Смекни!
smekni.com

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 UТ (ТО) , rТ – пороговое напряжение и дифференциальное сопротивление тиристора в открытом состоянии;

rL– активное сопротивление сглаживающего реактора.

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

,(13)

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

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

.

U > UН 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) и время его действия (2 с) ниже допустимых значений (283А < 410 А; 2 с < 10 с).

Среднеквадратичное значение вторичного тока трансформатора I2СКВ определяется за цикл по значениям вторичных токов во время установившихся нагрузок и перегрузок, соответствующих графикам нагрузки (рис. 1). Для двухкомплектного преобразователя:

,(16)

.

Среднеквадратичный ток I2СКВ меньше номинального I (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, Uamax определяется при максимальном напряжении сети Ucmax. Для трёхфазной мостовой схемы:

, (17)

где

.

;

.

Импульсное рабочее напряжения тиристора в закрытом состоянии UDWM и импульсное рабочее напряжение URWM должны быть больше Uamax,

UDWM= URWM > 335,6 В (условие 1).

Значения UDWM и URWM связаны с повторяющимся импульсным напряжением в закрытом состоянии UDRM и повторяющимся импульсным обратным напряжением URRM соотношениями:

UDWM= 0,8.UDRM ; URWM= 0,8.URRM;(18)

Из условия 1:

.

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

Неповторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии UDSM и неповторяющееся импульсное обратное напряжение URSM должны с коэффициентом запаса KS = (1,2…1,4) превышать напряжение Ua пер (условие 2),

UDSM = URSM = (1,5…2).KS. Ua max,(19)

UDSM= URSM = 469,8 В.

Значения неповторяющихся импульсных напряжений UDSMи URSM связаны со значениями повторяющихся импульсных напряжений UDRM= URRM коэффициентами, определяемыми заводами-изготовителями:

UDSM= KНЕП . UDRM ; URSM= KНЕП . URRM; (20)

В данной работе примем KНЕП = 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 ITAV при заданных условиях работы связан с предельным током ITAVmрядом коэффициентов, учитывающих эти условия:

ITAV = Kλ.Kf.KT.Kv.ITAVm , (22)

Где Kλ– 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 Kλ= 0,8;

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

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

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

Значения неповторяющихся импульсных напряжений UDSMи URSM связаны со значениями повторяющихся импульсных напряжений UDRM= URRM коэффициентами, определяемыми заводами-изготовителями:

UDSM= KНЕП . UDRM ; URSM= KНЕП . URRM; (20)

В данной работе примем KНЕП = 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 ITAV при заданных условиях работы связан с предельным током ITAVmрядом коэффициентов, учитывающих эти условия:

ITAV = Kλ.Kf.KT.Kv.ITAVm , (22)

Где Kλ– 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 Kλ= 0,8;

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

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

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

Зная требуемый ток тиристора в режиме перегрузки, можно найти предельный ток ITAVm 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