Электропневмотическое тормозное ЭПС (стр. 3 из 5)

Uп=1300 В;

Uнп=1,12.1300=1456 В;

k1=1 (для лавинных приборов);

k2=1,4.

Для диода VD1:

по формуле (2.1)

шт.

по формуле (2.2)

шт.

Выбираем из двух большее: mv = 3 шт.

2.4. Число последовательно соединенных диодов в группе, выполняющей функции VD2

Наибольшие обратные напряжения на диодах VD2:

(2.4)

В.

Для диода VD2:

по формуле (2.1)

шт.

по формуле (2.2)

шт.

Выбираем из двух большее: mv = 6 шт.

2.5. Наибольшее среднее значение тока VS1

Среднее значение тока тиристора VS1

(2.5)

Значение Ivs1 будет наибольшим Ivs1н при Iн = Imax и при максимально возможном tcy, которое как было показано при определении рабочей частоты, не должно превышать tcy = T – tkmax. С учетом (1.13) и условия Im = 2. Iнmax

(2.6)

гдеIvs1н - наибольший средний ток тиристоров VS1;

f - рабочая частота регулирования (из п.1.8);

Т - период импульсов.

С = Сmax

2.6. Наибольшее среднее значение тока VS2

Среднее значение тока ivs2 не зависит от Iн

(2.7)

Наибольшее среднее значение тока ivs2

(2.8)

А.

2.7. Наибольшее среднее значение тока VD1

Наибольшее среднее значение тока iVD1

(2.9)

А.

2.8. Наибольшее среднее значение тока VD2

Среднее значение тока iVD2

(2.10)

Использование для расчета IVD2н сочетания максимального тока нагрузки и минимального tcy дает завышенный результат, так как в соответствии с рис.3 из [1] ток двигателя достигает Iнmax при  > min.

Точное определение соответствующего  можно выполнить только по результатам тягового расчета. В курсовом проекте принимаем, что ток двигателя достигает Iнmax при = 0,2. При этом условии

(2.11)

А.

2.9. Число параллельных ветвей в группе тиристоров, выполняющих функции VS1

Число av параллельных цепей приборов

(2.12)

где k3=0,8 - коэффициент, учитывающий снижение скорости

охлаждающего воздуха при уменьшении напряжения контактной сети;

k4=0,9 - коэффициент, учитывающий подогрев охлаждающего воздуха при последовательном расположении охладителей (радиаторов) полупроводниковых приборов;

k5=0,85 - коэффициент, учитывающий неравномерное распределение тока между параллельными ветвями приборов;

Iп - максимально допустимый средний ток прибора (предельный ток);

Ivн - наибольший (максимально возможный в рабочем режиме) средний ток диода или тиристора.

Полученное по формуле (2.12) значение округляется до ближайшего большего целого числа.

Для тиристоров ТБ-133-200 класса 10 Iп=200 А.

2.10. Минимальный предельный ток тиристоров, выполняющих функции VS2

Для этих приборов нужно решить обратную задачу - определить минимальный предельный ток, при котором можно избежать параллельного соединения приборов. Следовательно, принимаем число параллельных ветвей av = 1. При этом коэффициент k5, учитывающий неравномерное распределение тока между параллельными ветвями приборов будет равен 1, так как параллельных ветвей av = 1 и неравномерного распределения тока между параллельными ветвями не будет.

Из формулы (2.12) получим

(2.13)

Или, с учетом того, что av = 1 и k5 = 1

(2.14)

А.

По этой величине тока нужно выбрать тип VS2.

Выбираем тиристор ТБ-133-100.

2.11. Число параллельных ветвей в группе диодов, выполняющих функции VD2

Для диодов ДЛ-133-500 класса 13 Ivн=500 А. Число av параллельных цепей приборов по формуле (2.12)

2.12 Минимальный предельный ток диодов, выполняющих функции VD1

С учетом сказанного в п.2.10. и по формуле (2.14) имеем:

А.

По этой величине тока нужно выбрать тип VD1.

Выбираем диод ДЛ-133-100.

2.13 Выбор квалификационной группы тиристоров по критической скорости нарастания прямого напряжения

В соответствии с формулой (2.2) из [1] для каждого из тиристоров, выполняющих функции показанного на рис.2 тиристора VS1 по формуле (3.11) из [1] имеем:

(2.15)

В/с.

По таблице 3.1. из [1] соответствует группе 1. (в п.1.1. принимали группу 2).

Для тиристоров VS2 в соответствии с формулой (2.5) из [1] и с учетом условия Im= 2. Iнmах формуле (3.12) из [1] имеем:

(2.16)

В/с.

Что по таблице 3.1. из [1] соответствует группе 1.

3. Расчет параметров защитных элементов преобразователя

3.1. Сопротивление шунтирующих резисторов для группы тиристоров, выполняющих функции VS1

Для выравнивания напряжений на последовательно соединенных закрытых полупроводниковых приборах параллельно каждому из них включается шунтирующий резистор Rш. Расчет сопротивления Rш производится из условия, чтобы при наихудшем сочетании вольтамперных характеристик приборов и максимально возможном рабочем напряжении цепи Uvн напряжение на любом из них не превышало максимально допустимого значения Uп. Наихудшим является случай, когда один из показанных на Рис.6а из [1] последовательно соединенных приборов имеет наименьший обратный ток, а остальные наибольший.

По формуле (4.5) из [1] имеем:

(3.1)

гдеI0 - максимальный импульсный обратный ток;

Rш - сопротивление шунтирующего резистора;

m - число последовательно соединенных приборов.

Из приложения 2 из [1] I0=40.10-3 A.

Для тиристора VS1

Ом.

3.2. Сопротивление шунтирующих резисторов для группы тиристоров, выполняющих функции VS2

По формуле (3.1) для тиристора VS2:

Ом.

3.3. Емкость шунтирующих конденсаторов для группы тиристоров, выполняющих функции VS1

Шунтирующие резисторы не гарантируют допустимого распределения напряжений на последовательно соединенных приборах при переходных режимах, возникающих в процессе их выключения. При выключении прибора смещение p-n-перехода в обратном направлении происходит за определенное время, в течение которого через прибор протекает обратный ток, постепенно снижающийся до значения, определяемого статической вольтамперной характеристикой. Полный заряд, вытекающий из прибора при переключении его с прямого тока на обратное смещение, называется зарядом восстановления Qв. Из-за различных значений Qв у последовательно соединенных приборов нарастание обратных напряжений на них будет происходить с разными скоростями, что может привести к недопустимым перенапряжениям на приборах с наименьшими Qв. Для выравнивания скоростей параллельно приборам включаются шунтирующие конденсаторы Сш. По формуле (4.6) из [I] имеем: