Пульсациями магнитного

Коэффициент пульсаций зависит от качества выпрямительной схемы. Чем меньше /оп, тем форма кривой выпрямленного напряжения ближе к горизонтальной линии. Для однополупе-риодной схемы выпрямителя /сп = 1,57, для двухполупериодной схемы /сп = 0,67, для трехфазной схемы /сп = 0,057. Наличие пульсаций выпрямленного напряжения ухудшает работу потребителей. С целью их снижения применяются сглаживающие фильтры, которые включаются между выпрямительной схемой и потребителем. Сглаживающим фильтром называется устройство, предназначенное для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения. Эффективность действия. сглаживающего фильтра характеризуется коэффициентом сглаживания /сс, т. е. отношением коэффициента пульсаций на входе фильтра /спвх к коэффициенту пульсаций на его выходе /спвых:

Тогда параллельное подключение конденсатора к нагрузке снижает переменные составляющие напряжения на ней, тем самым снижается коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения.

В § 9.2 было показано, что при выпрямлении переменного тока как в однополупериодном, так и в двухполупериодном выпрямителе напряжение на нагрузочном резисторе, помимо постоянной составляющей, содержит гармонические составляющие значительной амплитуды. Для снижения пульсаций выпрямленного напряжения, т. е. уменьшения переменной составляющей, используют сглаживающие фильтры. Простейшим является индуктивный сглаживающий фильтр, в котором последовательно с нагрузочным резистором выпрямителя включается индуктивная катушка ( 9.17). Активное сопротивление индуктивной катушки выбирают значительно меньше сопротивления г„ нагрузочного резистора выпрямителя, так что постоянная составляющая тока от включения индуктивной катушки почти не уменьшается. Индуктивность ?,ф катушки выбирают таким образом, чтобы индуктивное сопротивление для основной гармоники со?ф > гн. При таком условии переменная составляющая тока через нагрузочный резистор гн значительно меньше, чем при отсутствии фильтра. В результате пульсации напряжения на нагрузочном резисторе г„ при наличии фильтра снижаются в несколько раз. Сте-

этому переменная составляющая напряжения на нагрузке значительно уменьшается и коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения становится существенно меньше.

Число фаз обмоток переменного тока возбудителя не ограничивается внешними условиями и определяется на основе анализа надежности, стоимости и габаритов вращающегося выпрямителя. Влияние числа фаз на выпрямленное напряжение противоречиво. С увеличением числа фаз увеличивается надежность работы, снижается коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, но, с другой стороны, увеличивается коэффициент типовой мощности, увеличиваются масса и габариты возбудителя. Для шестифазной однополупериодной схемы выпрямления коэффициент типовой мощности А1,. =1,81, т.е. мощность возбудителя должна в 1,81 раза превышать мощность, необходимую для питания обмотки возбуждения генератора постоянным током. Следовательно, возбудитель имеет плохое использование конструкционных материалов, но обладает линейной характеристикой "вход-выход" и высокой надежностью схемы выпрямления.

Напряжение на силовой модуль 3 подается через анодные дроссели 8, магнитный пускатель 9 и автомат 10. Анодные. дроссели служат для ограничения величины и скорости нарастания тока в силовой цепи преобразователя при коротких замыканиях. Кроме того, они служат для разделения параллельно работающих тиристорных устройств, питающихся от одного трансформатора. Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения установлен дроссель 11.'

коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения р=(/осп m/Un. ср;

Сглаживающим фильтром называют устройство, предназначенное для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения.

Временные диаграммы тока и напряжений двухполупериодного мостового выпрямителя с емкостным фильтром ( 9.8, в) приведены на 9.8, г. Анализ временных диаграмм показывает, что с изменением емкости конденсатора Сф или сопротивления нагрузочного резистора RH будет изменяться значение коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения. При этом чем меньше разрядится конденсатор, тем меньше будут пульсации в выпрямленном токе iH. Разряд конденсатора Сф определяется постоянной времени разрядки тразр = Сф/?н- При постоянной времени тразр^10 Г коэффициент пульсаций, определяемый по формуле

Для сглаживания (уменьшения пульсаций) выпрямленного напряжения применяют сглаживающие фильтры. Сглаживающий фильтр включают между вентильной группой и нагрузкой, он содержит (в основном) реактивные элементы, сопротивление которых зависит от частоты протекающего через них тока. При этом для обеспечения фильтрации последовательно с нагрузкой включают элементы, имеющие большое сопротивление для переменной составляющей выпрямленного тока и малое для постоянной, а параллельно нагрузке - элементы, имеющие малое сопротивление для переменной и большое для постоянной составляющей. Последовательно включаемыми элементами могут быть индуктивная катушка с ферромагнитным сердечником (дроссель) или

Фильтрацию выпрямленного напряжения управляемых выпрямителей осуществляют фильтрами, первое звено которых — индуктивная катушка. Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения и реактивной мощности, потребляемой от сети, в схему вводят вентиль До, шунтирующий нагрузку. Вентиль Д0 открывается при смене полярности выпрямленного напряжения, он обеспечивает передачу в нагрузку энергии, запасенной в индуктивном элементе фильтра.

Кроме того, в синхронной машине имеются добавочные потери, обусловленные пульсациями магнитного потока при переходе его через пазы статора, вихревыми токами в ряде частей машины и другими причинами. Имеются также потери в источнике постоянного тока, питающем обмотку возбуждения.

Часто асинхронные двигатели с фазным и короткозамкнутым ротором имеют скошенные пазы на статоре или роторе. Скос пазов делают для того, чтобы уменьшить высшие гармоники ЭДС, вызванные пульсациями магнитного потока из-за наличия зубцов, снизить шум, вызываемый магнитными причинами, и устранить явление прилипания ротора к статору, которое иногда имеет место в микродвигателях.

Потери в обмотках Я„ (потери в меди) пропорциональны квадрату тока и существенно изменяются при изменении нагрузки двигателя. Потери на гистерезис и вихревые токи в магнитопроводе Рс (потери в стали) практически не зависят от нагрузки, так как магнитный поток асинхронного двигателя при изменении нагрузки почти не меняется. Механические потери Ямех обусловлены трением в подшипниках и о воздух вращающихся частей двигателя. Добавочные потери Рыб определяются пульсациями магнитного потока вследствие зубчатого строения магнитопровода и другими трудно учитываемыми факторами. Добавочные потери невелики и составляют при номинальной нагрузке около половины процента от подводимой мощности.

воздушного зазора (несимметричное расположение ротора относительно статора, воздушные включения в магнитной цепи машины, несимметрия обмотки ротора) ; искажение кривой э. д. с. вызывается также мелкими пульсациями магнитного потока машины из-за зубчатости внутренней поверхности статора; при вращении ротора зубцы относительно перемещаются и магнитная проводимость воздушного зазора непрерывно изменяется; в вбмотке индуктируется •. д. с. высокой частоты.

Пульсационные потери вызываются продольными пульсациями магнитного потока вследствие изменения магнитной проводимости, обусловленного непрерывным изменением взаимного положения зубцов статора и ротора при вращении последнего. Частота пульсации в статоре /3l = Z2n, а частота пульсаций в роторе'f32 — Z-ji, где Zj и Z2 — числа пазов статора и ротора и п — скорость вращения ротора. Расчет этих потерь составляет предмет специального курса.

Крепление обмотки в пазах может осуществляться бандажами (см. 2.9) или клиньями (см. 2.10). Использование клина уменьшает полезное сечение паза. Но в этом случае несколько уменьшаются вызываемые пульсациями магнитного поля потери от вихревых токов в верхних слоях обмотки, так как клин увеличивает воздушный зазор. Бандажи требуют меньше места в пазу, чем клинья, но создают потери от вихревых токов.

Кроме того, в синхронной машине имеются добавочные потери, обусловленные пульсациями магнитного потока при переходе его через пазы статора, вихревыми токами в ряде частей машины и другими причинами. Имеются также потери в источнике постоянного тока, питающем обмотку возбуждения.

Добавочные потери рдоб принимаются обычно равными 1 % от мощности двигателя, и в них учитываются различные трудноопределимые потери: потери в полюсных наконечниках, обусловленные пульсациями магнитного поля вследствие наличия зубцов якоря, и другие, а также неточности в определении потерь.

Упрощенные уравнения и их решение. Упрощенные дифференциальные уравнения получаются из полных уравнений после упрощений, заключающихся в отказе от учета дополнительной скорости вращения ротора (р8) при определении э.д.с. и напряжений (d8/dt), в пренебрежении пульсациями магнитного потока (d^?q/dt, dWd/dt) и потерями в статоре (ЛЯОТ):

Крепление обмотки в пазах осуществляется бандажами (см. 2.9) или клиньями (см. 2.10). Использование клина уменьшает полезное сечение паза. Но в этом случае несколько уменьшаются вызываемые пульсациями магнитного поля потери от вихревых токов в верхних слоях обмотки, так как клин увеличивает воздушный зазор. Бандажи требуют меньше места в пазу, чем клинья, но создают потери" от вихревых токов (см. § 7.5).

Кроме того, в синхронной машине имеются добавочные потери, обусловленные пульсациями магнитного потока при переходе его через пазы статора, вихревыми токами в ряде частей машины и другими причинами. Имеются также потери в источнике постоянного тока, питающем обмотку возбуждения.

Упрощения полных дифференциальных уравнений заключаются в отказе от учета* дополнительной угловой скорости ротора (рд = dbldt) при определении э. д. с. и соответственно напряжений, в пренебрежении трансформаторными э. д. с. — пульсациями магнитного потока (d4?q/dt, dY dldt) и обычно потерями в статоре (ДРСТ):