 |
Расчёт токов и напряжений. Выбор тиристоров и охладителей
|
|
|
|
Основными элементами преобразователя являются трансформатор и группа тиристоров. При расчёте из всех параметров трансформатора будем учитывать только индуктивности его обмоток, обусловленные наличием потоков рассеяния; принимаем, что ток холостого хода трансформатора равен нулю.
2.1. Выбор минимального значения угла управления
amin=100.
2.2. Номинальное и максимальное значение угла управления
(2.1,2.2)
где К1,К2 - коэффициенты;
anomrad - номинальное значение угла управления;
amaxrad - максимальное значение угла управления;
(2.3,2.4)
где Upitlin=380 в - напряжение питания линейное;
DUpitlin=10 % - пределы изменения линейного напряжения питания.
Получено К1=0.9; К2=1.1; anom=27.585; amax=36.317.
2.3. Выбрано относительное напряжение Ud0=0,65.
2.4. Выпрямленный ток в относительных единицах
(2.5)
2.5. Электродвижущая сила (ЭДС) выпрямителя
, (2.6)
где Udnom=Ud+DUa
Принято DUa=6 В.
Получено Ed=301,538 В.
2.6. Амплитудное значение фазной ЭДС на вторичной стороне трансформатора:
(2.7)
Получено E2mf=182,31 В.
2.7 Индуктивное сопротивление
Ом (2.8)
где Id=100 А - ток в нагрузке;
Получено Xg=0,746 Ом
2.8. Угол коммутации
(2.9)
Получено gном=37,979°.
2.9. Наибольший выпрямленный ток короткого замыкания (КЗ)
(2.10)
Получено Idkz=244,3 А.
2.10. Действующее значение первой гармоники тока вторичной обмотки трансформатора
, (2.11)
|
|
|
где 
, (2.12)
где 
(2.13)
(2.14)
Получено I2f1=76,62 A.
2.11. Действующее значение токов вторичных обмоток трансформатора, соединённых по схеме «звезда»
(2.15)
Получено I2f=77,223 А.
2.12. Коэффициент трансформации трансформатора
(2.16)
Получено Ktr=1,702.
2.13. Действующее значение токов первичных обмоток трансформатора, соединённых по схеме «звезда»
(2.17)
Получено I1f=45,375 А.
2.14. Полная мощность трансформатора
(2.18)
Получено S=29,864 кВт.
2.15. Угол сдвига первой гармоники входного тока относительно фазной ЭДС:
(2.19)
Получено f=48,588°.
2.16. Активная мощность на входе выпрямителя
(2.20)
Получено Р=19,6 кВт.
2.17. Коэффициент мощности выпрямителя
(2.21)
Получено К=0,656.
2.18. Среднее значение анодного тока
(2.22)
Получено Iasr=33,33 А.
2.19. Максимальное значение анодного тока Iam=Id=100 A.
2.20. Действующее значение анодного тока
(2.23)
Получено Ia=94,578 А.
2.21. Скорость спада анодного тока в момент выключения вентиля
(2.24)
dIadQ =94,578 А/мкс
2.22. Анодное напряжение в момент включения вентиля
(2.25)
|
|
|
Получено Uaon=146,221 В.
2.23. Анодное напряжение в момент выключения вентиля
(2.26)
Получено Uaoff=287,485 В.
2.24. Максимальное значение обратного анодного напряжения
(2.27)
Получено Uarm=-315,77 В.
2.25. Все расчеты проведены для значений Ud0 от 0,45 до 0,8 с шагом 0,05. Результаты занесены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Параметры преобразователя при различных значениях Ud0
| Ud0 | Параметры преобразователя | |||||||||||
| Id0 | Ed B | E2mf B | Xg мОм | gnom рад | gnom град | Idkz кA | I21 A | I2f1 A | I2f A | Ktr | ||
| 0,45 | 0,756 | 435,6 | 263,3 | 1990 | 1,076 | 61,6 | 0,132 | 0,563 | 74,55 | 74,33 | 1,18 | |
| 0,50 | 0,669 | 392 | 237,0 | 1576 | 0,975 | 55,9 | 0,149 | 0,503 | 75,13 | 75,05 | 1,31 | |
| 0,55 | 0,583 | 356,3 | 215,5 | 1255 | 0,874 | 50,1 | 0,171 | 0,441 | 75,67 | 75,76 | 1,44 | |
| 0,60 | 0,496 | 326,7 | 197,5 | 979 | 0,77 | 44,14 | 0,202 | 0,378 | 76,16 | 76,48 | 1,57 | |
| 0,65 | 0,409 | 301,5 | 182,3 | 746 | 0,663 | 38,0 | 0,244 | 0,314 | 76,61 | 77,22 | 1,7 | |
| 0,70 | 0,323 | 280 | 169,3 | 549 | 0,55 | 31,5 | 0,309 | 0,249 | 77,03 | 78,0 | 1,83 | |
| 0,75 | 0,236 | 261,3 | 158,0 | 373 | 0,429 | 24,6 | 0,423 | 0,183 | 77,39 | 78,82 | 1,96 | |
| 0,80 | 0,15 | 245 | 148,1 | 221 | 0,295 | 16,9 | 0,668 | 0,116 | 77,69 | 79,71 | 2,1 | |
Продолжение таблицы 2.1
| Ud0 B | Параметры преобразователя | ||||||||||
| I1f A | S кBт | f рад | f град | Р кВт | К | Iа A | Uaon B | Uaof B | Uarm B | ||
| 0,45 | 63,1 | 41,5 | 1,081 | 61,93 |
19,6
| 0,472 | 91,04 | 211,21 | 456,1 | -456,1 | |
| 0,50 | 57,32 | 37,73 | 1,025 | 58,74 | 0,519 | 91,9 | 190,09 | 407,8 | -410,5 | ||
| 0,55 | 52,61 | 34,63 | 0,968 | 55,48 | 0,566 | 92,78 | 172,81 | 364,6 | -373,18 | ||
| 0,60 | 48,68 | 32,04 | 0,909 | 55,11 | 0,612 | 93,67 | 158,41 | 324,8 | -342,8 | ||
| 0,65 | 45,38 | 29,86 | 0,848 | 48,59 | 0,656 | 94,58 | 146,22 | 287,5 | -315,8 | ||
| 0,70 | 42,56 | 28,01 | 0,783 | 44,88 | 0,7 | 95,52 | 135,78 | 251,6 | -293,2 | ||
| 0,75 | 40,14 | 26,42 | 0,714 | 40,92 | 0,742 | 96,53 | 126,73 | 216,1 | -273,7 | ||
| 0,80 | 38,1 | 25,05 | 0,639 | 36,6 | 0,783 | 97,63 | 118,8 | 179,7 | -256,6 | ||
Выбрано относительное напряжение Ud0=0,65 как оптимальное.
2.26. В качестве силовых полупроводниковых приборов выбираем унифицированные низкочастотные тиристоры типа ТБ –113-200 [3]. Которые применяют в цепях постоянного и переменного токов преобразователей энергии. А также в различных силовых электроустановках. Тиристоры обладают параметрами, представленными в таблице 2.2.
Таблица 2.2.
Сравнение полученных параметров с параметрами тиристора ТБ-113-200
| Параметр | Максимальное значение анодного тока, А | Действующее значение анодного тока, А | Скорость спада анодного тока в момент выключения тиристора, А/мкс | Максимальное значение обратного напряжения, В |
| Рассчитанные значения | 100 | 94,578 | -315,77 | 315,77 |
| Справочные значения | 500 | 300-400 | -500 | 600-1200 |
|
|
|
Ввиду отсутствия стандартных охладителей при монтаже тиристоров будут учитываться конструктивные особенности устройства в целом. Надёжный электрический и тепловой контакты обеспечиваются за счёт приложения осевого усилия сжатия 10000±1000 Н. При этом охладитель и система прижима должны обеспечивать равномерное давление по всей площади контактных поверхностей тиристоров. Для улучшения контактного соединения тиристоров с охлаждающим элементом используется смазка типа КПТ-8 по ГОСТ 19783-74.
3. Расчёт семейства внешних характеристик.
|
|
|
