2.4. Расчёт мощности и выбор силового трансформатора

При расчёте мощности и выборе трансформатора исходными являются следующие основные величины

а) номинальное выпрямленное напряжение и ток преобразователя;

б) напряжение питающей сети;

в) допустимые колебания напряжения сети;

г) число фаз первичной и вторичной обмоток трансформатора;

д) частота сети.

Заданными также являются схема выпрямления и схема преобразователя. Базовой схемой выпрямления для тиристорных электроприводов признана трехфазная мостовая (шестипульсная) схема выпрямления, а схемой реверсивного преобразователя – встречно-параллельная схема.

Расчёт следует начинать с определения требуемого вторичного напряжения трансформатора

,

где k_сх-коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (табл.2.1).

Таблица 2.1

Расчётные коэффициенты схемы выпрямления

Схема	Коэффициенты
выпрямления	kcx	aв	в	ст	d	kп
Трёхфазная нулевая	1.17	1	0.007	0.0148	0.0085	1.345
Трёхфазная мостовая	2.34	2	0.0025	0.0052	0.0043	1.045

соотношение для определения необходимого значения Е_d0 в режиме непрерывного тока может быть записан в виде /5/

, (2.1)

где - номинальное значение ЭДС двигателя;

- номинальное значение выпрямленного тока преобразователя;

- активное сопротивление двигателя с учётом сопротивления якоря, компенсационной обмотки и добавочных полюсов, приведенное к рабочей температуре 80 ^оС,

;

a_min – минимальный угол регулирования;

DU_в - падение напряжения на тиристоре;

а_в - коэффициент зависящий от схемы выпрямления(см. табл. 2.1);

в, с_т, d - расчётные коэффициенты (см. табл. 2.1);

k_сет - коэффициент, учитывающий индуктивность сети переменного тока;

е_к%, DР_м% - напряжение короткого замыкания и потери в меди трансформатора;

DU_с% - возможные колебания напряжения сети.

При определении Е_d0 необходимо предварительно задаться следующими величинами:

е_к%=5¸10%, DР_м%=1¸3%, DU_с%=5%.

В случае, когда к проектируемому электроприводу предъявляются высокие требования в отношении быстродействия при отработке разного рода возмущений за счёт изменения напряжения преобразователя (динамический запас DЕ_дин), величину a_min следует принимать порядка 25¸30° (например при разработке тиристорного электропривода непрерывного стана горячей прокатки, работающего в режиме ударного приложения нагрузки). Если особых требований в отношении динамических показателей электропривода не предъявляется, значение a_min можно принимать 15¸20°.

Величина коэффициента k_сет определяется соотношением мощности системы ТП-Д и питающей сети. Если эти мощности соизмеримы, то k_сет обычно выбирают в пределах 1.3¸1.5. Это относится, в основном, к мощным приводам. При проектировании маломощных электроприводов и электроприводов средней мощности величину k_сет уменьшают до 1.0¸1.2.

Расчётная мощность трансформатора определяется по формуле

,

где k_п - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (см. табл.1).

При выборе трансформатора из числа серийных необходимо руководствоваться полученными значениями мощности S, вторичного фазного U_2ф (межфазного U_2л) напряжения, а также заданными значениями первичного напряжения, частоты сети, числа фаз первичной и вторичной обмоток.

Для питания тиристорных преобразователей используются следующие серии трансформаторов:

1) сухие трансформаторы серии ТСП, ТСЗП типовой мощности 10¸125 кВА /6/;

2) сухие трансформаторы серии ТСЗП типовой мощности 160¸1000 кВА /7/;

3) масляные трёхобмоточные трансформаторы серии ТМТП, ТДТП, ТРДТП типовой мощности 3200¸32000 кВА /8/;

4) масляные двухобмоточные трансформаторы серии ТМП, ТРМП

типовой мощности 2500¸6300 кВА /9/.

Краткие технические характеристики указанных серий преобразовательных трансформаторов приведены в /1,10/.

Максимальное значение выпрямленной ЭДС Е_d0 для трехфазной мостовой схемы выпрямления при a=0

Е_d0=1.35U_2л,

где U_2л - линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора.

Полное сопротивление фазы трансформатора, приведённое ко вторичной обмотке:

, Ом I

Активное сопротивление фазы трансформатора:

, Ом

где m - число фаз обмотки выбранного трансформатора.

Значения е_к%, U_2Л, DР_кз, I_2Л берутся из технических данных выбранного трансформатора.

Индуктивное сопротивление фазы трансформатора, Ом

.

Индуктивность фазы трансформатора, Гн

.