2.2 Расчёт мощности и выбор силового трансформатора

Максимально расчётное значение выпрямленной ЭДС E_d0 в режиме непрерывного тока

где = 440 В - номинальное значение ЭДС двигателя;

= 800 А - номинальное значение выпрямленного тока преобразователя;

- активное сопротивление двигателя с учётом сопротивления якоря и добавочных полюсов, приведённое к рабочей температуре 80 ˚С

;

α_min =20˚ - минимальный угол регулирования;

= 2 В - падение напряжения на тиристоре;

= 2 - коэффициент зависящий от схемы выпрямления;

- расчётные коэффициенты;

=1,3 - коэффициент, учитывающий индуктивность сети переменного тока;

- напряжение короткого замыкания и потери в меди трансформатора.

- возможные колебания напряжения сети.

Вторичное линейное напряжение трансформатора

Расчётная мощность трансформатора

,

где = 1,045 - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления.

На основании значений расчётной мощности требуемых первичного и вторичного напряжений выбирается трансформатор из серии сухих типа ТСП – 630/10 – УЗ с техническими данными, приведёнными в таблице 2.1.

Максимальное значение выпрямленной ЭДС E_d0 при α = 0

где - линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора при соединении в звезду.

Коэффициент трансформации трансформатора

Таблица 2.1 -Технические данные трансформатора

Тип транс- форматора, схема и группа со- единения	Sн, кВА	Номинальное напряжение			Номинальный ток		eк, %	Iхх, %	Потери, кВт
		U1л, В	U2л, В	Udн, В	I2л, А	Idн, А			∆Pхх	∆Pкз
ТСЗ–630/10 – У3 Y/∆- 11	581	6000	410	460	816	1000	6,1	1,65	2,1	6,0

Полное сопротивление фазы трансформатора, приведенной ко вторичной обмотки

Активное сопротивление обмоток трансформатора

Индуктивное сопротивление фазы трансформатора

Индуктивность трансформатора

2.3 Выбор тиристоров. Расчёт силового модуля

На основании номинальных данных преобразователя и трансформатора необходимо выбрать тиристоры, схему соединения и число вентилей в плече.

Для трёхфазной мостовой схемы выпрямления при I_dн=200 А и λ_тп=2,25 выбираются тиристоры серии Т.

Тиристоры серии Т допускают эксплуатацию при температуре окружающей среды от -60° до +55°С с охладителем в соответствии с ТУ-16-729, 377-83, с критической скоростью нарастания тока (di/dt) = 200 А/мкс. Время обратного восстановления тиристора не более 40 мкс, падение напряжения в открытом состоянии не более 2,0 В, максимально допустимый средний ток с охладителем конструкции 0153 находится в пределах ( ) А при скорости охлаждающего воздуха соответственно ( ) м/с.

На основании номинальных данных тиристорного преобразователя выбираем тиристор Т2-800. Параметры тиристора приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Параметры тиристора Т-1000 класса 10

Импульсное напряжение в открытом состоянии, В	2,3
Критическая скорость нарастания напряжения, В/мкс	200
Максимально допустимый действующий ток в открытом состоянии, А	1570
Максимально допустимый средний ток в открытом состоянии, А	800
Повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии, В	1000
Отпирающее постоянное напряжение управления, В	3
Отпирающий постоянный ток управления, мА	300
Повторяющийся импульсный обратный ток, мА	30
Время выключения, мкс	250
Время обратного восстановления, мкс	20

Число параллельно включенных тиристоров в плече определяется

,

где - число фаз питающей сети;

= 800 А - предельный ток выбранного тиристора;

= 0,9 – коэффициент, учитывающий неравномерность загрузки параллельно включённых тиристоров;

=0,9 – коэффициент, учитывающий неравномерную длительность включения тиристоров;

– коэффициент, учитывающий условия охлаждения тиристоров ( = 0,4 – для естественного охлаждения).

Принимаем необходимое (целое) число параллельно включенных тиристоров в плече .

Число последовательно включенных тиристоров в плече

,

где - максимальное обратное напряжение на тиристоре.

;

- коэффициент запаса по напряжению;

= 1000 В – номинальное напряжение тиристора (соответствует классу тиристора).

Так как число параллельно включённых тиристоров принято равным двум, то есть необходимость в установке делителей тока. В тиристорных преобразователях более перспективным является применение для делителей тока индуктивных сопротивлений вместо ферромагнитных реакторов. Индуктивность такого делителя, который называют также индуктивным делителем без магнитной связи, при двух параллельных ветвях определяется следующим образом

где τ – период проводимости вентиля;

Т – период напряжения сети;

∆U – 10% от падения напряжения на тиристоре;

∆I_ср – 10% от номинального тока тиристора.

Вентильная часть реверсивного тиристорного преобразователя представлена на рисунке 2.2. Здесь тиристоры выпрямительных мостов ВМ1 и ВМ2 включены встречно, защищаются от коммутационных перенапряжений общей RC – цепочкой.

Импульсный узел построен на базе импульсного трансформатора Т1, конец вторичной обмотки подсоединён к управляющему электроду и катоду тиристора. Во вторичной обмотке установлен светодиод VD2, определяющий требуемую полярность отпирающего импульса на

Рисунок 2.2- Вентильная часть реверсивного тиристорного преобразователя, импульсный узел тиристора

тиристоре; к концам вторичной обмотки присоединена цепь из параллельно соединённых диода VD1, резистора R1 и конденсатора С1, осуществляющая шунтирование импульса обратной полярности и повышение помехозащищённости цепи управляющего перехода тиристора.

Цепь, состоящая из светодиода СД и резистора R2, сигнализирует о состоянии цепи, управляющий катод – катод тиристора.

Последовательно с первичной обмоткой импульсного трансформатора включена цепь из параллельно соединённых резисторов R3-R5 и конденсатора, осуществляющая ограничение тока короткого замыкания и повышения крутизны переднего фронта импульса.

2.4 Расчёт индуктивности и выбор сглаживающего дросселя

Сглаживающий дроссель включается последовательно с якорем двигателя и его индуктивность рассчитывается следующим образом.

Критическая индуктивность силовой цепи из условия сглаживания пульсаций выпрямленного тока

,

где - принятая величина действующего значения основной гармоники переменной составляющей выпрямленного тока.

Критическая индуктивность силовой цепи из условий ликвидации прерывистого режима на холостом ходу двигателя (принят )

;

;

;

;

Из двух значений критической индуктивности выбирается большее и по уравнению

определяется требуемая индуктивность сглаживающего дросселя.

где

где β - эмпирический коэффициент, для некомпенсированных машин равный 0,6.

Индуктивность сглаживающего дросселя получилась отрицательной. Отсюда делаем вывод что индуктивности якоря двигателя и обмоток трансформатора хватает для сглаживания пульсаций и устранения прерывистого режима на холостом ходу. Поэтому установка сглаживающего дросселя необязательна.