2. Расчет напряжения, токов и мощности. Выбор трансформатора.

Номинальный и перегрузочный режимы принимаем исходя из следующих рекомендаций. Параметры номинального режима по току определяем из задания. Кратность в процентах от номинального тока, длительность перегрузок и цикличность соответствуют требованиям к тяговым потребителям (ГОСТ 2329-70):

125% в течении 15 минут 1 раз в 2 часа:

150% в течении 2 минут 1 раз в 1 час:

200% в течении 10 секунд 1 раз в 2 мин:

Предварительно производится расчет для номинального режима при идеальных СПП и пренебрежении сопротивлениями питающей сети.

Среднее значение выпрямленного напряжения холостого хода:

,

где – коэффициент, учитывающий потерю выпрямленного напряжения на

коммутацию. Принят равным ;

Среднее значение выпрямленное напряжение холостого хода определяется по формуле:

где - номинальное выпрямленное напряжение.

Максимальное значение напряжения в контактной сети для магистральных железных дорог постоянного тока равно:

В.

Номинальный угол управления для неуправляемого выпрямителя равен:

рад.

Исходя из значения среднего выпрямленного напряжения, определяем эффективные значения напряжения вторичной обмотки:

Максимальное обратное напряжение плеча схемы выпрямления:

Коэффициент трансформации трансформатора:

,

где – первичное линейное напряжение;

Средний ток плеча схемы выпрямления в номинальном режиме:

где - номинальное значение выпрямленного тока.

Эффективное значение тока плеча схемы выпрямления в номинальном режиме:

.

Эффективное значение тока вторичной обмотки преобразовательного трансформатора в номинальном режиме:

;

Эффективное значение тока первичной обмотки преобразовательного трансформатора:

.

где - коэффициент трансформации;

Расчетная мощность преобразовательного трансформатора при номинальном режиме:

Для трёх режимов перегрузки , вычислены средние и эффективные токи. Результаты расчётов представлены в таблице 1.

Таблица 1

Средние и эффективные токи в номинальном и утяжелённых режимах

Токи, А	Режимы
	Номинальный	Перегрузочные
Id	Idн	1,25Idн	1,5Idн	2Idн
In	333,3	416,63	500	666,6
I2л = I2ф	816,5	1020,6	122,75	1633
I1Ф	40	50	60	80

На основании полученных значений производим выбор прототипа преобразовательного трансформатора по трем критериям:

1.По сфере применения;

2.По типовой мощности трансформатора - S_прот (1.0 … 1.25) S_т;

3.По номинальному линейному первичному напряжению U_1прот = U₁.

В результате выбираем преобразовательный трансформатор ТМП – 6300/35ИУ1 со следующими параметрами:

U_dн = 3300 В, S₁ = 4660 kBA, U_1л = 6 кВ, u_k = 8,7 %, P_x = 9,3 kВт, P_k = 37 кВт,

I₀ = 1.2 %.

Выбрав трансформатор, производим расчет его приведенных сопротивлений:

а) Активное приведенное сопротивление фазы трансформатора:

;

.

б) Индуктивное приведенное сопротивление фазы трансформатора:

;

Эквивалентные анодные индуктивное и активное сопротивления:

,

где к_х = 2 – коэффициент, учитывающий индуктивное сопротивление энергосистемы.

;

,

где = 3 – коэффициент, учитывающий активное сопротивление энергосистемы.

.

3. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Для правильного выбора силовых полупроводниковых приборов необходимо выполнить расчёты токов короткого замыкания на шинах выпрямленного тока. На рис. 2 представлена схема возможных коротких замыканий трёхфазного мостового преобразователя, а на рис. 3 представлена расчётная схема замещения.

А В С

U_1ф

I₁

S₁

ТП

U_2ф

I₂

К1

VS4 VS1

К2 VS6 VS3

UZ

VS2 VS5 Id

- +

I_G

СУ

К3 Ld

К4

ТД

Рис.2. Схема возможных аварий трехфазного мостового выпрямителя

Для правильного выбора силовых полупроводниковых приборов необходимо выполнить расчеты токов короткого замыкания в точке К3. Для этого составляется расчетная схема замещения, представленная на рис.3.

е_а е_b е_c

L_а L_b L_c

R_а R_b R_c

VS1 VS3 VS5

VS4 VS6 VS2

Рис.3. Расчетная схема замещения при коротком замыкании на шинах трехфазного мостового преобразователя

Начало развития короткого замыкания совпадает с моментом окончания очередной коммутации. Это обусловлено тем, что в момент окончания коммутации в схеме происходят наибольшие коммутационные перенапряжения. Режим предшествующий к. з. – номинальный.

Угол коммутации в номинальном режиме определяется следующим выражением:

где = 0,3 рад – угол управления выпрямителя в номинальном режиме

Постоянная времени переходного процесса при к. з. будет определятся эквивалентными сопротивлениями и частотой питающей сети:

Угол сдвига периодической составляющей тока короткого замыкания:

Амплитуда периодической составляющей тока короткого замыкания:

_{Определив все необходимые параметры, запишем выражение зависимости тока к. з. от времени:}

_{Рис.4. Временная диаграмма тока короткого замыкания}

_{Из полученной временной диаграммы определяем максимальное значение тока к. з.:}

_{Максимального значения ток к. з. достигает при угле, равном 109 эл. град.}