MК12_7

ток преобразовательного трансформатора при номинальном токе нагрузки

где I1фн , I2фн – номинальные действующие значения фазных токов се-

тевой и вентильной обмоток преобразовательного трансформатора соответственно. Для двенадцатипульсных схем в (5) справедливо лишь отношение напряжений.

Действующее значение фазного тока вентильных обмоток преобразовательного трансформатора без учёта коммутационных процессов для шестипульсной и двенадцатипульсной последовательной схемы находится по выражению

В двенадцатипульсной параллельной схеме оно будет в два раза меньше. Действующее значение фазного тока сетевых обмоток преобразо-

вательного трансформатора без учёта коммутационных процессов для шестипульсной мостовой схемы находится из выражения (5) с учётом (6), а для

Расчётная мощность S2 вентильных обмоток трансформатора шестипульсной мостовой схемы равна

11

Таким образом, в результате расчета преобразовательного трансформатора должны быть получены значения напряжений и токов обмоток и значения коэффициента трансформации. По этим величинам необходимо выбрать реальный трансформатор в справочнике [6] или выдать задание заводу–изготовителю на изготовление требуемого трансформатора. Предпочтение следует отдать сухим и масляным трансформаторам перед совтоловыми. Коэффициенты трансформации могут незначительно (в пределах нескольких процентов) отличаться от рассчитанных.

При выборе преобразовательного трансформатора укажите такие его параметры: напряжение короткого замыкания eK (uK ) , массу, габаритные размеры, суммарные потери ( PΣ = Pх.x + Pк.з ), наличие регулирования напряжения вентильных обмоток, завод–изготовитель, стоимость.

Сравните напряжение короткого замыкания трансформатора eK с суммарным напряжением короткого замыкания по заданию eК Σ . Послед-

нее должно быть больше первого. Если неравенство не выдерживается, проконсультируйтесь у руководителя курсового проекта.

Выбрав типовой, выпускаемый промышленностью трансформатор, пересчитайте по (1) номинальный угол управления, который, как было сказано выше, должен находиться в диапазоне 25эл.град. ≤ α н ≤ 30эл.град. Если получившийся при пересчёте номинальный угол управления находит-

12

ся вне рекомендуемого диапазона, проконсультируйтесь у руководителя курсового проекта.

Необходимо

1.Рассчитать номинальные напряжения и действующие токи сетевых и вентильных обмоток трансформатора;

2.Коэффициент трансформации ( кТР );

3.Выбрать стандартный трансформатор, наиболее полно соответствующий параметрам, полученным при расчете.

4.В соответствии с параметрами выбранного трансформатора пе-

ресчитать номинальный угол управления αн , удостоверившись в том, что он находится в рекомендованном диапазоне.

При подготовке к сдаче курсового проекта уметь ответить на вопросы: что такое напряжение короткого замыкания трансформатора, что оно показывает, как проводится опыт короткого замыкания трансформатора, что такое номинальный угол управления?

7. ВЫБОР ТИПА ТИРИСТОРОВ И ОХЛАДИТЕЛЕЙ, РАСЧЕТ ЧИСЛА ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЕТВЕЙ

Выбор тиристора по напряжению (выбор класса тиристора) осуществляется путём определения повторяющегося напряжения тиристора UT повт , рассчитываемого в соответствии со следующим соотношением:

к1 – коэффициент, учитывающий отклонения напряжения питающей сети;

к2 – коэффициент, учитывающий повторяющиеся перенапряже-

ния;

к3 – коэффициент технологического запаса. При расчетах, можно принять:

13

к1 = 1.1; к2 = 1.4 ; к3 = 1.1.

Класс тиристора равен числу сотен вольт повторяющегося напряжения, округленному до целого числа в сторону увеличения.

Далее, для выбранной схемы УВ, необходимо определить среднее значение тока через прибор. Так как в исследуемых схемах (см. рис.1) средний ток тиристора составляет треть среднего тока вентильной группы, можно сказать, что с учетом некоторого запаса по току для шестипульсной мостовой и двенадцатипульсной последовательной схем

где кЗП = 1.6 ...1.7 – коэффициент запаса по току тиристора.

Выбор тиристора по току осуществляется, обычно, в соответствии с методикой, рекомендованной заводом–изготовителем, приводимой в каталоге на выпускаемую продукцию. Например – по упрощенной методике, основанной на сравнивании реальных и допустимых по каталогу на тиристоры [7, 14] средних выпрямленных токов в шестипульсной мостовой схеме. Выбранный тиристор должен выдерживать однократный, длительностью в 10 ms импульс аварийного тока.

Тип охладителя и режимы охлаждения прибора также выбираются по каталогу. Охладитель должен обеспечивать номинальный тепловой режим прибора в заданном диапазоне температур окружающей среды.

В УВ, рассчитываемом на большие токи, необходимо включать параллельно по два и более тиристоров в каждом плече. В этом случае необходимо также выбрать быстродействующие предохранители для защиты тиристоров. Выбор предохранителей осуществляется по [6, табл.6.7] или из каталогов. Номинальный ток плавкой вставки предохранителя должен быть больше действующего тока тиристора. При выборе следует учесть температуру окружающей среды. Разбаланс средних токов в параллельных ветвях принимается равным ± 15% от усредненного значения тока тиристора.

14

Необходимо

1.Определить класс тиристора по напряжению;

2.Определить средний ток через тиристор;

3.В соответствии с рассчитанными данными по справочнику [7, 14] или другому рекомендованному руководителем проекта, выбрать подходящий тиристор и систему его охлаждения;

4.При необходимости, обосновать возможность включения нескольких тиристоров параллельно. При этом описать средства защиты тиристоров от перенапряжений и устройства компенсации разбаланса средних токов в параллельных ветвях.

При подготовке к сдаче курсового проекта уметь ответить на вопросы: какие напряжения прикладываются к тиристору в прямом и обратном направлении в шестипульсной мостовой и двенадцатипульсных схемах УВ; что вызывает разбаланс средних токов в параллельных ветвях тиристоров?

8. РАСЧЕТ ТРЕБУЕМОЙ МОЩНОСТИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ СЕТИ В ТОЧКЕ ПОДКЛЮЧЕНИЯ УВ

Если считать нагрузку УВ активно-индуктивной и выпрямленный ток идеально сглаженным, то воздействие УВ на питающую сеть зависит от соотношения мощности питающей сети к мощности выпрямителя [1].

Мощность УВ определяется при этом номинальной мощностью в нагрузке:

Мощность питающей сети может быть охарактеризована мощностью трехфазного короткого замыкания на шинах преобразователя РКЗ , которая тем больше, чем ближе к подстанции находится преобразователь. Зная РКЗ , можно представить питающую сеть в виде эквивалентного

трёхфазного генератора синусоидальных напряжений бесконечно большой мощности, который подключен к шинам подстанции через индуктивное сопротивление ХS . При этом

15

где U1Фн – действующее значение номинального фазного напряжения

питающей сети.

Из выражения (16) можно определить индуктивное сопротивление фазы питающей сети как

Искажение напряжения питающей сети, вызванное работой вентильного преобразователя, может быть охарактеризовано коэффициентом несинусоидальности, который показывает процент содержания высших гармоник в кривой напряжения сети и находится по выражению

где k – номер гармоники в напряжении питающей сети;

U11 и U1k – действующие значения первой и высших гармоник се-

тевого напряжения, соответственно.

Определить рекомендуемую мощность короткого замыкания питающей сети, при которой будет обеспечен допустимый ГОСТом уровень высших гармоник в напряжении питающей сети можно, воспользовавшись следующим соотношением

где eК Σ – суммарное напряжение короткого замыкания трансформатора.

Величину эквивалентной индуктивности питающей сети рассчитывают по выражению:

где fS – частота напряжения питающей сети.

16

При расчете рекомендуемой мощности короткого замыкания и эквивалентной индуктивности следует учесть, что в сетях с напряжением 6, 10 кВ кНС≤ 4 % . Для обеспечения рекомендуемого уровня коэффициента несинусоидальности необходимо соблюдать рекомендуемое отношение

PКЗ и, если оно не выдерживается, повышать пульсность УВ или eKΣ

PdH

трансформатора.

Необходимо

1. Если величина мощности короткого замыкания питающей сети не задана изначально, из выражения (19) определить её рекомендуемое значение для номинальной мощности нагрузки и кНС= 4 % ;

2. Если величина PКЗ задана, по (19) оценить, достаточна ли её ве-

личина для обеспечения требуемого уровня коэффициента несинусоидальности;

3. По (17) определить эквивалентную индуктивность питающей се-

ти.

При подготовке к сдаче курсового проекта уметь ответить на вопросы: что вызывает искажения напряжения питающей сети; гармоники какого порядка содержатся в кривой сетевого напряжения.

9. АВАРИЙНЫЕ РЕЖИМЫ В ПОЛУПРОВОДНИКОВОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ

Поскольку полупроводниковый преобразователь обладает ограниченной перегрузочной способностью, к устройствам его защиты, отключающим в аварийных режимах поврежденную цепь или же весь преобразователь, предъявляются повышенные требования. Особенно высокие требования предъявляются к быстродействию защиты преобразователя от токов короткого замыкания – аварийный участок должен быть отключен в течение периода напряжения питающей сети. Повышение быстродействия защиты позволяет не только уменьшить тепловое воздействие тока короткого

17

9.1. Определение тока к.з. при пробое тиристора

Полупроводниковые преобразователи и отдельные их узлы и элементы должны быть устойчивы при различных коротких замыканиях. Наиболее чувствительны к воздействию токов короткого замыкания полупроводниковые вентили преобразователя, обладающие низкой перегрузочной способностью вследствие их малой теплоемкости.

Наиболее вероятный аварийный режим в силовой схеме УВ возникает при пробое тиристора. Пробой вентиля плеча выпрямителя наиболее вероятен в момент окончания коммутации, когда к выходящему из работы вентилю, температура р-n-перехода которого практически максимальна вследствие протекания через него тока нагрузки выпрямителя, скачком прикладывается обратное напряжение. Величина тока к.з. в таком аварийном режиме зависит от постоянной времени фазы преобразовательного трансформатора τ Ф и угла управления α. В курсовом проекте рассмотрите

наиболее тяжелый случай, когда α = 0.

Базовый ток двухфазного к.з. определяется из соотношения [1]:

Величина RФ может быть определена через LФ и заданное значение постоянной времени τ Ф из соотношения:

Амплитуда и длительность тока к.з. при пробое тиристора определяется по кривым, приведенным на рис. 3. На нем пунктиром изображены зависимости, характеризующие аварийный режим для случая, когда с тиристоров снимаются управляющие импульсы. Необходимо проверить, выдерживают ли элементы силовой схемы УВ – тиристоры и быстродействующие предохранители такой импульс тока без повреждения.

Необходимо

1. Рассчитать базовый ток двухфазного к.з.;

19

2. По рис.3 выбрать амплитуду и длительность тока короткого замыкания при пробое тиристора.

При подготовке к сдаче курсового проекта уметь ответить на вопросы: какие виды аварийных режимов возможны в УВ; как с ними бороться?

20