4. Расчет вентильной части преобразователя

4.1. Выбор вентилей

Выбор вентиля производится по следующим критериям:

• по назначению преобразователя и режиму работы;

• по принципу охлаждения;

• по конструктивному исполнению;

• по допустимому среднему току;

• по классу напряжения.

При управляемом выпрямителе требуется тиристор. Охлаждение вентилей в шахтном транспорте принимаем естественное воздушное, потому что выпрямительная установка стационарная, и нет недостатка места; также нецелесообразно сооружать систему принудительного охлаждения при небольшом числе вентилей. Конструкция вентиля определяется допустимым средним током, который, в свою очередь, выбирается с учетом среднего тока вентильного плеча, числа параллельных ветвей в плече, продолжительности проводящего состояния вентиля в схеме и заданной перегрузки по току. Выбор класса вентиля основан на значениях максимального обратного напряжения на вентильном плече, повторяющихся и неповторяющихся перенапряжений.

Выбираем тиристор Т171-200-11: Т – тиристор, 1 – номер модификации, 7 – код размера под ключ, 1 – штыревого исполнения с гибким выводом, максимально допустимый средний ток в открытом состоянии – 200 А (постоянный ток), 11 – класс (число сотен вольт повторяющегося импульсного обратного напряжения). Данный тиристор используется с охладителем О181-110 длиной 110 мм. Параметры выбранного тиристора приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Параметры тиристора Т171-200-11 с охладителем О181-110

Обозначение	Наименование	Величина
ITAVm	Максимально допустимый средний ток	200 А
URRM	Повторяющееся импульсное обратное напряжение	1100 В
ITSM	Ударный неповторяющийся прямой ток	5500 А
UT0	Пороговое напряжение	1,15 В
rT	Дифференциальное прямое сопротивление	0,001 Ом
TjM	Максимально допустимая температура перехода	125 С
Rthjc	Тепловое сопротивление переход – корпус	0,1 С/Вт
Rthch	Тепловое сопротивление корпус – охладитель	0,03 С/Вт
Rthha	Тепловое сопротивление охладитель – охлаждающая среда	0,9 С/Вт
Z(th)tjc	Переходное тепловое сопротивление переход – корпус при t=10 с	0,09 С/Вт
Z(th)tja	Переходное тепловое сопротивление переход – охлаждающая среда при t=10 с	0,14 С/Вт

4.2. Расчет допустимых токов вентилей в заданных условиях

Максимально допустимый средний ток при заданных условиях работы отличается то указанного в обозначении типа вентиля, так как прибор в конкретной схеме имеет иную продолжительность открытого состояния, различную температуру открытого состояния, различную температуру охлаждающей среды, интенсивность охлаждения и т. п. Поэтому для оценки реальной нагрузочной способности вентиля рассчитывается I_TAVm в заданных условиях по выражению

, (4.1)

где R_thja – тепловое сопротивление переход – охлаждающая среда, С/Вт,

; (4.2)

k_ф – коэффициент формы кривой тока, зависящий от характера нагрузки и схемы преобразователя, равный отношению действующего значения тока к среднему. При прямоугольной форме тока значения k_ф для заданной схемы с =60 k_ф=2,45;

Т_а – температура охлаждающей среды, С, принимаем Т_а=35 С, так как выбранный преобразовательный трансформатор не может эксплуатироваться выше этой температуры,

,

.

Допускаем, что до перегрузки преобразователь работал с номинальным током, тогда допустимый ток перегрузки определяется как

, (4.3)

где T_j – температура перехода в результате нагрева его током предварительной нагрузки, С,

; (4.4)

P_TAV – мощность потерь в вентиле, обусловленная током предварительной нагрузки, Вт,

, (4.5)

где I_TAV – ток вентиля в режиме номинальной нагрузки преобразователя, А,

, (4.6)

где а – число вентилей соединяемых в плече параллельно, предварительно примем а=2.

Тогда по формулам (4.3) – (4.6)

,

,

,

.

Ток короткого замыкания преобразователя

, (4.7)

где е_к.с – напряжение короткого замыкания, эквивалентное сопротивлению питающей системы с мощностью к. з. S_к.з.с,

, (4.8)

,

.

Ударное значение тока к. з.

, (4.9)

.