Электропневмотическое тормозное ЭПС (стр. 4 из 5)
 , | (3.2) |
гдеQв - максимально возможная разность значений Qв последовательно включенных приборов.
Значение Qв берется из приложения 2 из [1]. Qв = 40.10-6 Кл.
 Ф = 0,071 мкФ. |
Сш = 0,071.10-6 Ф = 0,071 мкФ.
3.4. Емкость шунтирующих конденсаторов для группы тиристоров, выполняющих функции VS2
По формуле (3.2) имеем
| Ф = 0,071 мкФ. |
Сш = 0,071.10-6 Ф = 0,071 мкФ.
Последовательно с шунтирующим конденсатором включается демпфирующий резистор Rd, ограничивающий максимальный ток перезаряда Сш. Сопротивление резистора Rd обычно равно 30 - 50 Ом. Наличие резистора Rd повышает dUD / dl. Поэтому он шунтируется диодом VDш.
3.5. Индуктивность дросселя, включенного последовательно с группой тиристоров, выполняющих функции VS1
Из приведенных на рис.9 диаграмм iVS1, iVS2 видно, что ток тиристоров изменяется при их включении скачком от нуля до Iн.
Такой режим недопустим, он наверняка приведет к отказу тиристора. При подаче управляющего сигнала проводящая зона образуется сначала вблизи управляющего электрода и затем с определенной скоростью распространяется на весь p-n-переход. При высокой скорости нарастания анодного тока на небольшом участке структуры успевает выделиться большая энергия и этот участок недопустимо перегревается. Максимальная скорость нарастания тока, которая не должна превышаться в процессе эксплуатации, называется критической скоростью. Требуемый темп нарастания тока достигается с помощью дросселя Lс, который включается последовательно с тиристором. После включения тиристора, напряжение на нем становится равным нулю, а появившаяся в обмотке дросселя ЭДС самоиндукции становится равной напряжению U, которое было на тиристоре в момент включения (активным сопротивлением обмотки пренебрегаем)
 . | (3.3) |
Минимальная индуктивность дросселя определяется из условия
 . | (3.4) |
Здесь предполагается, что один дроссель включается последовательно с группой, содержащей av параллельных цепей тиристоров.
Из (3.4) легко получить
 , | (3.5) |
где  | - критическая скорость нарастания тока на тиристоре. |
Значение
берется из приложения 2 из [1]. = 800.10-6 А/с.Для тиристоров VS1 по формуле (3.5) имеем:
 Гн. |
Принимаем Lc = 1,4.10-6 Гн.
3.6 Индуктивность дросселя, включенного последовательно с группой тиристоров, выполняющих функции VS2
Для тиристоров VS2 по формуле (3.5) имеем:
 Гн. |
Принимаем Lc = 5.10-6 Гн.
3.7 Параметры , S, lcp дросселя насыщения, включенного последовательно с группой тиристоров, выполняющих функции VS1
При использовании тиристоров с высокой критической скоростью нарастания прямого тока, и, соответственно, при малых значениях Lc дроссель можно выполнять без магнитопровода. Если же магнитопровод оказывается необходимым по конструктивным соображениям, то он выполняется из материала с прямоугольной петлей гистерезиса. Такой дроссель называется дросселем насыщения. Он перемагничивается при практически постоянной напряженности поля, близкой к коэрцитивной силе Hc. Ток дросселя I при перемагничивании определяется из закона полного тока
 , | (3.6) |
где - число витков дросселя;
lср - средняя длина магнитной линии.
Параметры дросселя выбираются таким образом, чтобы отношение I / av было равно 1-2 А, что обеспечивает нормальное развитие процесса включения силового тиристора.
Приложенное к дросселю после включения тиристора напряжение уравновешивается ЭДС, возникающей в его обмотке при изменении магнитного потока
 , | (3.7) |
гдеФ = В. S - магнитной поток;
B - индукция;
S - сечение магнитопровода.
В соответствии с (3.7) магнитный поток меняется с постоянной скоростью
 . | (3.8) |
В процессе перемагничивания магнитный поток изменяется на величину
 , | (3.9) |
гдеBS - индукция насыщения;
Br - остаточная индукция.
Время перемагничивания
 . | (3.10) |
После достижения индукции насыщения магнитный поток практически перестает изменяться, напряжение на дросселе становится равным нулю и ток тиристора возрастает до значения тока нагрузки. Таким образом, момент нарастания тока тиристора задерживается относительно момента его включения на время перемагничивания сердечника. Поэтому оно называется временем задержки. Величина tзад должна составлять 2-3 мкс, в течение которых проводящая зона успевает распространиться на весь p-n-переход тиристора.
Параметры дросселя зависят от величины В. Значительное увеличение В можно получить за счет дополнительной подмагничивающей обмотки дросселя, с помощью которой осуществляется предварительное намагничивание сердечника до значения - BS. Тогда при включении тиристора индукция будет меняться от минус ВS до ВS и B = 2. BS.
Наиболее распространенным материалом с прямоугольной петлей гистерезиса является железоникелевый сплав типа 50НП, который выпускается в виде ленты толщиной 0,005 - 0,1 мм.
Для этого материала B = 0,5-1,5 Тл, HC = 20 - 40 А. По известным B, HC и Umах приемлемые значения тока перемагничивания и времени задержки можно получить, варьируя параметры lсp, S, . При использовании стандартных ленточных магнитопроводов тороидального типа решение задачи выбора числа витков дросселя становится однозначным. У этих магнитопроводов отношение lcp/S лежит в пределах 120-160 м-1. Обозначив lcp/S = k, из (3.6) и (3.10) получаем
 , | (3.11) |
гдеtзад - время перемагничивания сердечника;
НС - коэрцитивная сила для сплава 50НП;
k - отношение средней длины магнитной линии lcр к сечению магнитопровода S;
B - изменение индукции в сердечнике;
I - ток дросселя при перемагничивании.
В курсовом проекте нужно рассчитать число витков дросселя насыщения при средних значениях параметров, разбросы которых указаны выше. Полученное значение округляется до ближайшего большего целого числа и после этого рассчитывается сечение магнитопровода и средняя длина магнитной линии.
Имеем:
B = 1 Тл;
HC = 30 А/м;
tзад = 3.10-6 с;
k = 140 м-1;
I = 1,5. av А.
Для тиристоров VS1 I = 1,5. av = 1,5.3 = 4,5 А.
 витка. |
Принимаем = 3 витка.
Из формулы (3.6) имеем
 . | (3.12) |
Для тиристоров VS1
 м. |
Из отношения lcp/S = k получаем