img035

Wykorzystanie uzwojeń wtórnych transformatora

Załóżmy, że prostownik ęr-pulsoWy o połączeniu jednokierunkowym z transformatorem zasilającymi pracuje z filtrem indukcyjnym o nieskończenie dużej indukeyjrióśći. W tym przypadku wartość chwilowa prądu i, w uzwojeniach wtórnych transformatora jest równa prądowi wyprostowanemu średniemu I_d. Uwzględniając, że liczba faz obwodu wtórnego transformatora m jest równa liczbie pulsacji q, otrzymuje się następującą zależność na wartość skuteczną prądu każdej gałęzi uzwojenia wtórnego transformatora

(3.71)

(3.72)

Moc pozorna uzwojenia wtórnego, wyrażona w V-A, wynosi S,- mU_s I_s = j/m U_sI_d

Stosunek mocy prądu stałego do mocy pozornej uzwojenia wtórnego charakteryzuje wykorzystanie obwodu wtórnego transformatora. Dlatego też stosunek ten określa się jako współczynnik wykorzystania uzwojeń wtórnych K_ws, który wyraża się zależnością

_TT m . n _T UsV ² —sm-—I_d tu m

\/m U_sI_a

j/2m

TC

. TC

sin — m

(3.73)

Posługując się zależnością (3.73), można wyznaczyć optymalną liczbę faz obwodu wtórnego transformatora, przyjmując za kryterium maksimum współczynnika wykorzystania uzwojeń wtórnych. Z warunku, że dK_wJdm = 0 otrzymuje się m₀pt = 2,7. Biorąc pod uwagę, że m jest liczbą całkowitą, uzyskuje się ostatecznie

Wópt

(3.74)

Czytelnik może łatwo sprawdzić, że w odniesieniu do układu zaworowego 0 dwukierunkowym połączeniu z transformatorem zasilającym także otrzymuje się Wartość maksymalną współczynnika wykorzystania uzwojeń wtórnych transformatora, gdy liczba faz m = 3. Jeśli uzwojenia wtórne transformatora połączone są W gwiazdę, to przy obciążeniu indukcyjnym prostownika przebieg prądu w każdej fazie obwodu wtórnego jest złożony z dwóch ciągów impulsów prostokątnych o przeciwnych znakach i długości X — 2tt/3, przesuniętych wzajemnie o kąt tc. Wartość skuteczna prądu uzwojenia wtórnego transformatora wyraża się przy tym następująco:

l.

j/2_

\/ m

h

(3.75)

• #    iiBM iii ^iia tu mii ■

#i/i rrlfnlfniNriM? ImllifrDrRIM

W tablicy 3.3 zestawiono współczynniki wykorzystania uzwojeń wtórnych transformatorów podstawowych układów prostownikowych, przy obciążeniu czysto rezy-stancyjnym i przy obciążeniu indukcyjnym. Z tablicy wynika, że rodzaj obciążenia praktycznie nie wpływa na współczynnik wykorzystania uzwojeń wtórnych transformatora, gdy 1 iczba faz m 5? 3.

TABLICA 3.3

Współczynniki wykorzystania uzwojeń wtórnych transformatorów w niektórych układach prostownikowych

Obciążenie	Układ prostownikowy
	1-faz. l/i-	3-faz. jednokie runkowy a/a	6-faz. z dławikiem wyrównawczym a/a-a	6-faz. jednokie runkowy a/*	3-faz. mostkowy a/a
	9 = 2	9 = 3	9 = 6	9=6	9-6
Rezystancyjne	0,57	0,67	0,95	0,67	0,55
Indukcyjne (Łj = oo)	0,64	0,67	0,95	0,67	0,55

Do podstawowych wielkości, charakteryzujących układ prostownikowy pod względem ekonomicznym, zalicza się oprócz współczynnika wykorzystania uzwojenia wtórnego, moc obliczeniową transformatora, moc harmonicznej podstawowej, pobraną z sieci zasilającej oraz sumaryczną moc pozorną wejściową układu.

Moc obliczeniową transformatora wyznacza się jako średnią arytmetyczną mocy obliczeniowych uzwojeń — pierwotnego i wtórnego (rozdz. 3.1.1). Moce obliczeniowe uzwojeń transformatorów w układach 2, 3, 6 i 12-pulsowych podane zostały w rozdziałach 3.1.2 do 3,1.4 na odpowiednich rysunkach.

Moc harmonicznej podstawowej S_x oraz moc sumaryczną wejściową układu trójfazowego S₂ wyznacza się ze wzorów

(3.76)

S j = 3U_t I_x S_T = 3U_t I,

przy czym: U_t — wartość skuteczna napięcia fazowego linii zasilającej; l_x — wartość skuteczna harmonicznej podstawowej prądu liniowego; 7, — wartość skuteczna prądu liniowego.

Wyrażenia na prądy I_xi /, oraz na moce S_x i S_z również podano w rozdziałach 3,1.2 do 3.1.4 na odpowiednich rysunkach.