Трехфазный мостовой преобразователь (стр. 4 из 4)
6.4 Рассчитали средний диаметр канала между обмотками по формуле:
, (6.3)где а – коэффициент; по табл. 3.4 приняли a = 1,45.
6.5 Рассчитали радиальный размер обмотки низкого напряжения:
, (6.4)где k1 – коэффициент; принимаем k1= 1.1.
6.6 Рассчитали высоту обмотки по формуле:
(6.5)6.7 Рассчитали активное сечение стержня:
(6.6)6.8 Рассчитали количество витков первичных и вторичных обмоток по формуле:
(6.7) 
(6.8)6.9 Рассчитали сечение проводов первичных и вторичных обмоток.
(6.9) 
, (6.10)где jd – плотность тока в обмотке; принимаем jd= 3×106 А/м2;
7. Выбор и расчет устройств защиты от аварийных токов и перенапряжений
Для защиты преобразователя от аварийных токов и перенапряжений использовали два вида устройств: автоматический выключатель QF1 и плавкие предохранители FU1-FU7 (рис.2.2).
7.1 Выбор автоматического выключателя
Автоматический выключатель включается в цепь первичных обмоток силового трансформатора. Выбор выключателя осуществляется из условий напряжения питания преобразователя (Uп=220 В), частоты питающей сети (f=50 Гц), действующего значения входного тока (I1ф=215,6 А), а также из условия отношения пускового тока к номинальному (Iпуск/Iн=2,5). Исходя из этих условий, выбрали из справочника [5] автоматический выключатель А37-15Б со следующими параметрами:
- частота питающей сети 50 Гц;
- номинальный ток выключателя 250 А;
- уставка по току срабатывания электромагнитного расцепителя 2500 А;
7.2 Выбор плавких предохранителей
Выбор плавких предохранителей в цепи каждого тиристора осуществляем из условия действующего значения анодного тока. Из справочника [5] выбирали плавкий предохранитель ПП57-3767 с параметрами:
- номинальный ток плавкой вставки 400 А
- номинальные потери мощности плавкой вставки 120 Вт
Для дополнительной защиты тиристоров в схему (рис. 2.2) включена демпфирующая RC-цепочка с подобранными параметрами.
8. Описание работы схемы управления
Для коммутации тиристоров в преобразователе используется система управления, которая может быть одноканальной (в которой все тиристоры управляются одноканальным сигналом со сдвигом на 60 градусов), так и многоканальной - с раздельно управляемыми тиристорами. Рассмотрим вертикальную синхронную систему управления со стабилизацией напряжения (рис.7.1.).
Напряжение с нагрузки Udчерез датчик Д поступает на элемент сравнения. Также на вход элемента сравнения подаётся напряжение Uз с задатчика интенсивности ЗИ. Разница напряжений (Uз-Uос) поступает на усилитель У и усиленное напряжение управления Uу идёт на компаратор К. На другой вход компаратора подаётся опорное напряжение Uоп с генератора пилообразного напряжения ГПН, управляемого устройством синхронизации УС, подключенного к линиям сетевого напряжения Uс. Пока опорное напряжение больше напряжения управления на выходе компаратора присутствует отрицательное выходное напряжение Uвых-. По достижению равенства входных напряжений компаратора он опрокидывается и на формирователе импульсов Ф оказывается положительное напряжение Uвых+.
Этот перепад вызывает появление короткого управляющего импульса напряжения на выходе формирователя импульсов Ф, в дальнейшем усиливаемого усилителем импульсов УИ и подаваемого на систему распределения управляющих импульсов для тиристоров. В случае повышения выходного напряжения Ud управляющее напряжение Uу становится меньше, что вызывает увеличение угла управления aном на величину Da. Следовательно, произойдёт более позднее открывание тиристоров и снижение напряжения на нагрузке до номинального. Если возникает необходимость изменения выходного напряжения, это можно сделать путём изменения напряжения задатчика интенсивности Uз.
Структурная схема системы управления
Uоп
Uн,Iн
Uзн-Ucу Uу Uу фн
-Uc
Uн
УС – устройство синхронизации
ГПН – генератор пилообразного напряжения
К – компаратор
Ф – формирователь импульсов
У - усилитель
УИ – усилитель импульсов
ЗЧ – задатчик интенсивности
Д - датчик
АВ – автоматический выключатель
В – выпрямитель
Заключение
Результатом расчета является трехфазный управляемый мостовой выпрямитель со следующими параметрами:
a =27,585º – угол управления тиристоров;
g = 37,979º – угол коммутации;
Uн =32 В – выпрямленное напряжение.
По данным расчета построили семейство внешних характеристик трёхфазного мостового выпрямителя во всём диапазоне нагрузок от холостого хода до короткого замыкания.
Тиристоры выбирали по найденным значениям среднего тока, протекающего через тиристор и максимального обратного анодного напряжения. Исходя из этих условий, выбирали кремниевый тиристор Т133-400.
Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения до требуемого по техническому заданию уровня, Кп(6)= 0,024%, применили фильтр. Фильтр выполнен на конденсаторе К50-18 со следующими параметрами:
номинальное напряжение Uном = 82 В;
емкость конденсатора С = 51 мФ.
Рассчитали дроссели, с индуктивность L1=L2=1,5×10-3 Гн, охлаждение дросселя водяное, подача воды осуществляется от насосной установки с перепадом давления Dр=3,775 атм.
Рассчитали трёхфазный трансформатор стержневого типа с концентрическими обмотками, соединением «звезда-звезда» на полную мощность S =46,320 кВ·А, число витков первичной обмотки равно 52, а вторичной - 21.
Для защиты от токов короткого замыкания и аварийных режимов работы выбрали плавкий предохранитель ПП57-3938 в цепь каждого тиристора из условия действующего значения анодного тока. В цепь первичных обмоток силового трансформатора выбрали выключатель А37-15.
Литература
1. Бар В.И. Проектирование ведомых сетью статических преобразователей средней и большой мощности. – Тольятти: ТолПИ, 1994. – 79 с.
2. Замятин В.Я. и др. Мощные полупроводниковые приборы. Тиристоры. Справочник. – М.: Радио и связь, 1987. – 324 с.
3. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства. Справочник радиолюбителя. – Киев.: Наукова Думка, 1982. – 672 с.
4. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 543 с.
5. Намитоков К.К. и др. Аппараты для защиты полупроводниковых устройств. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 130 с.
Перечень элементов
| Обозн. | Наименование | Кол-во | Примечание |
| Тиристоры | |||
| VS1-VS6 | Т-171-250 | 6 | О-181-110 |
| Резисторы | |||
| R1-R6 | ПЭВ-33Ом-5Вт | 6 | |
| Конденсаторы | |||
| С1-С6 | СКМ-0,5мкФ-500В | 6 | |
| С7 | К50-18-51мФ-82В | 1 | |
| Предохранители | |||
| FU1-FU6 | ПП57- | 6 | |
| Выключатель | |||
| QF1 | А37-15 | 1 |