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

2.2 Средства защиты от перенапряжений

Для защиты тиристорных преобразователей от коммутационных перенапряжений применяют R С - цепочки, включенные параллельно тиристорам .

Величина емкости RC - цепочек определяется по формуле, мкФ:

С₁ = , (41)

где I_B = – ток, протекающий через тиристор перед началом коммутации.

U_BM - максимальное допустимое обратное напряжение тиристо­ра, В.

Подставляя численные значения, получим:

I_B = = 12,63 А,

С₁ = = 0,3 мкФ.

Чтобы поддержать разрядный ток в допустимых пределах от 10 до 50 А (для обычных коммутационных конденсаторов и тиристо­ров с допустимым средним значением тока не менее 50 А) сопротив­ление R₁ выбираем в Омах, численно равным от 0,02 до 0,1 от наибольшего прямого напряжения на вентиле в вольтах:

R₁ = 0,1·U_BM = 0,1·459,8 = 46 Ом. (42)

Для защиты от перенапряжений при отключении ненагруженного трансформатора применяются электролитические конденсаторы, включенные после­довательно с резисторами на выходе вспомогательного трехфазного выпрямителя на маломощных диодах VD1-VD6, а также R₂, R₃ и С₂. Величина емкости конденсатора С₂, мкФ, может быть рассчита­на по формуле [4]:

С₂ = 30· · , (43)

где I_ХХ – намагничивающий ток силового трансформатора, %;

I_2Н – номинальный вторичный ток трансформатора, А;

U_2Н – номинальное вторичное линейное напряжение трансфор­матора, В;

К_н - допустимая кратность возрастания напряжения на венти­лях, обычно

К_н= 1,25-1,5.

Подставляя численные значения, получим:

С₂ = 30· · = 11 мкФ.

Резистор R₂должен ограничивать ток через вентили диодного моста при включении. Величина резистора R% может быть определена из соотношения, Ом:

R₂  2· = 2· = 118 Ом. (44)

Диоды моста выбираются (по справочнику [5]) по среднему значению прямого тока вентиля I_В, А, и максимально допустимой ве­личине обратного напряжения U_BM, В:

I_В = = = 0,73 А, (45)

U_ВM = U_2ФН = ·220 = 538,89 В. (46)

Этим условиям удовлетворяет диод КД226Г, для которого:

I_d = 2 А, U_d = 600 В.

Величину разрядного резистора R

---

₃ выбираем из соотношения, Ом:

R₃ = = = 181818 Ом. (47)

Мощность резисторов P_R2 и P_R3 определяется по условиям на­дежности по формулам:

P_R2  60R₂; P_R3  12R₃; (48)

Подставляя численные значения, получим:

P_R2  60118 = 0,010 Вт; P_R3  12181818 = 3,19 Вт.

Для защиты от высокочастотных перенапряжений на стороне переменного тока устанавливаем защитные конденсаторы С₃ малой мощности (С₃ = 0,5 мкФ).

2.3 Расчет фильтрокомпенсирующего устройства

Находим дефицит реактивной мощности:

Q = = = 3,63 кВАр,

где cos  =0,9 – коэффициент мощности нагрузки
Расчет выполняем для одной фазы. Определим функцию входного сопротивления фильтра, нормированную к частоте первой гармоники:


Частоту полюса выбираем равной 6:


Выберем коэффициент Н, обеспечивающий необходимое значение реактивной мощности фильтра. В соответствии с формулой:
Н = = = 1,216.


Функция входной проводимости фильтра:

Y(s) = ·
Определяем параметры звеньев фильтра:

k₅ = ·│(s²= -25) = 0,377;

k₇ = ·│(s²= -49) = 0,445.
Нормированные значения элементов фильтра:

L₅ = = = 2,653 Гн; С₅ = = = 0,015 Ф;

L₇ = = = 2,247 Гн; С₇ = = = 0,009 Ф;
Денормированные значения элементов:

L₁ = 2,653/314 = 8,448·10^-3 Гн; С₄ = 0,015/314 = 47,8·10^-6 Ф;

L₂ = 2,247/314 = 7,157·10^-3 Гн; С₅ = 0,009/314 = 29·10^-6 Ф.

Реактивная мощность, генерируемая звеньями фильтра на частоте 1-й гармоники:

Q₁ = C

---

₅·U_ф²= 0,015·220²·= -760 ВАр = -0,76 кВАр.

Q₂ = C₇·U_ф²= 0,009·220²·= -440 ВАр = -0,44 кВАр.
Суммарная реактивная мощность, генерируемая фильтром:

Q_Σ = Q₁+Q₂ = -0,76-0,44 = -1,2 кВАр.

---

4 Статические характеристики тиристорных преобразователей

Все характеристики построены в программе MathCAD.
Функциональная схема разомкнутой системы “Управляемый вентильный преобразователь-двигатель” (рис. 3) состоит из следующих составных частей:

СИФУ – системы импульсно-фазового управления;

СЧ – силовой части преобразователя;

М – двигателя.

Рис. 3 Функциональная схема
На рисунке обозначены:

 – управляющие напряжение на входе СИФУ;

–  угол управления тиристорами;

 – среднее значение выпрямленного напряжения;

 – выходная координата двигателя (частота вращения, угол пово­рота вала, момент и др.)

4.1 Регулировочная характеристика СИФУ

Регулировочная характеристика представляет собой зависи­мость среднего значения выпрямленного напряжения от угла, соот­ветствующего напряжению U_da до угла α = 0.

При совместном согласованном управлении группами вентилей режим прерывистого тока отсутствует, поэтому регулировочная характеристика непрерывна и описы­вается во всем диапазоне регулирования уравнением:

E_da = E_d0 cosα, (48)

где E_d0 – максимальное значение ЭДС преобразователя при а=0:

E_d0 = = = 257,31 В. (49)

Подставляя численные значения, получим:

E_da

---

= 257,31·cosα, В.
Регулировочная характеристика силовых схем преобразователей:

Таблица 3.1

α	0	π/6	π/3	π/2	2π/3	5π/6	π
Edα	257,31	222,83	128,66	0	-128,66	-222,83	-257,31
Edα/Ed0	1	0,866	0,5	0	-0,5	-0,866	-1

4.2 Регулировочные характеристики тиристорных преоб­разователей

Результирующая регулировочная характеристика преобразова­теля представляет собой зависимость ЭДС преобразователя от на­пряжения управления E_da=f(U_y) и определяется регулировочными характеристиками силовой части и СИФУ преобразователя.

При наиболее широко используемом вертикальном принципе построения СИФУ вид регулировочной характеристики преобразова­теля зависит от формы опорного напряжения U_o генератора опорного напряжения (ГОН) СИФУ.

При синусоидальном опорном напряжении ГОН СИФУ:

E_da = E_d0 = 257,31, В.

Регулировочная характеристика тиристорных преоб­разователей:

Таблица 3.2

UУ/Umо	0	0,2	0,4	0,5	0,6	0,8	1
Eda /Ed0	0	0,2	0,4	0,5	0,6	0,8	1

---