2.3.3 Расчет элементов устройства

2.3.3.1 Расчет силового блока выпрямителя.

Определение параметров цепи на входе силового блока. По заданным па-

раметрам электродвигателя (ЭД) и выбранной схеме преобразователя определить фазное и линейное напряжения во вторичной обмотки трансформатора, а так же линейный ток на входе преобразователя.

Фазное напряжение определяется по формуле

где Рн – номинальная мощность электродвигателя, Вт; Iан – номинальный ток электродвигателя, А;

ηн – номинальный КПД электродвигателя;

cU Ed 0 – коэффициент выпрямленного напряжения (принимается в зависи-

U2Ф

мости от схемы СБ по данным таблицы 2.54 [15]); Ed0=cU U2ф – ЭДС холостого хода СБ;

αmin – минимальный угол управления тиристорами СБ.

Минимальный угол управления определяется из условия обеспечения необходимых форсировок напряжения на якоре электродвигателя при изменении напряжения питающей сети или нагрузки на валу электродвигателя и принимается равным αmin=30°.

Линейный ток определяется по формуле

где kT ST – коэффициент типовой мощности трансформатора (принимается в за-

Pdн

висимости от схемы СБ по данным таблицы 2.54 [15]).

Расчет и выбор силового трансформатора. В случае значительного рас-

хождения значений цепи переменного тока на входе СБ и параметров судовой сети следует применить силовой трансформатор.

Если по заданию схема СБ трехфазнонулевая, то нужно выбрать трансформатор, вторичная обмотка которого соединена в звезду. Для мостового СБ схема соединения вторичной обмотки трансформатора может быть любой.

Номинальная типовая мощность Sтн и номинальный линейный ток I2ан должны соответствовать соотношениям

200

Существенные отклонения номинальных параметров от рекомендованных соотношений должны быть аргументированы.

Применяемые в судовых электроприводах трансформаторы, являются сухими морского исполнения следующих типов: водозащищенные (ТСВМ), брызгозащищенные (ТСЗМ) с естественным охлаждением воздухом и с принудительным охлаждением (ТСДМ).

Основные параметры трансформаторов приведены в таблице 2.2.4. Параметры фазы вторичной обмотки трансформатора, соединенной в звезду,

рассчитываются по каталожным данным.

Так как, некоторые параметры трансформатора даны в процентах от базисных единиц, то необходимо помнить, что в качестве последних применяют следующие величины: номинальное фазное напряжение U2лн, номинальный фазный ток I2лн и номинальную полную мощность SТН.

С использованием соотношений, известных из курса электрических машин, определяются следующие параметры схемы замещения фазы трансформатора:

активное сопротивление rТ;

индуктивное сопротивление рассеяния ХS;

индуктивность фазы обмотки трансформатора LТ.

Расчет и выбор тиристоров. Выбор силовых вентилей осуществляется по среднему току и допустимому обратному напряжению.

Средний ток через тиристор

где k3 Iа - коэффициент тока вентиля (определяется по таблице 2.54).

Id

Допустимое обратное напряжение на тиристоре, выбираемое с запасом по отношению к амплитуде обратного напряжения на тиристоре, равно

201

где Кзап - коэффициент запаса по напряжению, Кзап = 1,25 ÷ 1,5;

kобр - коэффициент обратного напряжения (определяется по таблице 2.54).

Далее по среднему току через тиристор ISV.cp и обратному напряжению Uобр.доп из таблицы 2.55 выбирается тиристор.

Условие выбора тиристора по току:

ISV.HOM ≥ ISV.cp, А. (2.157)

Условие выбора класса тиристора

Выбор и расчет реакторов. Для уменьшения пульсаций тока якоря электродвигателя рекомендуется ввести в схему сглаживающий реактор.

Расчет амплитуды пульсаций выпрямленного тока якоря при номинальной частоте вращения электродвигателя производится при значении угла управления αн расч, при котором обеспечивается номинальная частота вращения электродвигателя.

Таблица 2.55 Технические характеристики тиристоров

* кл – класс тиристора по напряжению; кл = 1,2,3,...,20 - целое число

202

где rр=rСР+ rУР – полное активное сопротивление реакторов;

амплитуда пульсаций в номинальном режиме

где Lр=LСР+ LУР – полная индуктивность реакторов;угол управления при пуске электродвигателя

Таблица 2.56 – Технические характеристики фильтровых реакторов серии ФРОС [33]

2.3.3.2 Расчѐт защиты преобразователя

Защиту силовой части вентильного преобразователя от токов короткого замыкания необходимо осуществить с помощью автоматического выключателя.

Выбор автоматических выключателей для защиты вентильных преобразователей осуществляется по методике приведенной в п. 2.1.4.4.

В курсовом проекте рекомендуется произвести проверку выключателя, как для внешнего, так и для внутреннего короткого замыкания.

Защита тиристоров от сетевых коммутационных перенапряжений осуществляется RC – цепочками, соединенными в треугольник и подключенными ко вторичной обмотке трансформатора (рисунок 2.57) [70]. Для обеспечения удовлетворительного качества переходных процессов величины R и C определяются по формулам:

204