2.5. Выбор полупроводниковых приборов (вентилей)

По построенным временным диаграммам и рассчитанным параметрам нагрузки определим:

1. Среднее значение тока, протекающего через тиристор:

2. Максимальное и действующее значение тока через тиристор I_VSmax и I_VS:

Максимальное значение протекающего через вентиль тока равно значению тока на нагрузке при нулевом угле управления.

Согласно заданию:

Исходя из параметров выбранного трансформатора:

3. Максимальное обратное напряжение на тиристоре U_VSmax:

Согласно заданию:

Исходя из параметров выбранного трансформатора:

Выберем тиристоры по каталогу и по расчетным значениям (при выбранном трансформаторе), I_VS, I_VSmax, U_VSmax отвечающим условиям: I_VS  I_VSКАТ , I_VSКАТ 1.5 I_VSd , I_VSmaxI_VSКАТ, U_VSmaxU_VSКАТ.

Параметры выбранного тиристора представлены в таблице 3

Таблица 3

Тип прибора	IОС, А	IЗС, мА	IВКЛ, мА	UОС, В	UЗС, В	Uу, В	tВЫКЛ	Охлаждение
Т160-7	160	10	500	1,75	700	5	70-250	Воздушное естественное или принудительное

4. Среднее, действующее и максимальное значения токов, протекающих через силовой диод:

Аналогично, исходя из параметров выбранного трансформатора:

5. Максимальное обратное напряжение диода:

Аналогично, исходя из параметров выбранного трансформатора:

Выберем диоды по каталогу и расчетным значениям. Параметры выбранного диода занесены в таблицу 4

Таблица 4

Тип прибора	IПРmax, А	IПР, А	tи, мкс	IОБРmax, мА	Uобрт, В	UПРmax, В
Д151-160-7	160	-	13	25	700	1,35

2.6. Расчет углов управления преобразователя

По значению напряжения U_2ф выбранного трансформатора определим номинальный угол управления , а также углы, необходимые для поддержания постоянного значения выпрямленного напряжения нагрузки при изменениях параметров сети при (+14/-25)%.

2.7. Расчет энергетических показателей выпрямителя

1. Определение частот спектра

где f - частота напряжения питающей сети; m-частота пульсации в цепи выпрямленного напряжения; ν- номер гармонической составляющей.

2. Определение числовых значений амплитуд гармоник

Общее выражение отношения амплитудного значения -й гармоники к среднему значению выпрямленного напряжения неуправляемого выпрямителя определяется по формуле

Пример расчета для угла управления и

Результаты расчетов амплитудных значений высших гармонических составляющих приведены в таблице 5:

Таблица 5

Номер гармоники	Частота высших гармоник	Относительное содержание высших гармоник Uνmax при заданных углах:
ν		0
1	300	35,49	-212,59	-203,92	-197,52
2	600	8,69	-104,06	-99,72	-96,52
3	900	3,85	-69,11	-66,21	-64,08
4	1200	2,16	-51,76	-49,59	-47,99
5	1500	1,38	-41,38	-39,65	-38,36
6	1800	0,96	-34,47	-33,03	-31,96
7	2100	0,70	-29,54	-28,30	-27,39
8	2400	0,54	-25,85	-24,76	-23,96
9	2700	0,43	-22,97	-22,01	-21,30
10	3000	0,35	-20,67	-19,81	-19,16
11	3300	0,29	-18,79	-18,00	-17,42
12	3600	0,24	-17,23	-16,50	-15,97
13	3900	0,20	-15,90	-15,23	-14,74
14	4200	0,18	-14,76	-14,14	-13,69
15	4500	0,15	-13,78	-13,20	-12,77

3. Определений значений гармоник потребляемого тока

Несинусоидальный периодический сигнал может быть разложен в ряд Фурье, то есть представлен в виде суммы простых синусоидальных сигналов:

, где - среднее значение разлагаемой функции за период.

Коэффициенты разложения имеют следующий вид:

При расчете гармонического состава потребляемого первичного тока учитывается, что он является знакопеременной периодической нечетной функцией, симметричной относительно оси абсцисс при совмещении полупериодов. Поэтому в его разложении в ряд отсутствуют постоянная составляющая (среднее значение потребляемого первичного тока равно нулю) и равны нулю все косинусоиды (α_ν= 0) и четные синусоиды.

Исходя из временных диаграмм работы схемы при угле управления , представленных на рисунке 2, выведем зависимость для коэффициента разложения . Для трехфазной мостовой несимметричной схемы коэффициенты примут следующий вид:

Амплитуда каждой гармоники первичного тока равна:

Разложение в ряд Фурье кривой первичного тока трехфазных выпрямителей определяет его следующим образом:

В спектре нет гармоник кратных 3, так как при ν кратном 3, равно нулю. Рассчитаем значения гармоник первичного тока. Результаты расчетов сведены в таблице 6.

Пример расчета:

Таблица 6

ν	I1(ν)max, А	I1(ν), А
1	22,25943	15,7398
5	4,451887	3,147959
7	3,179919	2,248542
11	2,023585	1,430891
13	1,712264	1,210754
17	1,309378	0,92587

Действующее значение первичного тока:

4. Определение коэффициента фазового сдвига

Угол коммутации при нулевом и номинальном углах управления:

Коэффициент фазового сдвига:

5. Расчет коэффициента искажения тока первичной обмотки:

6. Расчет коэффициента мощности выпрямителя:

7. Расчет коэффициента искажения кривой напряжения сети:

8. Расчет коэффициента пульсаций на зажимах выпрямителя:

9. Расчет активной, реактивной, полной мощностей и мощности искажения, потребляемых выпрямителем:

Проверка:

10. Расчет коэффициента полезного действия:

Потери в вентилях:

- количество одновременно работающих вентилей в схеме выпрямления, - средний ток, протекающий через вентиль, - прямое падение напряжения на вентиле.

Потери в трансформаторе:

- ток обмотки трансформатора, - активное сопротивление фазы трансформатора.

Потери во вспомогательных устройствах:

Суммарная мощность потерь:

Коэффициент полезного действия выпрямителя: