Проектирование двухкомплектного реверсионного тиристорного преобразовательного (стр. 2 из 4)

Активное, полное и индуктивное сопротивление рассеяния фазы трансформатора, приведенные ко вторичной стороне:

, (9)

,

; (10)

Учитывая, что

получим:

,

, (11)

.

Выпрямленное напряжение на зажимах двигателя при угле управления α = 0 с учетом максимального понижения напряжения сети, падения напряжения на трансформаторе, вентилях и сглаживающем реакторе (для трёхфазной мостовой схемы):

(12)

где U_{Т (ТО)} , r_Т – пороговое напряжение и дифференциальное сопротивление тиристора в открытом состоянии;

r_L– активное сопротивление сглаживающего реактора.

При расчёте вместо I_d следует подставить значение I_У. Поскольку при первичном расчёте трансформатора ещё не выбраны тиристоры и сглаживающий реактор, целесообразно воспользоваться упрощенной формулой:

,(13)

Где U_ТМ – импульсное напряжение в открытом состоянии тиристора (можно предварительно принять U_ТМ = 2 В).

Формула (13) не учитывает падения напряжения на активном сопротивлении сглаживающего реактора, поэтому рассчитанное напряжение должно быть выше U_Н на 3…15 В.

.

U > U_Н на 12,7 В, следовательно выбранный трансформатор обеспечивает необходимое напряжение на двигателе.

Ток, потребляемый двигателем при максимальной перегрузке:

,

.

Вторичный ток трансформатора при заданной перегрузке в течение 2 с:

, (14)

.

Допустимый вторичный ток трансформатора в течение 10 с при перегрузке 150%:

, (15)

.

Трансформатор выдержит, так как ток перегрузки (I_2П) и время его действия (2 с) ниже допустимых значений (283А < 410 А; 2 с < 10 с).

Среднеквадратичное значение вторичного тока трансформатора I_2СКВ определяется за цикл по значениям вторичных токов во время установившихся нагрузок и перегрузок, соответствующих графикам нагрузки (рис. 1). Для двухкомплектного преобразователя:

,(16)

.

Среднеквадратичный ток I_2СКВ меньше номинального I_2Н (124 А < 164 А). Таким образом, трансформатор удовлетворяет всем требованиям. Переход на трансформатор меньшей мощности невозможен, так как ток перегрузки близок к предельному значению.

3. ВЫБОР ТИРИСТОРОВ

3.1 Предварительный выбор тиристоров

Максимальная величина обратного напряжения, прикладываемого к тиристору, U_amax определяется при максимальном напряжении сети U_cmax. Для трёхфазной мостовой схемы:

, (17)

где

.

;

.

Импульсное рабочее напряжения тиристора в закрытом состоянии U_DWM и импульсное рабочее напряжение U_RWM должны быть больше U_amax,

U_DWM= U_RWM > 335,6 В (условие 1).

Значения U_DWM и U_RWM связаны с повторяющимся импульсным напряжением в закрытом состоянии U_DRM и повторяющимся импульсным обратным напряжением U_RRM соотношениями:

U_DWM= 0,8^.U_DRM ; U_RWM= 0,8^.U_RRM;(18)

Из условия 1:

.

При сгорании предохранителей, защищающих тиристоры, на них возникают перенапряжения, которые прикладываются к тиристорам. Максимальное напряжение на тиристоре U_{a пер} при этом достигает (1,5…2) U_amax.

Неповторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии U_DSM и неповторяющееся импульсное обратное напряжение U_RSM должны с коэффициентом запаса K_S = (1,2…1,4) превышать напряжение U_{a пер} (условие 2),

U_DSM = U_RSM = (1,5…2)^.K_S^. U_{a max},(19)

U_DSM= U_RSM = 469,8 В.

Значения неповторяющихся импульсных напряжений U_DSMи U_RSM связаны со значениями повторяющихся импульсных напряжений U_DRM= U_RRM коэффициентами, определяемыми заводами-изготовителями:

U_DSM= K_НЕП ^. U_DRM ; U_RSM= K_НЕП ^. U_RRM; (20)

В данной работе примем K_НЕП = 1,12. Тогда по формуле (20) повторяющееся импульсное напряжение

Округлив это значение в большую сторону, с учетом условий 1 и 2 примем

Средний ток вентиля при перегрузке:

(21)

.

Максимально допустимый средний ток I_TAV при заданных условиях работы связан с предельным током I_TAVmрядом коэффициентов, учитывающих эти условия:

I_TAV = K_λ^.K_f^.K_T^.K_v^.I_TAVm , (22)

Где K_λ– коэффициент, учитывающий отличие угла проводимости от 180 град. эл. и отличие формы тока от синусоидальной; при прямоугольной и трапецеидальной форме тока с углом проводимости, близким 120 град. эл., можно принять K_λ= 0,8;

K_f– коэффициент, учитывающий влияние частоты; при частоте 50 Гц K_f = 1;

K_T– коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды T_a; при T_a < 40°C можно принять K_T = 1;

K_v– коэффициент, учитывающий скорость охлаждающего воздуха; при номинальной скорости K_v = 1, при естественном охлаждении без обдува K_v снижаетсядо 0,25…0,4.

Значения неповторяющихся импульсных напряжений U_DSMи U_RSM связаны со значениями повторяющихся импульсных напряжений U_DRM= U_RRM коэффициентами, определяемыми заводами-изготовителями:

U_DSM= K_НЕП ^. U_DRM ; U_RSM= K_НЕП ^. U_RRM; (20)

В данной работе примем K_НЕП = 1,12. Тогда по формуле (20) повторяющееся импульсное напряжение

Округлив это значение в большую сторону, с учетом условий 1 и 2 примем

Средний ток вентиля при перегрузке:

(21)

Максимально допустимый средний ток I_TAV при заданных условиях работы связан с предельным током I_TAVmрядом коэффициентов, учитывающих эти условия:

I_TAV = K_λ^.K_f^.K_T^.K_v^.I_TAVm , (22)

Где K_λ– коэффициент, учитывающий отличие угла проводимости от 180 град. эл. и отличие формы тока от синусоидальной; при прямоугольной и трапецеидальной форме тока с углом проводимости, близким 120 град. эл., можно принять K_λ= 0,8;

K_f– коэффициент, учитывающий влияние частоты; при частоте 50 Гц K_f = 1;

K_T– коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды T_a; при T_a < 40°C можно принять K_T = 1;

K_v– коэффициент, учитывающий скорость охлаждающего воздуха; при номинальной скорости K_v = 1, при естественном охлаждении без обдува K_v снижаетсядо 0,25…0,4.

Зная требуемый ток тиристора в режиме перегрузки, можно найти предельный ток I_TAVm и предварительно выбрать тип тиристора.

, (23)

.

По [1] выбираем тиристор типа Т133-400 (охладитель О143-150 ). Параметры тиристора приведены в таблице 3.

Таблица 3. Параметры тиристора типа Т161-160

Наименование параметра	Значение
Предельный ток ITAV (температура корпуса Тс = 85°C, угол проводимости λ =180 град., f =50 Гц), А	160
Ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии ITSM при максимально допустимой температуре перехода TJm , кА	4
Максимально допустимая температура перехода TJm , °C	125
Пороговое напряжение UТ(ТО) , В	1,15
Дифференциальное сопротивление в открытом состоянии rt, мОм	1,40
, , В	300-1600

3.2 Выбор предохранителей и проверка тиристоров на токи короткого замыкания