5 Выбор тиристорного преобразователя, расчет его силовых параметров

и выбор элементов и устройств ТП

Обоснование вопроса:

Регулирование напряжения ТП осуществляется изменением угла управления силовых тиристоров.

В данном вопросе по исходным данным двигателя выполняются расчеты и выбор типового тиристорного преобразователя, выбор элементов и устройств в системе преобразователя.

Исходные данные и расчет мощности тиристорного преобразователя.

U₁=380 В – переменное напряжение питающей сети;

f₁= 50 Гц – частота тока питающей сети;

U_d= В – напряжение на стороне постоянного тока

I_d= А – ток на стороне постоянного тока;

α=30⁰ - оптимальный угол управления.

Расчетная мощность тиристорного преобразователя определяется по формуле 1:

Р_р.тп = 1

где Кз = 1,1-1,2 – коэффициент запаса;

= 0,95-0,97 – КПД тиристорного преобразователя;

к_с=1,05-1,15 – коэффициент, учитывающий возможное снижение напряжение сети;

к_d=1,0-1,15 – коэффициент, учитывающий неполное открывание тиристоров;

к_r=1,05 – коэффициент, учитывающий падение напряжения в тиристорном преобразователе;

к_о = 0,9-1,1 – коэффициент, учитывающий условия охлаждения тиристоров

Условия выбора тиристорного преобразователя:

где Рн – номинальная мощность выбираемого тиристорного преобразователя.

По данным условиям выбирается типовой тиристорный преобразователь, и выписываются его полные технические данные в таблицу 1.

Таблица 1 - Тиристорный преобразователь типа ………………

Тип тиристорного преобразо-вателя	Ток номи- нальный выпрям-ленный	Напряж. номи- нальное выпрям-ленное	Max. выпрям- ленное напряж.	К.П.Д.	Габариты

Пример расшифровки типоразмера преобразователя:

В- возбудитель;

Т- тиристорный;

320- постоянный ток, А;

115 - постоянное напряжение, В.

Обоснование выбора схемы выпрямления.

В выбранном типовом тиристорном преобразователе применяется трехфазная ……………………… выпрямительная схема. Изобразите схему выпрямления.

Проведем сравнение достоинств трехфазных и шестифазных схем выпрямления при одинаковых значениях мощности Pd, напряжения Ud, отсутствии параллельного и последовательного соединения вентилей в плечах выпрямителей.

1. Трехфазная схема с нулевой точкой простая, число вентилей в 2 раза меньше, чем в мостовой или шестифазной нулевой схемах;

2. В данной схеме меньше потери в вентилях, т.к. в данной схеме ток протекает через один диод, а в мостовой последовательно через два диода;

3. Обратное напряжение в трехфазной нулевой схеме в 2 раза больше чем в мостовой схеме;

4. Габаритная мощность трансформатора в трехфазной мостовой схеме на 30% меньше, чем в трехфазной нулевой, и на 48% чем в шестифазной нулевой схемах.

Расчет силовых тиристоров.

Определяются расчетные величины, исходя из соотношения для трехфазных схем. (Учебник В.А.Преображенский таблица для различных схем выпрямления )

Определяются следующие расчетные параметры.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора U2ф;

Ток вентиля средний Iв.ср;

Ток вентиля действующий Iв;

Обратное максимальное напряжение Uобрmax.

По результатам расчета выбираются силовые низкочастотные тиристоры. (Справочник А.С. Замятин “Тиристоры”)

Условия выбора тиристоров:

Iн Iв.ср

Iв.н Iв

Uповт Uобрmax

Выбираем силовой тиристор типа ………. и выписываем его полные технические данные в таблицу 2 и дается расшифровка типа тиристора.

Пример расшифровки типоразмера тиристора.

Т- тиристор

151- серия

100- предельный ток тиристора, А

Таблица 2 - Технические данные тиристора

Тип тирис-тора	Номина-льный ток Iн, А	Действи-тельное значение тока Iв.н, А	Повторя- ющееся напряже-ние Uповт, В	Неповто-ряющееся напряже-ние Uнп, В	Ток обратный максимальный Iобр, А	Падение напряжения на вентиле,В

Расчет и выбор силового согласующего трансформатора.

Первичный ток трансформатора определим по формуле:

I =

где - коэффициент трансформации

=

Вторичный ток трансформатора определим по формуле:

I =

Мощность трансформатора определим по формуле:

S =

=

Выбирается силовой трансформатор по условиям.

Условия выбора трансформатора

S S

U = U

U_dн U_d

I_dн I_d

Выписываются все технические данные трансформатора в таблицу 3 и дается

расшифровка его типоразмера.

Таблица 3 - Технические данные трансформатора

Тип трансформатора	Ном. мощн кВА	Напр сети, В	Вентиль- ная обмотка		Преобраз-ователь		Потери, Вт		Uк , %	Ι хх , %
			U,В	Ι,А	U,В	Ι,А	Рхх	Ркз

Пример расшифровки типоразмера трансформатора.

УХЛ4 - умеренно холодный климат,

4-я категория размещения.

Т – трансформатор

С – сухой

П – для питания преобразователей;

100 – типовая мощность;

0,7 – класс напряжения;

Расчет и выбор элементов сглаживающего фильтра.

Фильтр в звене постоянного тока предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, ограничения токов при аварийных режимах.

Расчетная индуктивность фильтра определяется по формуле:

; Качество фильтра определяется его коэффициентом сглаживания

где - коэффициент пульсации до фильтра;

- коэффициент пульсации после фильтра

рад/с

Idmax = (1,1 1,25)

m – число пульсаций в зависимости от схемы выпрямления.

К установке примем сглаживающий реактор серии ФРОС исходя из условий выбора.

Условия выбора реактора:

Lн Lp

Iн Idmax

Выписываем все технические данные реактора и даем расшифровку его типоразмера:

Пример обозначения типоразмера реактора:

Ф  фильтровый;

Р  наименование изделия (реактор);

О  число фаз (однофазный);

С  вид охлаждения (естественное воздушное при открытом исполнении);

65  типовая мощность, кВА;

0,5  класс напряжения, кВ;

У3  климатическое исполнение и категория размещения.

Таблица 4  Основные данные реактора

Номинальный ток Iн	Индуктивность Lн	Активное сопротивление Rн	Масса
А	мГн	мОм	кг

Расчет параметров и выбор элементов защитных RC-цепей.

Для защиты вентилей от схемных, коммутационных перенапряжений в непроводящие полупериоды применяют RC-цепи, включенные параллельно вентилю.

Рисунок 1 - Включение RC- цепи

Параметры RC-цепей ориентировочно можно определить по формулам:

Расчетное значение величины сопротивления определяется по формуле:

Rp =

где Uобрmax – обратное максимальное напряжение на вентиле, В

Iобрmax – обратный максимальный ток вентиля, мА

Расчетная мощность резистора определяется по формуле:

Pp =

Выбирается тип и параметры резистора, и выписываются его технические данные. Условия выбора резистора:

Rн Rp

Uн Uобрmax

Рн Pp

Принимаем резистор типа ОПЭВ-15

Таблица 5 - Технические данные резистора

Тип резистора	Границы сопротивления		Наибольшее рабочее напряжение В
	Минимального, Ом	Максимального, кОм

Пример расшифровки типоразмера резистора:

О – остекленный

П – проволочный

Э – эмалированный

В – влагостойкий

15 – номинальная мощность, Вт

Величина емкости R-C цепи определяется по формуле:

Ср = , мкФ

где Uк – относительная величина напряжения короткого замыкания согласующего трансформатора.

Условия выбора конденсатора

;

мкФ;

По расчетному значению выбирается номинальная емкость и выписывается тип и параметры конденсатора.

Таблица 6 - Технические данные конденсатора

Номинальная емкость, мкФ	Номинальное напряжение, В	Допустимое отклонение от номинальной емкости, %

Пример расшифровки типа конденсатора:

МБ - металлобумажный;

Г - полужидкая пропитка;

Т - термостойкий.