l_ср1 ,l_ср2 – средние длины витков провода первичной и вторичной обмоток (м)

r_{0 (1)}=0,0282∙0,471∙156/21,12=0,1 (Ом)

r_{0 (2)}=0,0282∙0,576 ∙28/69,14=0,007 (Ом)

r₁=1,04∙0,1=0,062 (Ом)

r₂=1,04∙0,007=0,0073 (Ом)

Активные сопротивления первичной и вторичной обмоток, отнесённые к расчётной температуре, которая для обмоток класса F составляет 115 ^оС:

r₁_t=1,38∙r₁=1,38∙0,062=0,1 (Ом)

r₂_t=1,38∙r₂=1,38∙0,0073=0,01 (Ом)

Активное сопротивление обмоток трансформатора, приведённое к первичной обмотке:

r_к=r₁_t +r₂_t ∙К²_т

К_т – коэффициент трансформации

r_к=0,1+0,01∙(5,56)²=0,3 (Ом)

Индуктивное сопротивление:

X_к=7,9∙10^-8∙f_c∙W²₁∙l_ср ∙δ_s / l_s

f_c – частота питающей сети;

δ_s – ширина приведённого канала рассеяния (см)

δ_s =δ₁₂+((δ₁+δ₂)/3)=0,016+((2,2+1,1)/3)=1,1 (см)

l_s – длина силовой линии (см)

l_s=h_o/0,95=23,3/0,95=24,5 (см)

l_ср – средняя длина витка обмоток (см)

l_ср=(l_ср1 +l_ср2) /2=(47,1+57,6)/2=52,4 (см)

x_к=7,9∙10^-8∙50∙(156)²∙52,4∙1,1/24,5=0,23 (Ом)

Полное сопротивление обмоток, приведённое к первичной обмотке:

=0,5 (Ом)

4.13. Потери в обмотках:

В первичных

P₁=m₁ ∙r₁_t∙I²_1ф

Во вторичных

P₂=m₂ ∙r₂_t∙I²_2ф

m₁ – количество первичных обмоток, m₁=3;

m₂ – количество вторичных обмоток (для схемы с уравнительным реактором m₂=6);

r₁_t , r₂_t – активные сопротивления первичной и вторичной обмоток, отнесённые к расчётной температуре

P₁=3∙ 0,1∙(38,7)²=629 (Вт)

P₂=6∙0,01∙(144,5)²=1253 (Вт)

4.14. Напряжение короткого замыкания:

Активная составляющая напряжения короткого замыкания

U_а=I_1ф ∙r_к=38,7∙0,3=11,6 (В)

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

U_р=I_1ф ∙x_к=38,7∙0,23=8,9 (В)

=14,6 (В)

Напряжение короткого замыкания в процентах от первичного напряжения:

U_к%=U_к ∙100/U_1ф=14,6∙100/380=3,8 %

Расчёт блока тиристоров

1. Выбор типа тиристора и охладителя:

1.1. Среднее, действующее и максимальное значения тока тиристора в зависимости от номинального выпрямленного тока:

I_в.ср.=I_d_н∙0,166=500∙0,166=83 (А)

I_в = I_d_н∙0,289=500∙0,289=144,5 (А)

I_{в мах} = I_d_н∙0,5=500∙0,5=250 (А)

1.2. Максимальное обратное напряжение на тиристоре:

U_{обр.мах} =U_d_хх∙2,09=80∙2,09=167,2 (В)

Выбираем тиристор и охладитель:

Тиристор-Т161-160

Охладитель-О171-80

Основные параметры тиристора и охладителя:

· Пороговое напряжение U_пор=1,15 (В)

· Среднее динамическое сопротивление r_дин=1,4 (мОм)

· Максимально допустимая температура перехода T_п.м.=125°С

· Тепловое сопротивление переход-корпус R_т(п-к)=0,15 (°С/Вт)

· Тепловое сопротивление контакта корпус-охладитель R_т(к-о)=0,05 (°С/Вт)

· Тепловое сопротивление охладитель-среда R_т(о-с)=0,355 (°С/Вт)

1.3. Максимальный допустимый средний ток вентиля в установившемся режиме работы и заданных условиях охлаждения:

I_ос.ср.= [√ (U²_пор+4∙К²_ф∙r_дин∙10^-3∙(T_п.м.-T_c)/R_т(п-с)) -U_пор]/2∙К²_ф∙r_дин∙10^-3

К_ф – коэффициент формы тока, К_ф=1,73

Т_с – температура охлаждающего воздуха, Т_с=40 ^°С

R_т(п-с) – тепловое сопротивление переход-среда

R_т(п-с)= R_т(п-к)+ R_т(к-о)+ R_т(о-с)=0,15+0,05+0,355=0,555 (°С/Вт)

I_ос.ср.= [√((1,15)²+4∙(1,73)²∙1,4∙10^-3∙(125-40)/0,555)-1,15]/2∙(1,73)²∙1,4∙10^-3=

=97,9 (А)

1.4. Мощность, рассеиваемая на вентиле:

P_в=К∙(U_пор∙I_в.ср.+r_дин∙10^-3∙I²_в)

К – коэффициент, учитывающий наличие добавочных потерь в вентиле, К=1,05÷1,1

P_в=1,05∙(1,15∙83+1,4∙10^-3∙(144,5)²)=131 (Вт)

1.5. Температура нагрева перехода:

T_п=R_т(п-с)∙P_в+T_c

T_c – температура охлаждающего воздуха, T_c=40 ̊С

R_т(п-с) – тепловое сопротивление переход-среда

T_п=0,555∙131+40=113 ̊С

1.6. Класс тиристора:

U_повт. =0,8∙U_{обр.мах}

U_повт.- повторяющееся напряжение, определяющее класс вентиля

U_повт. =0,8∙167,2=133,8 (В)

Принимаю U_повт. =200 (В).

Учитывая возможные перенапряжения, окончательный класс тиристора принимаю равный 4.

Условное обозначение выбранного тиристора:

Т161-160-4-12УХЛ2

Расчёт КПД выпрямителя

Коэффициент полезного действия выпрямителя при номинальной нагрузке:

η=P_d_н /P_d_н +ΣP

P_d_н – отдаваемая (выпрямленная) номинальная мощность

ΣP – суммарные активные потери в схеме выпрямления, которые можно разбить на следующие составные части:

1. Потери в вентилях:

ΣP_в=m_в∙ P_в

m_в – количество вентилей в схеме выпрямления

P_в – мощность, рассеиваемая на одном вентиле

ΣP_в=6∙130,9=785,4 (Вт)

2. Потери в силовом выпрямительном трансформаторе:

P_тр=P_c+P₁+P₂

P_c – потери в стали магнитопровода

P₁ – потери в первичных обмотках

P₂ – потери во вторичных обмотках

P_тр=267+629+1253=2,2 (кВт)

3. Потери в сглаживающем дросселе:

P_др=(2÷3)%P_d_н=0,6 (кВт)

4. Потери в уравнительном реакторе:

P_ур=(1÷2)%P_d_н=0,375 (кВт)

5. Потери во вспомогательных устройствах (в системе управления, системе охлаждения):

P_всп=(0,5÷1,5)P_d_н=0,25 (кВт)

6. Потери в соединительных шинах:

P_ш=450 (Вт)=0,45 (кВт)

Значение КПД:

η=P_d_н /P_d_н+P_в+P_тр+P_др+P_ур+P_всп+P_ш

η=25 /25+0,785+2,2+0,6+0,375+0,25+0,45=0,84.