3 . Расчёт параметров и выбор силовых вентилей преобразователя

Выбор вентилей производят по среднему значению тока, протекающего по ним, и величине приложенного повторяющегося импульсного напряжения.

Найдём средний рабочий ток вентиля, по формуле:

[А]

где m1 = 3 в трехфазных схемах ВП

Найдём наибольшее расчётное значение повторяющегося импульсного напряжения на вентилях, по формуле:

[В].

где k_в = 1,045 – коэффициент схемы (табл. 1)

По рассчитанным значениям I_TAVp и U_RRMp из справочника выбираем тип вентиля, учитывая, что при I_dН< 300А применяют естественное охлаждение вентилей, а при I_dН  300А – принудительное воздушное, или водяное охлаждение.

Из справочника берутся данные тиристора Т151-100 (с охладителем О 151-80):

• [А] - максимальное среднее значение тока через тиристор;

• [В] – пороговое напряжение на тиристоре;

• [С] – максимальная допустимая температура перехода;

• [мОм] – дифференциальное сопротивление;

• [С/Вт ] – установившееся тепловое сопротивление перехода «переход - среда»;

• [С/Вт] – переходное тепловое сопротивление перехода «переход- среда» при заданной длительности τ токовой перегрузки;

• [В] – наибольшее повторяющееся импульсное напряжение.

По паспортным данным тиристора рассчитывается максимально допустимый средний ток в заданном режиме работы по формуле:

где - коэффициент формы тока.

Потери в вентиле при токовой перегрузке:

Потери в вентиле в номинальном режиме:

Выбранный тиристор удовлетворяет условиям:

, .

Для выбранного вентиля Т151-100:

4 Расчёт сглаживающего реактора

Для уменьшения пульсаций тока ВП в якорную цепь двигателя включают сглаживающий реактор.

Амплитуда основной гармоники выходного напряжения ВП:

[ В] ,

где – кратность пульсаций выходного напряжения;

[эл.град] - угол управления при номинальном напряжении.

Индуктивность якорной цепи:

[Гн],

где - допустимое относительное действующее значение основной гармоники выходного тока преобразователя.

Индуктивность обмотки якоря двигателя:

[Гн],

где - коэффициент для компенсированных машин;

- число пар полюсов.

Таким образом , индуктивность сглаживающего реактора определяется разностью индуктивности якорной цепи нагрузки и индуктивности якорной обмотки и равна

[ Гн].

Так как типовой реактор с требуемыми параметрами отсутствует, то проектируем нестандартный ненасыщающийся с исходными данными:

[mГн]

[A]

5 Расчёт и выбор элементов защиты

Наиболее чувствительными элементами силовой части ВП являются полупроводниковые вентили. Они требуют защиты от токов перегрузки и от перенапряжений, так как имеют относительно небольшую перегрузочную способность по этим параметрам.

Для надёжной работы и сохранения работоспособности вентилей в случае возникновения аварии полупроводниковый преобразователь нуждается в защитных устройствах. В данной схеме устройствами защиты являются автоматический выключатель QF1, плавкие предохранители FU1-FU3 и R-C-цепи, состоящие из резисторов R1-R12 и конденсаторов C1-C12.

Защита от аварийных токов

Защита ВП от внутренних к.з. обеспечивается плавкими предохранителями путем согласования их амперсекундных характеристик с амперсекундными характеристиками вентилей. При этом для любого момента времени допустимый ток вентиля должен быть более тока срабатывания защиты , т.е.

 ,

или

 ,

где , – максимально допустимые значения интегралов квадрата аварийного тока вентиля и устройства защиты, соответственно.

Защитный интеграл для выбранного вентиля:

> [ ,

где [ кА] – ударный ток вентиля при длительности токовой перегрузки ;

- длительность токовой перегрузки.

Выбор проведем по току срабатывания защиты, т.е. по току уставки плавкой вставки предохранителя. Ток уставки выбираем как

[A].

По значениям соответствующего напряжения, тока уставки выбираем предохранитель ПНБ-5-380/250 на ток плавкой вставки 160А. Предохранитель отключает элект­рическую цепь при протекании условного тока плавления А. Следовательно условие защиты выполняется А > 368А., значит предохранитель обеспечит защиту вентильного преобразователя.

Защита ВП от аварийных токов при внешних к.з. и срыва инвертирования обеспечивается автоматическими выключателями:

[A],

[A].

По рассчитанным значениям, получен, выбираем автоматические выключатели:

- QF1 на высоковольтной стороне токоограничивающего реактора ВА51-35 на номинальный ток 250 А ,ток уставки 320 А и напряжение 380 В;

- QF2 типа А3710Б на постоянный ток 160 А и напряжение 440 В, ток уставки 250 А.

5.2 Защита от перенапряжений

Для защиты вентилей от коммутационных перенапряжений, вызванных накоплением носителей в полупроводниковой структуре, параллельно вентилям включают защитные RC-цепочки, параметры которых выбирают в пределах:

С₂ = (0.25 … 1) [мкФ],

R₃ = (10 … 30) [Ом].

Конденсатор С₂ выбираем марки К75 – 10 с емкостью 0.47 мкФ и на номинальное действующее напряжение В, предназначеный для работы в цепях постоянного, переменного и пульсируещего напряжений, а так же в импульсных режимах.

Мощность резистора R₃:

Вт. (6.4)

Резистор выбираем типа ТВО с сопротивлением 20 Ом и мощностью 40 Вт с объемным проводящим слоем предназначен для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока, изолированный.