Действующее значение тока первичной обмотки

_, (9)

где - коэффициент трансформации силового трансформатора

. (10)

Требуемая мощность трансформатора определяется по длительной мощ­ности преобразователя:

, (11)

где - коэффициент использования трансформатора по мощности для трехфазной мостовой схемы (таблица 1);

- Номинальная мощность двигателя.

По расчетной мощности , вторичному току , первичному и вторичному напряжениям выбирается силовой трансформатор (приложение 4), наиболее близкий по техническим характеристикам расчетному. Выбранный трехфазный трансформатор должен соответствовать следующим требованиям:

; ; , (12)

где , , - номинальные значения полной мощности, фазных напряжений и тока выбранного трансформатора.

2. Расчет и выбор тиристоров

Выбор тиристоров производится по среднему значению тока, протекающего по ним, и величине приложенного повторяющегося обратного напряжения. Рабочие токи и напряжения должны быть ниже предельных (максимальных) значений, допустимых для выбранных тиристоров. Максимальное значение тока якоря двигателя в переходных режимах по условиям коммутации

= (2 – 2,5) . (13)

Средний ток через тиристор определяется выражением

, (14)

где - коэффициент запаса, который вводится для повышение надежности преобразователя;

- коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (для трехфазных схем ).

Выбор тиристора по напряжению для мостовой схемы выпрямления осуществляется на основании максимального обратного напряжения на тиристоре.

Максимальное обратное напряжение на тиристоре

, (15)

где - коэффициент запаса;

- номинальное значение фазного напряжения выбранного трансформатора.

Расчетное значение округляется до сотен в большую сторону, полученное число делится на 100 В.

Результат деления - это класс тиристора.

Напряжение фазного вентиля, выбранного по каталогу, не должно быть меньше амплитуды рабочего напряжения на вентиле. Уровень запаса выбирается из условия получения приемлемых параметров устройств ограничения перенапряжений и потерь в них.

По рассчитанным значениям и по справочникам [6, 16, 17] выбирается тип вентиля, с учетом того, что при применяют естественное охлаждение вентилей, а при – принудительное воздушное, или водяное охлаждение.

Выбранные тиристоры должны соответствовать следующим требованиям:

, .

3.1.3 Расчет и выбор сглаживающего реактора

Кривая выпрямленного напряжения содержит две составляющие: постоянную, равную среднему значению выпрямленного напряжения, и переменную, состоящую из определенного спектра высших гармоник.

П ульсации выпрямленного напряжения вызывают пульсации выпрямленного тока, которые, в свою очередь, зависят от параметров якорной цепи. Пульсации тока и напряжения неблагоприятно сказываются на работе двигателя, ухудшая его коммутацию и увеличивая нагрев.

В настоящее время отсутствуют достаточно обоснованные данные по допустимому значению пульсаций выпрямленного тока. Обычно оценка ведется по действующему значению основной гармоники, которое должно быть от 2 до 15% номинального тока в зависимости от мощности, диапазона регулирования скорости и допустимого снижения зоны коммутации.

Для ограничения пульсаций тока до допустимого уровня последовательно с якорем двигателя включается сглаживающий дроссель, который выбирается исходя из следующих условий:

- обеспечение непрерывности тока якоря в определенном диапазоне нагрузок и частот вращения двигателя;

- ограничение амплитуды переменной составляющей тока якоря.

Непрерывность тока якоря должна обеспечиваться в диапазоне нагрузок от до и изменении угла регулирования от min до  = 90°.

Для этого необходимо, чтобы амплитуда переменной составляющей выпрямленного тока была меньше .

Основными расчетными параметрами сглаживающего дросселя являют­ся его номинальный ток и индуктивность .

При выборе дросселя по току необходимо обеспечить условие:

I_СР ≥ I_Н, (16)

где I_Н - номинальный ток двигателя.

Величина индуктивности сглаживающего реактора определяется из выражения:

, (17)

где - суммарная индуктивность якорной цепи, Гн;

- индуктивность сглаживающего реактора, Гн;

- индуктивность трансформатора, Гн;

- индуктивность якоря двигателя, Гн;

- индуктивность уравнительного реактора, Гн

а - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (для нулевых схем а = 1, для мостовых – а = 2).

Индуктивность якоря двигателя можно определить по формуле Уманского-Линдвилла с использованием каталожных данных двигателя:

, (18)

где - номинальная скорость электродвигателя;

P - число пар полюсов;

k - постоянный коэффициент компенсации, зависящий от конструкции двигателя (для быстроходных неком­пенсированных машин k = 6-8; для нормальных некомпенси­рованных – k = 8-12, для компенсированных – k = 5-6);

- номинальное напряжение двигателя, В;

- номинальный ток двигателя, А.

Суммарную индуктивность якорной цепи можно определить из выражения

, (19)

где - относительная величина эффективного значения первой гармоники выпрямленного напряжения (может быть определена по графику, представленному на рис. 2).

Рис. 2. Зависимость величины для трехфазной мостовой схемы

выпрямления в функции угла регулирования

Индуктивность, а также активное, индуктивное и полное сопротивления силового трансформатора можно определить из соотношений

; ; ; (20)

; . (21)

Необходимая величина индуктивности сглаживающего реактора определяется по формуле

. (22)

В приложении [5] приведены данные некоторых типов реакторов для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. По полученному значению индуктивности и номинальному току якоря электродвигателя выбирается сглаживающий дроссель, наиболее близкий по техническим характеристикам расчетному.