Уравнение внешней характеристики для управляемого выпрямителя

, (2.3)

где U_d – среднее значение выпрямленного напряжения, В, при токеI_d;

А – коэффициент наклона внешней характеристики, приведен в табл. 1.1;

е_к – напряжение к. з. трансформатора, ед., е_к=0,1 по заданию.

Так как известно U_d= U_d.ном при I_d= I_d.ном, то

, (2.4)

.

Разница между значениями U_d0 и U_d.ном учитывает потери напряжения в обмотках трансформатора, обусловленные их индуктивным сопротивлением и процессом коммутации тока. С целью учета потерь напряжения в активных сопротивлениях обмоток, вентилях, токоведущей ошиновке целесообразно округлить U_d0 в большую сторону, увеличив его на 1–5 %. Поэтому принимаем U_d0=320 В.

По формуле (2.1)

.

Действующее напряжение на фазе вентильной обмотки по табл. 1.1:

, (2.5)

.

Действующее значение фазного напряжения первичной обмотки

, (2.6)

.

Коэффициент трансформации трансформатора

, (2.7)

.

Для нулевой простой шестипульсовой схемы линейное напряжение между фазами, находящимися в противофазе, равно двум амплитудным значениям фазного напряжения.

Надежность работы полупроводниковых вентилей определяется максимальным напряжением на вентильном плече

, (2.8)

.

2.2. Токи в цепях схемы

Условия работы вентильного плеча определяются максимальным I_в.макс и средним I_в.ср значениями токов. Учитывая соотношения табл. 1.1:

, (2.9)

, (2.10)

,

.

По соотношению табл. 1.1 действующее значение тока вентильной обмотки:

, (2.11)

.

Также по табл. 1.1 действующее значение тока сетевой обмотки

, (2.12)

.

2.3. Мощность трансформатора

Особенностями трансформатора преобразователя по сравнению с обычным силовым являются:

1. Различное число фаз сетевой m₁ и вентильной m₂ обмоток, т. е. m₁m₂;

2. Нестандартная величина напряжения на вентильной обмотке;

3. Неодинаковые мощности сетевой S₁ и вентильных обмоток S₂ .

Мощности обмоток

, (2.13)

, (2.14)

,

.

Расход материалов, габариты и вес трансформатора и вес трансформатора принято характеризовать так называемой типовой (расчетной) мощностью:

, (2.15)

.

В теории выпрямления тока принято выражать S₁, S₂, S_тип через условную мощность

, (2.16)

.

2.4. Определение угла коммутации тока

Процесс преобразования электрической энергии представляет регулярное чередование внекоммутационных и коммутационных интервалов в пределах каждого периода сетевого напряжения, поэтому необходимо определить продолжительность коммутации тока (величину угла коммутации ). Угол коммутации определяется из выражения

, (2.17)

где x_в – индуктивное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к напряжению вентильных обмоток, Ом,

, (2.18)

.

Угол коммутации из (2.17) в неуправляемом режиме

, (2.19)

.

Угол коммутации из (2.17) в управляемом режиме

, (2.20)

.

3. Выбор типа трансформатора

Трансформатор преобразователя должен обеспечивать реализацию заданной схемы, надежность и экономичность агрегата. При выборе трансформатора необходимо добиться соответствия паспортных данных условиям эксплуатации, а именно:

1. параметрам питающей энергосистемы;

2. схеме вторичных обмоток;

3. мощности трансформатора;

4. системе охлаждения трансформатора.

При заданных исходных данных следует выбирать трансформатор с числом фаз первичной обмотки m₁=3 и номинальным линейным напряжением U_1.ном=6 кВ, схемой соединения обмоток Y/ без уравнительного реактора, номинальной мощностью, определяемой выражением

. (3.1)

По ряду номинальных мощностей (табл. 8 /1, с.23/) трансформаторов, выражению (3.1) и типовой мощности S_тип=228,9 кВА выбираем номинальную мощность 250 кВА . Для шахтного транспорта применяются сухие трансформаторы, если их мощность не превышает предела в 5000 кВА, выше которого производство сухих трансформаторов в нашей стране не освоено.

Исходя из этого, по каталогу выбираем трансформатор типа 2ТСВ-250/6-У5: 2 – модернизированный, Т – трехфазный, С – сухой, В – взрывобезопасный, номинальная мощность – 250 кВА, номинальное сетевое напряжение – 6 кВ, У – климатическое исполнение для умеренного климата, 5 – категория размещения. Дополнительные данные:

• номинальная частота – 50 Гц;

• номинальное напряжение на стороне НН – 0,41 кВ;

• способ и диапазон регулирования напряжения – ПБВ 5 %;

• схема и группа соединения – Y/ -0-6;

• напряжение к. з. – 10 %;

• ток х. х. – 2,3 %;

• потери х. х. – 1,25 кВт;

• потери к.з. при температуре 115 С – 1,75 кВт.

При выборе из каталога изменены номинальное вторичное напряжение (0,4-0,69 кВ), схема соединения (Y/Y₀) и напряжение к. з. (3,3 %), так как трансформаторы с требуемыми данными в каталогах не приведены.

Условия эксплуатации выбранного трансформатора: высота над уровнем моря не более 1000 м, температура окружающей среды от –10 до +35 С, запыленность воздуха до 1000 мг/м³. Трансформатор предназначен для электроснабжения трехфазным переменным током промышленной частоты токоприемников, работающих в шахтах и рудниках, опасных по газу (метану) или угольной пыли. Исполнение по взрывозащите – РВ-4В-3В.