2. Защита от перенапряжений.

Процессы, протекающие в вентильных преобразователях, часто сопровождаются перенапряжениями, которые, воздействуя на вентили, могут привести к их пробою, вызывающему, как правило, короткое замыкание.

Основными видами перенапряжений являются:

1. Сетевые перенапряжения, обусловленные действием сетевой коммутационной аппаратуры или атмосферных явлений.

2. Схемные перенапряжения неповторяющегося характера, связанные с действием коммутационной аппаратуры вентильного преобразователя. Это перенапряжения, связанные с включением питающего трансформатора, подключением вентильного преобразователя к источнику переменного напряжения, отключением питающего трансформатора, а также отключением тока нагрузки при помощи автоматического выключателя.

3. Схемные повторяющиеся перенапряжения – они обусловлены работой вентилей в силовой схеме и являются либо резонансными, либо коммутационными.

Резонансные перенапряжения связаны с потреблением из сети несинусоидального тока и прерывистым режимом работы преобразователя.

Коммутационные схемные перенапряжения вызываются периодическим переходом вентилей из закрытого состояния в открытое и обратно. Они характеризуются (при отсутствии ограничительных устройств) крутым фронтом (до 1000 В/мкс) и значительной амплитудой (до 10 – кратного значения по отношению к рабочему напряжению).

Для ограничения перенапряжений широко применяются накопители энергии - конденсаторы, входящие в состав RC – цепочек. В целях защиты от коммутационных перенапряжений, поступающих из питающей сети, при коммутациях трансформатора и цепей нагрузки RC – цепочки включают на вторичной стороне трансформатора по одной из схем, приведенных на рис.10.5.

а) б)

Рис.10.15. Схемы включения RC - цепочек

С учетом параметров питающего трансформатора емкость демпфирующего конденсатора С3 (С4, С5) в защитных цепях трехфазных схем выпрямления (см. рис.10.15,а) определится по формуле

где S – мощность питающего трансформатора, кВА;

U_{обр.мах} – амплитудное значение обратного (прямого) напряжения на тиристоре, В;

U_н.т. – максимально-допустимое напряжение для защищаемых тиристоров, В;

I₀ – ток холостого хода трансформатора, А.

Для рассматриваемого примера:

S_ном = 581 кВА, I₀ =0,0165I_1н =0,016533,5=0,55 А; U_н.т. =1000 В; U_{обр.мах} =578 В.

При заряде конденсатора в результате перенапряжений в контуре LC происходит колебательный процесс перехода электромагнитной энергии в электростатическую и обратно. Для настройки колебательного контура на апериодический процесс последовательно с конденсатором устанавливается резистор R3, сопротивление которого должно быть больше двухкратного волнового сопротивления этого контура

При больших мощностях преобразователей целесообразно устанавливать RC – цепочки на стороне выпрямленного тока вспомогательного выпрямителя “В” (см. рис.10.15,б). В этом случае используются электролитические конденсаторы с емкостью C1, увеличенной в 1,5 раза по сравнению со схемой рис. 9.15,а, а гасящий резистор R1 уменьшается на 33,3%. Можно установить вместо R1 резистор R’1, при этом он будет также ограничивать ток короткого замыкания при пробое одного из диодов выпрямительного моста.

Разрядное сопротивление R2 выбирается из условий разряда C1 на 10% за один полупериод частоты питающей сети

где С1 – емкость конденсатора, Ф.

Для защиты от коммутационных перенапряжений применяются RC – цепочки, включенные параллельно тиристорам (см. рис.10.16).

Рис.10.16. Схема включения RC – цепочки

Емкость конденсатора определяется по формуле /18/

Сопротивление R выбирается равным