Векторные диаграммы

Векторные диаграммы подчеркивают физический смысл влияния заряда конденсатора С2 на поведение феррорезонансного контура БПТ. Так как основная гармоника напряжения «2 примерно совпадает по фазе с основной гармоникой тока на входе выпрямителя, то увеличение напряжения заряда конденсатора в определенной степени эквивалентно увеличению сопротивления активной нагрузки на БПТ, т. е. снижению мощности нагрузки. Чем больше а, тем при прочих равных условиях больше эквивалентное сопротивление нагрузки, при меньшем токе наступает феррорезонанс и быстрее происходит заряд. Это хорошо видно из рис. 8, е> где показаны кривые для параллельного феррорезонансного контура с нагрузкой и без нее.
Соотношение между U2N и En в конце начального процесса заряда зависит от ряда факторов: а, N и kb (см. гл. 1). Только при ф=90°, т. е. при токе /ю, это соотношение однозначно.
При больших токах это соотношение изменяется, причем значение т уменьшается.
Найдем выражения, связывающие параметры феррорезонансного БПТ с емкостью конденсаторной батареи С2 и количеством полупериодов заряда N. Вводя в (101, а) отношение числа витков ПНТ, получим:
Учитывая соотношения Ёк и U2N, а также между максимальным и действующим значениями напряжения U2, принятые выше, запишем:
а затем, исключая w2, найдем окончательное выражение, связывающее параметры феррорезонансного БПТ с требованиями к нему,
Здесь время заряда введено в член о^, зависящий от числа полупериодов N и отношения а.
Так же, как и в предыдущем случае, значение Swi практически полностью определяет параметры ПНТ, однако только тогда, когда этим параметрам соответствуют и емкость конденсатора Ci=aC2, и связанная с ней индуктивность дросселя L, определяющая соотношение т. Поэтому следует проводить расчет для ряда значений а и выбирать тот из вариантов, который обеспечивает минимум Swi. Индукция должна выбираться так же, как в феррорезонансных БПТ, на уровне примерно 1,7 Тл.
Расчет, проведенный по (107) для блока БПТ-11 с измененными обмоточными данными, показал, что при Uc = 400 В; С2 = = 100 мкФ (а = 0,04); т — 1,4; /Зар = 0,5 с (N = 50) и токе T1 — 2А значение Swi составляет примерно 0,15 м2, т. е. число первичных витков должно быть равно 400, что совершенно недопустимо. Поэтому приемлемые результаты могут быть получены только при /|т=4—5А [сравнить с расчетом по].
Заключительная часть процесса заряда конденсаторов от феррорезоиансных БПТ определяет зарядное напряжение установившегося режима. Как отмечалось в гл. 1, амплитуда напряжения БПТ в переходном режиме к. з. может превышать амплитуду установившегося режима феррорезонансного контура в 1,3—1,5 раза, но это превышение очень кратковременно, около 20—30 мс. Когда ток к. з. значителен, особенно если конденсаторы уже заряжены, то скорость заряда конденсатора может быть настолько большой, что напряжение заряда достигнет амплитуды напряжения феррорезонансного контура, которая в переходном процессе может быть на 20—30 % выше своего установившегося значения.
Снижение зарядного напряжения определяется только утечками конденсаторов и обратными сопротивлениями диодов и поэтому происходит очень медленно. Следовательно, в течение продолжительного времени конденсаторы могут находиться под повышенным напряжением, что следует считать ненормальным режимом.
Для того чтобы качественно оценить возможность появления повышенного напряжения заряда конденсаторов, необходимо учесть, что перенапряжения при переходном процессе в феррорезонансном контуре тем меньше, чем больше мощность активной нагрузки. Как уже упоминалось выше, конденсатор, заряжаемый от БПТ, представляет для последнего нагрузку, близкую к активной. Чем больше емкость заряжаемого конденсатора, тем медленнее происходит заряд и тем больше начальная нагрузка на БПТ, уменьшающаяся по мере заряда конденсатора. Испытания, проведенные Г. П. Варгановым, позволили получить количественные данные о возможных повышениях напряжения на конденсаторах при однократной и двукратной (неуспешное АПВ) подаче тока на БПТ. Было показано, что величина перенапряжения зависит от соотношения между емкостью конденсатора БПТ Ci и емкостью заряжаемого конденсатора Сг и имеет один и тот же порядок для БПТ разной мощности. Как и следовало ожидать, наибольшие напряжения наблюдаются при соизмеримости Сi и С%.
Хорошо видно, что при а>0,1—0,12 перенапряжения на конденсаторах могут достигать недопустимых значений, особенно при неуспешных АПВ или к. з., возникающих в момент, когда конденсаторы уже заряжены.
Поскольку емкость конденсатора С1 в БПТ тем больше, чем больше мощность блока, то наибольшие проблемы возникают при использовании мощных блоков в качестве зарядных устройств. Для устранения возможности появления повышенных напряжений заряда Г. П. Варгановым предложен ряд способов, из которых можно отметить два: а) применение нелинейных резисторов, включаемых параллельно конденсаторам, и б) включение последовательно с С2 добавочных резисторов, ограничивающих зарядный ток и замедляющих заряд конденсаторов с таким расчетом, чтобы кратковременные перенапряжения на феррорезонансном контуре не успевали вызвать нарастание напряжения на конденсаторах. Второй метод более прост при условии, что замедление заряда не будет чрезмерным по условиям требуемого времени заряда.