1.13.2 Внешнее короткое замыкание управляемого выпрямителя
В отличие от рассмотренных процессов в неуправляемом выпрямителе, в управляемом выпрямителе момент начала возникновения аварийного тока в тиристоре при коротком замыкании определяется не только моментом перехода фазного напряжения в положительную область, а также моментом подачи управляющих импульсов, рисунок 1.13.6. Так как угол коммутации зависит от коммутируемого тока при больших значениях аварийного тока создается дополнительный сдвиг момента отпирания тиристора. В момент подачи очередного импульса, например на тиристор VS4, при проводящих VS1, VS2, VS3, его включение будет зависеть от работы всей схемы. Так при глухом КЗ непосредственно на шинах включением VS4 создается режим «двойного перекрытия», то есть одновременной работы сразу четырех вентилей. При меньшей нагрузке, что может иметь место при удаленном КЗ тиристор VS4 не включится до окончания коммутации тока с тиристора VS1, на тиристор VS3. В этом случае при управлении узкими импульсами включение тиристора VS4 может задержаться до прихода второго импульса.
Рис. 1.13.6.
В зависимости от момента возникновения КЗ возможны три случая развития аварии:
1. Возникновение аварии в момент коммутации при трех работающих тиристорах и развитие трехфазного КЗ.
2. Возникновение аварии во внекоммутационный период работы тиристоров. Аварийный ток будет определяться в течение первой полуволны моментом начала аварии, а далее паданием напряжения на индуктивных элементах питающей сети в интервале коммутации.
3. При включении преобразователя на короткое замыкание в течение первой полуволны аварийного тока. В этом случае потери в интервале коммутации отсутствуют, и ток будет больше, чем в пункте 2.
В первом случае,
аварийный процесс развивается также
как в неуправляемом выпрямителя.
Аварийные токи могут быть вычислены по
тем же выражениям, с учетом, что
.
Очевидно, что аварийные токи будут
меньше чем в неуправляемом выпрямителе.
Рассмотрим случай включения выпрямителя на короткое замыкание с минимальным углом управления, рисунок 1.13.7. Так как управляющие импульсы одновременно подаются на два тиристора, в первый момент времени возникает двухфазное короткое замыкание, например через тиристоры VS1 и VS6.
Рис.1.13.7.
В контуре короткого замыкания:
.
С учетом
,
ток КЗ описывается выражением:
Если за время протекания этого тока устройства защиты блокируют подачу управляющих импульсов, то выпрямитель отключится при спаде тока до нуля. Если же за 60 эл. гр. этого не произойдет, то вследствие подачи очередного управляющего импульса, включится тиристор VS2 и произойдет трехфазное короткое замыкание. Ток в тиристоре VS6 будет снижаться, а в тиристорах VS1, VS2 возрастать под действием линейного напряжения UAC. После снижения тока тиристора VS6 до нуля трехфазное короткое замыкание снова перейдет в двухфазное и ток будут проводить тиристоры VS2, VS1.
Рис. 1.13.8.
При наличии защиты с блокированием подачи управляющих импульсов аварийный процесс будет продолжаться до перехода через нуль токов тиристоров VS1, VS2. При отсутствии такой защиты двухфазные и трехфазные короткие замыкания будут чередоваться. На рисунках 1.13.8 а, б приведены кривые мгновенных токов для обоих случаев.
Рис. 1.13.9.
На рисунке 1.13.9 приведены зависимости, характеризующие тепловое воздействие аварийного тока. Как видно из кривых, блокирование подачи импульсов снижает амплитуду ударного тока короткого замыкания почти в 1.5 раза, а коэффициент теплового воздействия в три раза. Кроме того, блокирование подачи управляющих импульсов локализует аварию в цепи ограниченного числа тиристоров, которые пропускали ток.