Повышение технических характеристик электрической передачи переменного тока, страница 22

     При анализе коммутационных процессов необходимо ис­пользовать полную схему силовой цепи АИН, поскольку расчетные контуры для отдельных этапов интервала коммутации включают в себя как элементы УПК, так и линей­ные тиристоры и обратные диоды. При любой структуре УПК его эквивалентная схема имеет вид, представленный на рис. 4.11.

     Для выключения линейного тиристора  используют энергию, запасенную в коммутирующем конденсаторе , который в момент начала коммутации подключают к вы­ключаемому тиристору (коммутирующий или другой ли­нейный тиристор на рис. 4.11 условно обозначены ключом К). В формировании тока коммутации, как правило, участ­вует еще и коммутирующий дроссель .

     При включении  в цепь рабочего тока линейного ти­ристора можно записать для момента времени  начала комму­тации

     Величина тока , про­текающего через линей­ный тиристор к началу процесса коммутации, мо­жет быть определена на основании соотношений для мгновенных значений фазных токов АИН при подстановке в них вместо значения, соответствую­щего моменту подачи уп­равляющего импульса на коммутирующий (или другой линейный) тиристор. Обычно при анализе процесса коммутации до­пускают, что .

Величина  дол­жна быть выбрана для самого тяжелого нормального режима тягового электро­привода, т. е. для режима пуска.

    В момент време­ни  начинается процесс коммутации, в течение которого линейный тиристор выключается, а об ратный диод включается, создавая цепь перезаряда коммутирующего конденсатора. Для интервала коммутации можно записать следующие уравнения, на основании решения которых можно построить кривые, характеризующие изменения токов и напряжений на элементах АИН:

где — минимальное значение напряжения на комму­тирующем конденсаторе, соответствующее ми­нимальному уровню напряжения в контактной сети;

     Поскольку коммутирующий конденсатор при замыкании ключа  оказывается подключенным параллельно выклю­чаемому тиристору, то . В этом случае мгновен­ное напряжение, прикладываемое к вентилю, должно опре­деляться с учетом максимального уровня напряжения в кон­тактной сети.

Время, предоставляемое линейному тиристору для выклю­чения:

     Максимальное значе­ние  будет при  т. е. в режиме холостого хода АИН:

     Минимальное значение представляемого тиристору для выключения времени  будет иметь место при пуске ЭПС, осуществляемом при минимальном уровне напряже­ния в контактной сети:

     При этом найденное минималь­ное значение должно быть больше паспортного обязательно.

     В момент времени  к линейному тиристору начинает прикладываться в положительном направлении напряжение , максимально возможная скорость нарастания ко­торого:

     В этом случае, если максимальная скорость нарастания прямого напряжения превышает критическое значение этой скорости для тиристоров данного типа, параллельно тирис­тору устанавливают ограничительную цепочку, состоящую из конденсатора, резистора и диода.

     Начальная скорость нарастания тока в коммутирующем тиристоре (на схеме рис. 4.11 условно обозначенном через )  что заставляет вводить в цепь   этого   тиристора специальный насыщающийся дроссель, параметры которого должны быть выбраны, исходя из допустимой величины скорости нарастания тока   для   тиристоров   данного типа. При этом конструкция дросселя с магнитопроводом должна, с одной стороны, обеспечить ограничение тока через включаемый тиристор до безопасного значения на время задержки включения тиристора и, с другой стороны, обладать минимальными активным и индуктивные, сопротивлениями после включения тиристора,

Число витков обмотки  дросселя находят по соотношению:

где — коэрцитивная сила, определяемая из справочных материалов, А/м;

 — средняя длина магнитной линии магнитопровода (определяют по справочным материалам для стандартных сердечников), м;

— начальный ток, при котором в процессе включе­ния тиристора не наблюдается локальных пробо­ев структуры, А; для силовых тиристоров .

Число витков дросселя и сечение его магнитопровода, выполняемого из материала с прямоугольной петлей гисте­резиса связаны между собой соотношением:

где — время задержки включения тиристора, с  (определяют по данным каталогов на тиристоры);

— напряжение на тиристоре перед началом про­цесса коммутации, В;

— остаточная индукция (определяют по справоч­ным материалам), Т;

  — сечение магнитопровода, м².

     Поскольку коммутирующий конденсатор должен обеспечить надежную коммутацию линейных тиристоров АМН во всех возможных эксплуатационных условиях, величину его емкости определяют на основании соотношения:

     Величину индуктивности  коммутирующего дросселя можно определить в предположении линейного изменения тока через тиристор по следующему соотношению:

причем найденное значение  должно быть уточнено с учетом критической скорости изменения тока для тиристо­ров данного типа.

     Если коммутирующий дроссель выведен из цепи нагруз­ки (цепи рабочего тока линейного тиристора, см. рис. 4.11, б), то процесс выключения тиристора  характе­ризуется диаграммами, приведенными на рис. 4.12, б. В этом случае для момента времени  начала процесса ком­мутации можно записать:

     В колебательный контур перезаряда коммутирующего конденсатора входит также и выключаемый тиристор.

Полагая, как и ранее , запишем для интерва­ла коммутации:

     Тиристор  выключается в момент времени , когда  после чего к нему до момента времени , когда , прикладывается небольшое обратное напряжение, равное падению напряжения на включенном обратном дио­де. Для такого включения коммутирующего дросселя предоставляемое тиристору для восстановления вентильных свойств время:

Максимальное значение этого времени будет при :

а минимальное значение  можно определить по  (4,48), подставляя в него значения  и

Максимальная скорость изменения тока в линейном и коммутирующем тиристорах:

а скорость нарастания прямого напряжения, прикладывае­мого к линейному тиристору: