2.4. Сглаживающий реактор

2.4.1. Индуктивное сопротивление цепи выпрямленного тока в номинальном режиме и при частоте 2 f_с :

x_d =0,67*m_д *U_дн /(k_пI *I_н *a_д). (2.20)

x_d=0,67*1*900/(0,2*886,52*4)=0,85Ом

2.4.2. Индуктивное сопротивление реактора в номинальном режиме принимается равным

x_р =0,95 *x_d *a_р. (2.21)

x_р=0,95*0,85*2=1,62Ом

Здесь a_р – число сглаживающих реакторов на ЭПС.

2.4.3. Индуктивность сглаживающего реактора в номинальном режиме

L_р =x_р /(4*π*f_с) . (2.22)

L_р=1,62/(4*3,14*50)=0,003Гн

2.4.4. Сопротивление реактора постоянному току

r_р=x_р/tgφ, (2.23)

r_р=1,62/280=0,01 Ом

где tgφ – добротность реактора, которую в предварительных расчетах принимают

равной 280.

2.4.5. Сопротивление реактора постоянному току, приведенное ко всем параллельным ветвям тяговых двигателей

r_рп=r_р/a_р. (2.24)

r_рп=0,01/2=0,003Ом

2.4.6. Масса реактора

m_р=k_р*(a_д*I_н)² *L_р/a_р, (2.25)

m_р=0,12*(4* *0,003/2=1940,8кг

где k_р =0,12 кг/Дж при медной обмотке.

Масса реактора, полученная после его конструктивной разработки, отличается от предварительного значения, определенного по формуле (2.25), не более чем на 20 %.

2.5. Выпрямитель

Параметры выпрямителя выбирают с учетом принятых решений о схеме силовой цепи. Параметры полупроводниковых приборов обозначаются по ГОСТ 20332 – 84 (СТ СЭВ

1125 – 78). Для расчета необходимы следующие исходные данные.

2.5.1. Амплитудное значение напряжения вторичной обмотки трансформатора, максимально возможное в эксплуатации

U₂m =U_2но *H * 2 , (2.26)

U₂m =1110,6*1,2*1,41=1879,2 В

где H – коэффициент, учитывающий повышение напряжения контактной сети выше номинального; H=1,2.

2.5.2. Амплитудное значение импульсных перенапряжений

(атмосферных и коммутационных) на вторичной обмотке трансформатора:

m=2 *U2m.

m=2*1879,2=3758,5В

2.5.3. Расчетный ток тягового электродвигателя I_р, определяемый для грузовых электровозов по условию реализации максимального коэффициента сцепленияψ_к =0,36.

I_р =1330 A

2.5.4. Число последовательно включенных полупроводниковых приборов в одном плече мостового выпрямителя

m_п=U_2m/(U_RRM*k_u)+1, (2.27)

m_п=1879,2/(2000*0,9)+1=2,04

где U_RRM – повторяющееся импульсное обратное напряжение, определяемое классом

прибора; k_u – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжения по последовательно соединенным полупроводниковым приборам,k_u =0,9.

m’_п= U'_2m /U_RSM , (2.28)

m’_п=3758,5/2200=1,71

где U_RSM – неповторяющееся импульсное обратное напряжение, указываемое в

справочных данных по прибору. Обычно URSM =1,1*URRM =1,1*2000=2200

2.5.5. Число параллельно включенных приборов в каждом плече мостового выпрямителя однофазного тока

a_п=a_дп*I _р/(2*I_F(AV) *k_τ*k_I ) . (2.29)

a_п=2*1330/(2*800*0,9*0,9)=2,1

Здесь a_дп – число параллельно включенных двигателей, питающихся через

выпрямитель;

I_F(AV ₎ – максимально допустимый средний ток полупроводникового прибора, работающего в однофазной однополупериодной схеме выпрямления с активной нагрузкой при частоте 50 Гц, синусоидальной форме тока с углом проводимости 180° в установившемся тепловом состоянии. Величину I_F(AV ₎ определяем по таблице 4; k_τ – коэффициент, учитывающий подогрев охлаждающего воздуха в преобразователе при последовательном расположении нескольких охладителей=0,9; k_I - коэффициент, учитывающий неравномерность деления тока по параллельным цепям полупроводниковых приборов=0,9.

2.5.6. Тип и класс прибора выбирают по минимальной стоимости выпрямителя на основании сравнения вариантов по таблице 3. При выполнении курсового проекта ограничиваются одним вариантом без определения стоимости выпрямителя.

Таблица 3.

Данные прибора				mп		aп		Число приборов в выпрямителе
Тип	Класс	Цена	по фор- муле (2.27)	по фор- муле (2.28)	округ- ленно	по фор- муле (2.29)	округ- ленно
Т253-800	20	6199	2,01	1,71	5	2,1	3	8

Полученные значения m_п и a_п округляют до большего ближайшего целого числа.

2.5.7. Сопротивление резисторов, шунтирующих последовательно соединенные приборы

R_ш =(m_п *U_RRM -U_2m)/((m_п -1)*I_RRM ) , (2.30)

R_ш=(5*2400-1879,2)/(5-1)*70)=36,1 Ом

гдеU_RRM– наибольшее допустимое повторяющееся напряжение прибора;

I_RRM– наибольший обратный ток (амплитуда), А.

Мощность шунтирующего резистора

P_Rш =U₂²_m /2*R_ш *m_п² (2.31)

P_Rш= 36,1* =1,9 Вт

2.5.8. Емкость конденсаторов, шунтирующих соединенные последовательно тиристоры, Ф

C≥(m_п-1)*ΔQ_rr/(m_п*U_RRM -U_2m)=(5-1)*500* /(5*2400-1879,2)=0,2Ф (2.32)

Здесь ΔQ_rr – возможная наибольшая разность зарядов восстановления последовательно включенных приборов.

При расчете по формуле (2.32) величину ΔQ_rr принимать равной 500x10^-6 Кл. Схема включения RC - цепочек показана на рис. 3.

В качестве силовых полупроводниковых приборов в схеме управляемого выпрямителя могут быть применены тиристоры, основные параметры которых приведены в таблице

4.

Данные по охладителю приведены в таблице 5.

Рис. 3

Таблица 4

Тип тиристора	Т253-800
Тип охладителя	0242, 0153
U RRM , В	2000-2400
IRRM , мА	70
IT(AV ) , А(Tc °C )	800 (91)
rt , мОМ	0.44
(di/dt)crit , А / мкс	200
(du/dt)crit , В / мкс	200-1600
Rth( jc) , °С/Вт	0.02
Масса, кг	0.55

Таблица 5

Тип охлади- теля	Габаритные размеры: ширинаx длинаx высота, мм (то же без токоотвода)	Масса, кг (без токоотвода)	Диаметр резьбового отверстия, мм	Тепловое сопротивление, °С/Вт (мощность рассеивания, Вт)		Перепад давления, Па
				Естественное охлаждение	Скорость воздуха 6 м/с
0153	230x150x 176 (170x 150x176)	6,0 (5,2)	55	0,28(220)	0,075	30