4 Выбор предохранителей и проверка тиристоров

НА ТОКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

При расчёте аварийных токов обычно используют относительные единицы, принимая за базу амплитуду установившегося тока трёхфазного короткого замыкания I_m:

, (30) где K_{с max} учитывает возможное повышение напряжения сети.

Рисунок 2 – Амплитуда ударного тока и интеграл предельной нагрузки в относительных единицах при внутреннем КЗ тиристорного преобразователя по трёхфазной мостовой схеме

По зависимости относительного значения амплитуды ударного тока I_*уд при внутреннем коротком замыкании от параметров трансформатора (рисунок 2) определим I_*уд=1,4 (при ).

Тогда амплитуда тока короткого замыкания:

, (31) .

Тепловое воздействие на вентили преобразователя характеризуется интегралом предельной нагрузки .

По зависимости относительного значения интеграла предельной нагрузки от параметров трансформатора (см. рисунок 2) определим W_* = 1,05^.10^-2 (при ).

Интеграл предельной нагрузки:

, (32) .

Ударный неповторяющийся ток тиристора в открытом состоянии (в соответствии с таблицей 3) I_TSM =8000А.

По значению ударного тока I_TSM может быть определён защитный показатель – значение интеграла от квадрата ударного прямого тока синусоидальной формы за время полупериода напряжения сети:

, (33)

Из сравнения видно, что тиристор не выдерживает ударный ток: I_TSM < I_уд; W_T < W. Необходима установка предохранителей.

Проведём предварительный выбор предохранителя. Номинальное линейное напряжение на вторичной стороне трансформатора U_2ЛН = 410 В.

По приложению ПЗ и каталогу (II) видно, что можно выбрать предохранитель типа ПП-57 на напряжение 380 В.

Действующее значение тока через тиристор:

(34)

Выбираем предохранитель типа ПП-57-3737 на номинальное напряжение переменного тока 380 В, номинальный ток 400 А с плавкой вставкой на номинальный ток 315 А.

При перегрузке действующее значение тока через тиристор:

(35)

По времятоковым характеристикам видно, что плавкая вставка выдержит эту перегрузку в течение 2 мин., что значительно больше заданного времени (t_П = 2 с). Таким образом, выбранная плавкая вставка обеспечивает работу преобразователя при заданных нагрузках.

Проверим условие защиты тиристора на токи короткого замыкания. Действующее значение первой полуволны тока короткого замыкания при внутреннем коротком замыкании:

, (36)

Тогда по характеристикам для интеграла отключения и тока, ограниченного предохранителем (Приложение ПЗ или (II)) найдем I₀ = I_уд.д ; W_пр = 0,15^.10⁶ А^2.с < W_t = 0,32^.10⁶ А^2.с; I_пр = 7 кА< I_TSM = 8 кА.

Теперь можно считать, что тиристоры и предохранители выбраны окончательно.

5 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР СГЛАЖИВАЮЩЕГО РЕАКТОРА

При расчёте индуктивности сглаживающего реактора исходят из допустимого уровня пульсаций выпрямленного тока при установившейся нагрузке и номинальном напряжении на двигателе.

Первая гармоника пульсаций имеет максимальную величину и хуже всего фильтруется, поэтому остальные гармоники не рассматриваются. Амплитуда первой гармоники пульсаций при заданном номинальном напряжении на двигателе U_Н определяется углом управления α, который можно определить, преобразовав уравнение внешней характеристики.

, (37)

где U_{do max} – выпрямленное напряжение при максимальном напряжении в сети;

U_{do max} = 2,34 ^. К_{с max}^. U_2H, (38)

U_{do max} = 2,34 ^. 1,1 ^. 410 = 1055 В.

,

следовательно, α = 62 град. эл.

Амплитудное значение первой гармоники выпрямленного напряжения:

, (39)

где m – пульсность; для трёхфазной мостовой схемы m = 6.

Необходимая индуктивность цепи выпрямленного тока L_d может быть определена по напряжению U_dm(1) и заданному коэффициенту пульсаций q:

(40)

Расчетная индуктивность сглаживающего реактора:

L = L_d-L_я , (41)

L = (16,78-6,29)^.10^-3 = 10,5^.10^-3 Гн.

Так как L_d > L_я , то необходима установка реактора с индуктивностью:

L > L_d – L_я .

Номинальный ток реактора I_LH должен быть больше тока I_У.

Выбираем реактор ФРОС-1000/0,5 на номинальный ток I_LH = 800А с индуктивностью L_L = 2,3^.10^-3 Гн и активным сопротивлением обмотки r_L = 4,7 мОм в количестве пяти штук [1].

Допустимый ток реактора в течении 10 с при перегрузке 150%:

I_{п доп} = 2,5 ^. L_LH , (42) I_{п доп} = 2,5 ^. 800 = 2000 А.

Реактор выдержит перегрузку, так как ток перегрузки двигателя (I_П = 920 А) меньше по величине и по длительности (920 А < 2000 А, 2 с < 10 c).

Общая индуктивность в цепи выпрямленного тока:

L_d = L_я + L_L , (43)

L_d = (6,29+5^. 2,3)^.10^-3 = 17,8 ^.10^-3 Гн.

Индуктивное сопротивление:

x_d = ω ^. L_d , (44)

x_d = 314 ^. 17,8^.10^-3 = 5,6 Ом.

Напряжение на двигателе при минимальном напряжении сети и токе I_У:

, (45)

Напряжение U > U_H (797 В > 440 В), следовательно, выпрямитель обеспечивает заданный режим.

Рисунок 3 – Схема трехфазного мостового преобразователя