Файл: Курсовая работа расчет тиристорного преобразователя 03. 55. 21. 13. Кр (обозначение документа).docx

2.3. Выбор тиристоров

Выбор тиристоров производится по среднему значению тока и максимальному значению обратного напряжения.

Требуемое среднее значение тока I_Втиристора с воздушным ох­лаждением, с учетом пусковых токов и условий охлаждения, опреде­ляется по формуле:

I_В = (19)

где К_3i = 2 - 2,5 - коэффициент запаса, учитывающий пусковые токи;

Кохл - коэффициент, учитывающий условия охлаждения.

При скорости охлаждающего воздуха V=12 м/с К_охл = 1; при V= 6 м/с К_охл=1,4, а при V= 0 К_охл = 2,5;

I_dH - номинальный ток нагрузки (двигателя);

m₂ - число фаз вторичной обмотки трансформатора (табл. 2.1 [1]).

Подставляя численные значения, получим:

I_В = = 38,91 А;

Выбор номинального тока тиристора I_ВН осуществляем по условию:

I_ВН  I_B

По табл. П3 [1] выбираем тиристор Т125, который при скорости обдува 6 м/с имеет предельный ток I_ВН = 125 А.

Выбранный тиристор проверяем на устойчивость при коротком замыкании на стороне постоянного тока по формуле:

I_ВН  (20)

где I_К = I_2фн – ток короткого замыкания;

U_K% - напряжение короткого замыкания согласующего транс­форматора или сети после токоограничивающего реактора;

15-кратность допустимого кратковременного тока через тири­стор.
Подставляя численные значения, получим:

I_К = ·37,88= 1262,67 А; 125  = 84,18.

За номинальное напряжение тиристора принимаем величину, равную 0,5 от значения порогового напряжения или напряжения переключения.

Максимальная величина обратного напряжения, прикладывае­мая к вентилю, определяется по формуле, В:

U_ВM = K₀U_dH (21)

где К_о - коэффициент схемы (см. табл. 3.1 [1]).

Подставляя численные значения, получим:

U_ВM = 2,09·220= 459,8 В;
Расчетное максимальное обратное напряжение на тиристоре, В:

U_bpm ⁼ К_U К_а K_R U_BM = 1,1·1·1,05·459,8 = 531,07. (22)

Класс тиристора, характеризующий собой величину рабочего обратного напряжения

---

, определяем делением U_bpm на 100:

К = = 5,31 ≈ 5 (23)

2.4 Расчет индуктивности и выбор токоограничивающего реактора

Допустимый ударный ток I_УД одного вентиля является одним из основных параметров тиристора (табл. П 3 [1]).

Периодическая составляющая ударного тока, А:1500

I_П = , (24)

где К_У = 1,3 – ударный коэффициент.

Подставляя численные значения, получим:

I_П = = 818,33 А.

Величина требуемого реактивного сопротивления в фазе, Ом:

Х_Ф = = = 0,23 Ом. (25)

Требуемая индуктивность фазы, мГн:

L_Ф = = = 0,00073 Гн = 0,73 мГн. (26)

Реактивное сопротивление токоограничивающего реактора при последовательном соединении со вторичной обмоткой трансформа­тора, Ом:

Х_Р = Х_Ф–Х_ФТР, (27)

где Х_фтр - индуктивное сопротивление фазы трансформатора.

Подставляя численные значения, получим:

Х_Р = 0,23–0,06 = 0,17 Ом.

Необходимая индуктивность фазы токоограничивающего реак­тора:

L_Р = = = 0,00054 Гн = 0,54 мГн. (28)

По табл. П4 [1] выбираем токоограничивающий реак­тор РТСТ-41-0,54 У3, номинальная индуктивность которого равна 0,54 мГн.

2.5 Расчет индуктивности и выбор уравнительных дросселей

Особенностью реверсивных тиристорных преобразователей с совместным управлением является одновременная работа двух ком­плектов преобразователя. Один из них работает в выпрямительном режиме, другой - в инверторном. Из-за различия мгновенных значе­ний напряжения в контуре, образованном вентильными группами, появляется неуравновешенное напряжение, под действием которого появляется ток, минуя цепь нагрузки. Этот ток называется уравни­тельным.

Из-за уравнительных токов преобразователи не имеют зоны прерывистого тока, что определяет однозначность их внешних харак­теристик и отсутствие скачков напряжения и скорости при переходе из выпрямительного режима в инверторный и обратно.

С другой стороны, уравнительный ток создает дополнительные потери в вентилях и обмотках трансформатора, и в ряде случаев, при­водит к аварийным режимам. Для ограничения этих токов применя­

---

ются уравнительные реакторы. Активные сопротивления обмоток трансформатора и уравнительных дросселей практически не влияют на величину уравнительного тока.

Индуктивность уравнительного контура, необходимая для огра­ничения уравнительного тока, Гн,:

L_УК = , (29)

где U_2M = U_2Ф – амплитудное значение одного напряжения вторичной обмотки трансформатора для нулевых схем выпрямления;

Ку - расчетный коэффициент, равный 0,65 для трехфазных схем выпрямления с нулевым выводом;

f = 50 Гц - частота питающей сети;

I_ур ⁼ (0,1 – 0,3) I_dH - среднее значение уравнительного тока при угле управления, равном 90° (уравнительный ток при этом макси­мальный), А.

Подставляя численные значения, получим:

U_2M = ·220 = 310,20 В.

I_ур = 0,3·37,9 = 11,37 А.

L_УК = = 0,056 Гн = 56 мГн.
Величина уравнительного тока ограничивается суммарной ин­дуктивностью уравнительных дросселей и индуктивностями рассея­ния обмоток трансформатора уравнительного контура. Следователь­но, индуктивность уравнительных дросселей, необходимая для огра­ничения уравнительного тока на заданном уровне:

L_УДР = L_УК – 2L_ФТР = 56–2·1·0,19 = 55,62 мГн. (30)
Количество уравнительных дросселей и их исполнение зависят от назначения и схемы преобразователя. Выберем перекрестную схему с нулевым выводом (рис. 2).


Рис. 2. Схема включения уравнительных дросселей.
В этом случае индуктивность каждого дросселя принимается равной:
L_У1 = L_У2 = 0,5·L_УДР = 0,5·55,62 = 27,81 мГн. (31)
Из условий:

L_У.ДР.Н.  L_У1 = L_У2 (32)

I_ДР.Н.  I_dH + I_УР = 49,27 А. (32)
по табл. П5 [1] выбираем реактор РОС-32/0,5 с параметрами L_У.ДР.Н. = 40 мГн, I_ДР.Н. = 160 А.

---

2.6 Расчет индуктивности и выбор сглаживающего дросселя

Требуемая индуктивность сглаживающего дросселя в якорной цепи рассчитывается по гармонической составляющей наименьшей кратности, так как при гармонических составляющих более высоких порядков дроссель действует более эффективно как вследствие уменьшения амплитуд гармонических, так и вследствие повышения индуктивного сопротивления дросселя с возрастанием частоты.

Поэтому необходимое значение индуктивности силовой цепи рассчитывается из условия обеспечения требуемого уровня пульса­ций основной гармоники тока нагрузки. Допустимый уровень пуль­саций действующего значения тока якоря составляет 2 % от номи­нального для компенсированных, а для некомпенсированных - 5-7 %, для машин малой мощности - до 15 %.

Требуемая индуктивность цепи выпрямленного тока, Гн:

L_d = , (33)

где i_n % - допустимый уровень пульсаций основной гармони­ки тока нагрузки;

m - число пульсаций выпрямленного напряжения (табл. 3.1 [1]);3

I_dH- номинальное значение тока двигателя; f- частота питающей сети;

е_П - относительная величина действующего значения первой гармоники выпрямленного напряжения при максимальном угле управления а_и:

e_П = = = 0,51. (34)

E_d0- максимальное значение ЭДС преобразователя при а = 0:

E_d0 = , (35)

Здесь U_2Ф - действующее значение напряжения вторичной об­мотки трансформатора;

К_С - коэффициент схемы по напряжению (табл. 2.1 [1]).

Подставляя численные значения, получим:

E_d0 = = 257,31 В.

L_d = = 0,2607 Гн.

Необходимая индуктивность сглаживающего дросселя, Гн:

L_ДР = L_d–L_ТР–L_УДР–L_Я, (36)

где L_УДР - индуктивность уравнительного дросселя (в ревер­сивных схемах с совместным управлением группами вентилей);

L_TP - индуктивность рассеяния силового трансформатора

---

;

L_Я - индуктивность якорной цепи двигателя, Гн:

L_Я = . (37)

Здесь = 0,25 для компенсированных и =0,6 для некомпенси­рованных электродвигателей;

Р - число пар полюсов;

_Н = - номинальная угловая скорость двигателя, с^–1.

Подставляя численные значения, получим:

_Н = = 233 с^–1;

L_Я = = 0,00311 Гн;

L_ДР = 0,2607–0,00019–0,056–0,00311 = 0,202 Гн.

По табл. П7 [1] выбираем сглаживающий дроссель СРОС 500/10 У1 с параметрами I_Н = 75 А, L = 0,25 Гн.

2. Расчет и выбор элементов защиты тиристорных преобразователей

2.1 Автоматические выключатели

Действующее значение установившегося тока короткого замы­кания, А:

I_1КЗ = , (38)

где I_1ФН - номинальный ток первичной обмотки силового транс­форматора;

U_K% - напряжение короткого замыкания трансформатора.

Подставляя численные значения, получим:

I_1КЗ = = 1263 А.

Ток уставки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя:

I_УЭМ < I_1КЗ. (39)

Ток уставки теплового расцепителя:

I_УТ = (1,2–1,3)I_1Ф, (40)

где I_1Ф = I_dH – фазный ток первичной обмотки трансформатора;

I_dH – номинальный ток двигателя;

К_ТР = 1 – коэффициент трансформации;

K_I, K_З, K_i – коэффициенты схемы, которые взяты из табл. 3.1 [1].

Подставляя численные значения, получим:

I_1Ф = ·37,9 = 48,36 А,

I_УТ = 1,2·48,36 = 58,03 А.

Из табл. П8 [1] выбираем автоматический выключатель А3710Б с номинальным током 50 А.

Ток уставки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя:

I_УЭМ = 10I_Н = 500 А.

Ток уставки теплового расцепителя автоматического выключателя:

I_УТ = 1,25I_Н = 62,5 А.

---