Расчет тиристорного преобразователя

      К_i – коэффициент, учитывающий отклонение формы анодного тока тиристора от прямоугольной. По экспериментальным данным принимается К_i =1,05 – 1,1;

    I_αн – номинальный ток нагрузки, на стороне выпрямленного напряжения. I_αн  = I_лн =105 А. 

    I_2л =0,82·1,5·1,1·105=140В 

            Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора, А,

              ,      

    где:

      К_ТР = – коэффициент трансформации трансформатора 

          К_ТР = = 3,66 

    I_1л =140/3,66 =38,25 А 

          Расчетная типовая  мощность силового трансформатора, кВ·А,

            _,   

где S_T – теоретическое значение типовой мощности трансформатора,

S_T=К_S ·U_αн· I_αн,

      К_S– коэффициент схемы по мощности (табл.3.1);

      I_αн – среднее значение выпрямленного тока, равное номинальному току двигателя; 

    U_αн – среднее значение выпрямленного напряжения, равное номинальному напряжению двигателя. 

      S_T = 1,05·110·105 =12128 В·А 

      S_рас =12127,5·1,1²·1,1²·1,05·1,1·10^-3 =21 кВ·А 

          По полученному  значению расчетной мощности выбирают силовой трансформатор (принимают  ближайший больший по мощности), наиболее близкий по техническим характеристикам расчетному, из условия

    

Из таблицы №1 [15] выбираем трансформатор ТСЗП -25/0,7. данные трансформатора приведены в таблице №4. 

данные трансформатора ТСЗП -25/0,7 

 
 
 

Активное сопротивление  фазы вторичной обмотки трансформатора, Ом, определяется

         ;     (3.5)

      где:

      – полное сопротивление фазы трансформатора в режиме короткого замыкания. 
 

     - напряжение короткого замыкания трансформатора (то напряжение, при котором в режиме короткого замыкания ток трансформатора становится равным току в номинальном режиме).

    

(В) 
 

    где: Uн1– номинальное напряжение трансформатора Uн1=380В

    I_1н –ток первичный трансформатора.

    I_1н= S_н·10^-3 / 3·U_1н

    Где: Sн,U_1н – мощность и первичное напряжение трансформатора

    I_1н =25000 / 3· 380 =38 А

    Активное  сопротивление фазы вторичной обмотки  трансформатора:

    U_к =

20 В

    Активное  сопротивление фазы трансформатора в режиме короткого замыкания, которое  включает в себя активное сопротивление первичной и вторичной обмоток трансформатора.

    R_{фк тр}=Z_{фк тр}∙cosΨ_к

    Где:

    cosΨ_к- коэффициент мощности трансформатора в режиме короткого замыкания

    cosΨ_к =

    cosΨ_к =

0,6 

     R_{фк тр} = 0,52∙0,6=0,31 Ом 
 

Принято считать, что для двухобмоточного  трансформатора (т.е. у которого на фазу приходится две обмотки высокого и низкого напряжения):

R_{ф тр1} = R_{ф тр2} 

Тогда:

R_{ф тр2} =

Где:

К_тр – коэффициент трансформации трансформатора 

К_тр =

3,3

R_{ф тр2} =

= 0,028 Ом

Действующее значение фазного тока вторичной обмотки

I_2фн =

93,1 А

Индуктивность фазы вторичной обмотки, Гн, рассчитывают по формуле:

Х_{фк тр} =

Где:

Z_{фк тр}, R_{фк тр}- полное активное сопротивление обмоток трансформатора 

Х_{фк тр} =

0,4 Ом

Реактивное  сопротивление вторичной обмотки  трансформатора

Х_{фк тр2} =

Х_{фк тр} =

0,04 Ом

L_2фтр =

 
 

L_2фтр =

12,5∙10^-5 Гн 

Индуктивность трансформатора 

L_тр =

Где:

f - частота сети f=50 Гц

L_тр =

13.4∙10^-4 Гн 
 

    2.3  Выбор тиристоров 

     Выбор тиристоров производится по среднему значению тока и максимальному значению обратного напряжения.

Требуемое среднее значение тока I_В тиристора с воздушным охлаждением, с учетом пусковых токов и условий охлаждения, определяется по формуле:

где K_Зi = 2 ¸ 2,5 – коэффициент запаса, учитывающий пусковые токи;

     K_охл – коэффициент, учитывающий условия охлаждения.

     При скорости охлаждающего воздуха V =12 м/с   K_охл = 1; при V = 6 м/с    K_охл = 1,4;

     а при V = 0  К_охл = 2,5;

     I_dн – номинальный ток нагрузки (двигателя);

     m₂ – число фаз вторичной обмотки трансформатора

     I_в =

175 А

     Выбор номинального тока тиристора I_вн осуществляют по условию

     

     Выбираем  тиристор Т – 500 с I_нв = 200 А

Характеристики тиристора приведены в таблице № 5 

         Выбранный тиристор проверяют на устойчивость при коротком замыкании на стороне постоянного тока по формуле

           

     где   – ток короткого замыкания;

     U_K% - напряжение короткого замыкания согласующего трансформатора или сети после токоограничивающего реактора;

15 –  кратность допустимого кратковременного  тока через тиристор.

    I_к =

139,66 =2685 А

15 –  кратность допустимого кратковременного тока через тиристор.

    I_вн = 200 А ≥

= 180 А 
 

    Максимальная  величина обратного  напряжения, прикладываемая к вентилю, определяется по формуле, В,

           U_ВM = K₀U_dн,     

     где K₀ – коэффициент схемы (см. табл. 3).

    U_ВР = 1,05∙110=116 В 

    Расчетное максимальное обратное напряжение на тиристоре, В,

    U_ВРМ = К_U К_α К_R U_ВМ.

    К_u=1,1  K_a =1,1 Kr =1,05

    U_ВРМ = 1,1∙1,1∙1,05∙115,5 = 147 В

    Класс тиристора, характеризующий собой  величину рабочего обратного напряжения, определяют делением U_ВРM на 100 и выбирают с запасом.

    U_ВРМ /100 = 146/100 = 1,4

    Выбираем  тиристор 2 класса 
таблица №5

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2.4 Расчет ударного  тока тиристора  индуктивности и выбор токоограничивающего реактора

В анодные  цепи преобразователей последовательно  с трансформаторами включают реакторы, которые совместно с индуктивностью рассеяния трансформатора ограничивают аварийные токи (действующие значения установившегося тока короткого замыкания), в пределах допустимого

     Допустимый  ударный ток I_УД одного вентиля является одним из  основных параметров тиристора  (см. табл. П З).

     Периодическая составляющая ударного тока, А,

    

^,

     где К_У = 1,3 – ударный коэффициент.

I_п =

3808 А

     Величина  требуемого реактивного сопротивления  в фазе, Ом,

Х_тн =

0,02 Ом

     Требуемая индуктивность фазы, мГн,

    

.

L_ф =

6,3∙10^-5

    Реактивное  сопротивление токоограничивающего  реактора при последовательном соединении со вторичной обмоткой трансформатора, Ом,

    Х_Р = Х_Ф - Х_ФТР ,

    где Х_ФТР - индуктивное сопротивление фазы трансформатора. 
 

    Х_Р = 0,02-0,42 = -0,4 Ом

    Так, как I_кз достаточно ограничивается полным сопротивлением трансформатора, токоограничевающий реактор не требуется. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  2.5  Расчет индуктивности  и выбор сглаживающего  дросселя

    Необходимое значение индуктивности силовой  цепи рассчитывается из условия обеспечения требуемого уровня пульсаций основной гармоники тока нагрузки.

      Требуемая индуктивность цепи выпрямленного  тока, Гн,

                

где  -   i_п %  – допустимый уровень пульсаций основной гармоники тока нагрузки (табл.2.2),