5. Расчет количества вентилей в плече выпрямителя

5.1. Общие положения

При проектировании выпрямителя возникает необходимость правильного расчёта количества вентилей в нём. Мощность электроэнергии, пропускаемой через вентили выпрямителя, зависит от мощности нагрузки и напрямую влияет на расчёт количества вентилей в плечах выпрямителя. У выпрямителей мощных электроприводов значение тока и напряжения могут быть настолько велики, что не удаётся выбрать один вентиль с соответствующими параметрами для плеча моста выпрямителя. Поэтому, если напряжение, прикладываемое от вторичной обмотки трансформатора к выпрямителю, будет больше напряжения класса выбранных вентилей (диодов и тиристоров), то в каждом плече моста выпрямителя необходимо поставить несколько последовательно включённых вентилей. Если ток нагрузки, пропускаемый через плечи моста, будет больше, чем допустимый ток выбранного вентиля, то в каждом плече необходимо поставить несколько параллельно включённых между собой вентилей. Таким образом, плечи моста выпрямителя будут состоять из группы вентилей, в которой часть вентилей включена последовательно, а часть - параллельно (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Диодное (а) и тиристорное (б) плечи выпрямителя с защитными элементами .

При расчёте группы вентилей, включённых последовательно и параллельно, необходимо учесть особенности их работы в группе.

При включении вентилей последовательно может возникнуть неравномерность распределения обратного напряжения, прикладываемого к плечу, между вентилями в силу того, что вольт-амперные характеристики даже одинакового типа вентилей не совпадают друг с другом и имеют определённый процент расхождения. Следовательно, в этом случае необходимо предусмотреть меры по равномерному распределению обратного напряжения между последовательно включёнными вентилями, а именно параллельное включение каждому вентилю одинаковых по величине шунтирующих резисторов Ом.

При включении вентилей в плече параллельно друг другу может также возникнуть неравномерность распределения прямого тока между вентилями вследствие неодинаковых их внутренних сопротивлений в одном и том же типе вентилей. Следовательно, и в этом случае необходимо предусмотреть меры по равномерному распределению прямого тока между параллельно включёнными вентилями, а именно: в каждую параллельную ветвь необходимо последовательно с вентилями включить индуктивный делитель тока с индуктивностью мкГн. В режиме коммутации токов вентилей и в других переходных режимах возникают перенапряжения на вентилях, способные вывести их из строя. Для гашения этих перенапряжений параллельно вентилям и шунтирующим резисторам подключают демпфирующие цепочки R_Дl Сд. Величины R_Д и Сд принимают на уровне Ом, а мкФ.

5.2. Расчёт количества последовательно включённых вентилей в плече мостового выпрямителя

Количество последовательно включённых вентилей в плече моста определяется из условия обеспечения максимально допустимого обратного напряжения на вентиле при пробое одного из них:

,

где - максимальное обратное напряжение, прикладываемое на плечо моста с учётом колебаний напряжения в сети и коммутационных перенапряжений в выпрямителе во время сетевой коммутации тока вентилей; Uкл. вент - напряжение класса вентиля, указываемое в паспорте на данный тип вентиля (этот параметр необходимо взять в табл. 5.1 и 5.2); +1 - дополнительный вентиль в плече, обеспечивающий запас вентильной прочности плеча по напряжению, т.е. при пробое одного из последовательно включённых вентилей на остальных вентилях остаётся максимально допустимое значение обратного напряжения; Кн - коэффициент неравномерности распределения напряжения по последовательно включённым вентилям в силу некоторого (до ±10%) различия номинальной величины сопротивления Rш. Для силовых вентилей принимается Кн= 0.8

Таблица 5.1

Типы и параметры диодов

Тип	Класс	Uп,В	Iп,А	I дт,А	В
	8	800
ДЛ161-200	9	900	200	320	1,45
	10	1000
	8	800
ДЛ171-320	9	900	320	500	1,45
	10	1000

Таблица 5.2

Типы и параметры диодов

Тип	Класс	Uп,в	Iп,А	I дт,А	в	в
	8	800
ТЛ171-250	9	900	250	390	100	2,05
	10	1000
	8	800
ТЛ171-320	9	900	320	500	100	1,65
	10	1000

Величина определяется с учётом следующих факторов, характеризующихся коэффициентами

К _коп и К _ком

где U₂- действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора; К_коп - коэффициент, учитывающий колебания напряжения в сети, в том числе и в сторону его повышения на 20%, K_коп= 1,2; K_коп - коэффициент, учитывающий коммутационные перенапряжения во время сетевой коммутации тока вентилей выпрямителя, K_ком= 1,3.

При расчёте результат округляется до ближайшего большего целого числа.