4. Пример расчета

4.1 Исходные данные

Тип силовой схемы – реверсивная трехфазная мостовая встречно-параллельная с совместным согласованным управлением. Обмотки силового трансформатора соединены по схеме "звезда – звезда".

Параметры питающей сети

• номинальное линейное напряжение сети U_с = 380 В;

• число фаз сети 3;

• частота сети fс = 50 Гц;

• отклонение напряжения сети Uс = -10…+15%.

Электродвигатель постоянного тока типа 2ПФ200LУХЛ4 со следующими параметрами:

• номинальная мощность – Рн = 20 кВт;

• номинальное напряжение на якоре – Uян = 440 В;

• номинальная частота вращения – nн = 1000 об/мин;

• номинальный КПД – н = 85,5%;

• сопротивление обмотки якоря – rя = 0,286 Ом;

• сопротивление дополнительных полюсов – rдоп = 0,168 Ом;

• индуктивность якоря – Lя=10 мГн.

• Дополнительные параметры преобразователя:

• допустимая величина уравнительного тока Iур = 0,05 Iян;

• коэффициент пульсаций тока якоря двигателя Кп=0,05;

• диапазон изменения тока якоря электродвигателя – (0,1÷1)Iян.

4.2 Выбор тиристоров

Выбор тиристоров производится по предельному значению тока тиристора I_пр и допустимому значению повторяющегося напряжения на тиристоре U_п. При выборе тиристоров будем исходить из условия почти прямоугольной формы выходного тока управляемого выпрямителя и естественного воздушного охлаждения тиристоров.

Номинальное значение тока якоря электродвигателя определяется из выражения (8):

, (29)

где Р_н=20 кВт – номинальная мощность электродвигателя;

_н = 0,855 – номинальный к.п.д. электродвигателя;

U_ян = 440 В – номинальное напряжение на якоре электродвигателя.

Среднее значение тока I_ср, протекающего через тиристор, определяется из выражения (6):

, (30)

где I_ян=53,16 А – номинальный ток якоря электродвигателя;

=3 - коэффициент, значение которого зависит от формы тока и угла проводимости  тиристора (находится из табл. 2 для значения угла проводимости для трехфазной схемы =120⁰).

Расчетное предельное значение тока тиристора вычисляется из выражения (5):

, (31)

где - коэффициент запаса по току;

- коэффициент формы тока для трехфазной мостовой схемы выпрямления и значения угла проводимости  = 120⁰, определяемый из табл. 2;

- коэффициент формы тока для классификационной схемы выпрямления;

k_охл=2,5 - рекомендуемое значение коэффициента, учитывающего условия охлаждения тиристоров при стандартном радиаторе, воздушном охлаждении и скорости охлаждающего воздуха V_охл=0 м/с.

I_ср=17,72 А - среднее значение тока, протекающего через тиристор.

При выборе тиристоров по напряжению будем исходить из напряжения холостого хода (э.д.с.) преобразователя с учетом возможного повышения напряжения питающей сети на 10%.

Расчетное значение повторяющегося напряжения U_пр, прикладываемое к тиристору, определяется из выражения (10):

(32)

где k_u=U_Вмах/U_ян=1,045 - коэффициент, величина которого выбрана из табл. 3 для трехфазной мостовой схемы управляемого выпрямителя;

- коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное перенапряжение на тиристорах;

k_с=1,1 - коэффициент, учитывающий возможное понижение напряжения сети переменного тока на 10% от номинального значения;

k_=1,1 - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий неполное открытие тиристоров при максимальном управляющем сигнале (рекомендуемое значение k_=1-1,15);

k_R=1,05 - коэффициент, учитывающий падение напряжения в управляемом выпрямителе;

U_ян=440 В - заданное номинальное значение напряжения на якоре электродвигателя.

Из выражения (12) определим требуемый класс тиристора:

КЛАСС ТИРИСТОРА = Ближайшее большее (U_пр /100 В) =

= Ближайшее большее (796,6 В /100 В) = 8.

Таким образом, для заданной схемы выпрямления и параметров якоря двигателя будут удовлетворять тиристоры 9-го класса с предельным значением тока тиристора I_пр = 63,46 А. Данным требованиям будут удовлетворять, например, низкочастотные тиристоры Т100 8-го класса, которые [8] имеют следующие параметры:

• предельный ток тиристора Iпр при температуре перехода 850С - 100А;

• повторяющееся напряжение U_П - 800 В;

• динамическое сопротивление в открытом состоянии r_д=2 мОм.