Выбор силовой схемы преобразователя. Высокий КПД, обусловленный незначительным падением напряжения на тиристоре

коэффициент, учитывающий неполное открытие вентилей при максимальном управляющем сигнале ([2], стр. 67);

           –    коэффициент, учитывающий падение напряжения в вентилях и обмотках трансформатора ([2], стр. 67).

Определим типовую мощность трансформатора

,

где:     –    коэффициент запаса

           –  коэффициент типовой мощности преобразователя (табл. 1‑20 [3]);

           –       номинальная мощность двигателя (по заданию).

По табл. 8.5 [4] выбираем трансформатор ТСП‑125/0,7‑УХЛ4 с параметрами, приведенными в таблице 2.1.

Определим максимальное значение выпрямленной ЭДС

,

где      – номинальное фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора.

Поскольку , трансформатор подходит.

Таблица 2.1

Параметры трансформатора

Параметр	Значение
Номинальная мощность , кВт	117
Номинальное напряжение первичной обмотки (линейное) , В	380
Номинальное напряжение вторичной обмотки (линейное) , В	410
Номинальный ток вторичной обмотки , А	164
Потери холостого хода , Вт	520
Ток холостого хода , %	4
Мощность короткого замыкания , Вт	2700
Напряжение короткого замыкания , %	5,8

Определим параметры обмоток трансформатора ([5], стр. 231):

–  полное сопротивление фазы обмотки

;

–  активное сопротивление фазы обмотки

;

–  индуктивное сопротивление фазы обмотки

;

–  индуктивность фазы обмотки

,

где      –              угловая скорость напряжения сети

,

           –  частота напряжения сети.

2.2.  Тиристоры

Для расчета среднего тока тиристоров определим номинальный ток двигателя

,

где      –          номинальный КПД двигателя (по табл. 10.11 [6]).

Теперь определим средний ток тиристора

,

где      –        схемный коэффициент ([3], табл. 1-20).

Максимальная величина обратного напряжения ([2], стр. 71)

,

где        отношение максимального обратного напряжения на вентиле к выпрямленной ЭДС ([2], табл. 2.1).

Поскольку кратковременный допустимый ток через тиристор не должен превышать 15-кратного значения номинального тока ([2], стр. 71), рассчитаем ток при коротком замыкании на стороне постоянного тока

.

Таким образом номинальный ток тиристора должен удовлетворять условию

.

По табл. 2 [7] по прямому току открытого состояния и обратному напряжению выбираем тиристор 2T171‑250‑7 с параметрами, приведенными в таблице 2.2.

2.3.  Уравнительные реакторы

Рассчитаем индуктивность уравнительных реакторов для ограничения уравнительного тока на уровне 10 % от номинального тока двигателя ([3], стр. 133)

,

,

где:     –   коэффициент действующего значения уравнительного тока (по рис. 1‑158 [3]);

           – амплитуда фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора.

Таким образом реакторы L1, L2 в силовой схеме (рис. 1.1) должны иметь индуктивность

.

Таблица 2.2

Параметры тиристора

Параметр	Значение
Максимальный ток открытого состояния , А	250
Температура корпуса , ºC	85
Наибольшее мгновенное значение обратного напряжения и напряжения в закрытом состоянии , В	700
Наибольший импульсный ток в открытом состоянии , А	6000
Наибольшее значение скорости нарастания напряжения в закрытом состоянии ,	100…1000
Наибольшее значение скорости нарастания тока в открытом состоянии ,	100
Максимальная температура перехода , ºC	125
Ток включения , мА	700
Ток удержания , мА	300
Отпирающий постоянный ток управления , мА	200
Отпирающее постоянное напряжение управления , В	3,5
Время включения , мкс	25
Время выключения , мкс	63…250

2.4.  Сглаживающий дроссель

Амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения равна ([3], стр. 131)

где:     –      угол регулирования, принятый согласно рекомендациям [3], стр. 132;

           –           номер гармоники, имеющей наибольшую амплитуду ([3], стр. 131);

           –          количество пульсаций выпрямленного напряжения за период напряжения сети ([3], стр. 131).

Приняв, что действующее значение тока основной гармоники не должно превышать 5 % () от тока двигателя ([3], стр. 132), определим значение индуктивности цепи выпрямленного тока

.

Поскольку полученное значение индуктивности мало по сравнению с индуктивностью уравнительных реакторов, то установка сглаживающего дросселя не требуется.

Рассчитаем индуктивность цепи выпрямленного тока исходя из условия ограничения зоны прерывистого тока ([3], табл. 1‑30)

где  –                допустимое значение граничного тока (по заданию 8 % от номинального)

.

Таким образом установка дополнительного дросселя для ограничения зоны прерывистых токов не требуется.

2.5.  Расчет и выбор силовой коммутационной и защитной аппаратуры

2.5.1.  Расчет и выбор RC-цепочек

Для ограничения скорости нарастания прямого напряжения на тиристорах используем RC‑цепочки, включенные параллельно каждому тиристору. Выбираем резистор с сопротивлением ([8], стр. 63) 18…51 Ом – 47 Ом. Определим постоянную времени цепочки

и требуемую емкость конденсатора

.

Выберем конденсатор емкостью 0,022 мкФ.

2.5.2.  Расчет и выбор предохранителей

Для выбора предохранителей по номинальному току рассчитаем ток во вторичной обмотке при номинальной нагрузке

,

где      – схемный коэффициент действующего значения тока [6], табл. 1‑20;

Рассчитаем амплитудное значение базового тока короткого замыкания