . |

9

ел

Т а б л и ц а 2- 5-

СГі

Относительная величина пульсаций напряжения на конденсаторе фильтра

Способ регули­

Текущее значение

Максимальное значение

Емкость входного фильтра

рования

2. Y Т = Кг

Д ^С 2«= ( 1 - 7 ) ^ - (2-77) ^^егмакс*^ (1 Ym h h )

(2-85) С — (1 Ym h h ) £/Д£/

(2" 114)

и л и С2макс*

= Кш

и іш СЗмакс*

4. Д/о

ДІ/С4, = / С 4 ~ (2-79)

ДС/С4макс*= Ä*

(2-87)

/§ £ .

С — U2AU

(2-116).

и

Л(уС4макс*

( 1 —

T a t ) ѵ „ 4

Т м а к с

_ _

( 1 —

У „ 4 ) У а 4

(1 — Умпп) Умпп

*21

4 ( 1 — Ѵ»ши)г Умпн

или

* 2 1

— 2Умакс К О

' Тмпп) Умпн*

( 2 “ 1 11)

Как видно из рис. 2-20, в некоторых случаях

третий

способ

регулирования может обеспечить меньшие пульсации тока

источ­

ника, чем второй. Соответствующий критериальный показатель' хзг

может

быть

найден путем

приравнивания

(2-108) и

(2-103), т. е.

1 6 ( 1

Yal)

Уал (1

Умни)2

*32 —

16( 1

Ya-i) Ya<i

fw

Ymokc

Yöihii

IWkC

-V-УмпнУмакс

1

Тмакс

( 2- 112)

1

Умни

ного

фильтра

может

быть

найдена

по

формулам

(2-80)

— (2-83) и

(2-117) —(2-120) в табл.

2-4 после под­

становки

в них

величины емкости С, определенной по>

(2-113) — (2-116).

(2-113) — (2-120) постоянные регули­

В

выражениях

рования

Ки К2,

Кз и

Кі1

выбираются

по

условиям'

(2-27)

— (2-34),

а

уаі — в соответствии

с примечанием;

к табл. 2-6.