Файл: Г.И. Разгельдеев Эксплуатация систем электроснабжения.pdf

9

а)

б) в)

Рис.3. Трёхфазный мостовой симметричный управляемый

ПП(выпрямитель) при активной нагрузке:

а- схема;

б- временные диаграммы напряжений и токов при α = 0;

в- временные диаграммы напряжений и токов при α ≠ 0

10

Из временных диаграмм рис.3,б видно, что каждый тиристор пропускает ток в течение 60° в паре с одним тиристором, а 60°- в паре с другим тиристором. Например, тиристор VS1 пропускает ток в течение 60° в паре с тиристором VS6 и 60° - в паре с тиристором VS2. Аналогично работают и другие тиристоры.

При пуске ПП или при переходе его в режим прерывистых токов (рис.3, в, α > π/3) и использовании одиночных управляющих импульсов шириной, меньшей 60°, работоспособность схемы не может быть обеспечена, так как не могут открываться одновременно два тиристора в анодной и катодной группах. В связи с этим система управления должна вырабатывать одиночные управляющие импульсы с шириной, большей 60°, или сдвоенные короткие импульсы, следующие друг за другом через 60°.

Из временных диаграмм рис.3,в видно, что кривая выпрямленного напряжения при чисто активной нагрузке непрерывна при 0 ≤α ≤π / 3. При α > π /3 выпрямленные напряжение и ток прерывистые.

Для режима 0 ≤α ≤π / 3 среднее значение выпрямленного напряжения

Для режима α > π/3 среднее значение выпрямленного напряжения

π

Отсюда следует, что при α = 120° среднее значение выпрямленного напряжения равно нулю.

На базе трёхфазных мостовых ПП созданы многопульсовые ПП (иногда их называют многофазными) с числом пульсаций m2, кратным шести, то есть 12, 18, 24. Достигается это комбинацией схем соединений вторичных трёхфазных обмоток преобразовательного трансформатора. Студенту необходимо самостоятельно изучить этот вопрос по литературе [1, 3] и дать краткое описание принципа получения многопульсовых ПП, снабдив их векторными диаграммами для 6-, 12- и 24-пульсовых схем.

11

4.2. Расчёт полупроводникового преобразователя При расчёте преобразователя удобно пользоваться соотношения-

ми из табл. 2 для трёхфазного мостового выпрямителя.

Таблица 2

Основные электрические параметры выпрямителей при активной нагрузке

Ниже приведена методика расчёта 6-пульсового и 12-пульсового мостового преобразователя. Расчёт ведётся с использованием соотношений из табл. 2. При этом учтено, что в 12-пульсовом ПП через каждый выпрямительный мост протекает выпрямленный ток, равный Id / 2, что влияет на часть расчётных формул. Эти формулы приведены

в двух вариантах – для 6- и для 12-пульсовых схем выпрямления.

4.2.1. Определение основных параметров преобразователя Такие параметры преобразователя, как среднее выпрямленное на-

пряжение Ud , средний выпрямленный ток Id и напряжение питающей сети Uc , являются исходными данными и приведены в табл. 1. Все ос-

тальные параметры преобразователя определяются в нижеследующих пунктах через эти исходные данные с использованием соотношений

12

из табл. 2.

Выпрямленное напряжение имеет пульсирующую форму. В курсовом проекте студент должен рассчитать напряжения ν-х гармоник в выпрямленном напряжении и значения коэффициента пульсаций для этих гармоник при заданных углах управления. Амплитудное значение напряжения ν-й гармоники в выпрямленном напряжении при заданных углах управления α определяется по формуле

где m2 – число пульсаций схемы выпрямления; ν = 1, 3, 5, 7… .

Коэффициент пульсаций на нагрузке для ν-й гармоники рассчитывается следующим образом:

где fc - частота напряжения питающей сети.

4.2.2. Выбор тиристоров Для выбора типа полупроводникового вентиля необходимо знать

амплитудное значение тока через вентиль Iam и максимальное значение обратного напряжения U обр.m на вентиле.

Используя данные табл. 2, амплитудное значение тока через тири-

где 3E2m – амплитудное значение междуфазного напряжения вторич-

ной обмотки преобразовательного трансформатора. Тип тиристора выбирают по следующим условиям:

13

где Iпр.пред. – справочное значение прямого предельного тока через тиристор; Uповт. – справочное значение повторяющегося напряжения на

тиристоре.

Данные по силовым тиристорам следует брать из справочной литературы, например, из “Справочника по электроснабжению и электрооборудованию” под ред. А. А. Фёдорова [7]; также можно воспользоваться прил. 1 данных методических указаний, в котором приведены характеристики некоторых типов силовых тиристоров.

В случае, если не удаётся подобрать тиристор по указанным условиям из-за больших значений Iam и U обр.m , то необходимо задаться оп-

ределённой маркой тиристора (выбрать любой тип), а затем в каждое плечо мостовой схемы включаются несколько параллельных ветвей тиристоров (при невыполнении условия 9) и несколько последовательных тиристоров в каждой ветви (если не выполняется условие 10).

Число параллельно включенных тиристоров m определяется по следующей формуле и округляется до ближайшего большего целого числа:

где КЗ.Т – коэффициент запаса по току, принимается в пределах 1,2 – 1,5 (в зависимости от системы охлаждения); КР.Т – коэффициент, учи-

тывающий неравномерность распределения тока между вентилями, принимается равным 0,8 – 0,9.

Число последовательно включенных тиристоров n рассчитывается согласно следующему выражению и округляется до ближайшего большего целого числа:

где КЗ.Н – коэффициент запаса по напряжению, принимается в пределах 1,2 – 1,5; КР.Н – коэффициент, учитывающий неравномерность

распределения напряжения между вентилями, принимается равным

0,8 – 0,9.

В случае, если применяется последовательное включение нескольких тиристоров, необходимо параллельно каждому тиристору преобразователя включить шунтирующее сопротивление RШ . Эта мера вызва-

на тем, что даже вентили одного класса имеют разные ВАХ, функцией же шунтирующего сопротивления является выравнивание обратного