1.4. Выбор силовых элементов преобразователя

Типовая мощность трансформатора может быть определена по выражению

, (1.7)

где – коэффициент, характеризующий отношение мощностей в идеальном выпрямителе и зависящий от схемы выпрямления (см. табл. 1.1);

– коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное снижение напряжения питающей сети;

– коэффициент, учитывающий отклонение формы анодного тока от прямоугольной;

– коэффициент запаса, учитывающий падение напряжения в вентилях, обмотках трансформатора и дросселей (реакторов) и за счет коммутационных процессов.

Необходимое фазное напряжение вторичной обмотки согласующего трансформатора

(1.8)

где – коэффициент, характеризующий отношение напряжений в идеальном выпрямителе и зависящий от схемы выпрямления (см. табл. 1.1).

Линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора .

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора

(1.9)

где – коэффициент, характеризующий отношение токов в идеальном выпрямителе и зависящий от схемы выпрямления (см. табл. 1.1).

По полученным данным выбирается трансформатор при выполнении условий

, ,

и определяются параметры силовой цепи с учетом технических данных трансформатора.

Активное и индуктивное сопротивления трансформатора, приведенные к вторичной обмотке, определяются по формулам:

Таблица 1.1.

Основные соотношения для идеальных выпрямителей.

(1.10)

где K - коэффициент трансформации;

- потери короткого замыкания;

- номинальные ток и напряжение фазы первичной обмотки трансформатора;

- напряжение короткого замыкания.

Активное сопротивление сглаживающего дросселя предварительно может быть принято равным

(1.11)

где - число фаз трансформатора.

Эквивалентное активное сопротивление преобразователя может быть определено по выражению

(1.12)

где - эквивалентное активное сопротивление, учитывающее снижение выпрямленного напряжения из-за коммутационного процесса в преобразователе.

Имеющиеся теперь данные позволяют проверить выбранный трансформатор по условиям обеспечения необходимой величины напряжения вторичной обмотки трансформатора. Для этого необходимо найти среднее значение э.д.с. преобразователя при номинальном токе нагрузки

С учетом возможного падения напряжения сети U_с на 5% и ограничения минимального угла регулирования преобразователя должны выполняться условия

(1.13)

Для выбора управляемых вентилей - тиристоров необходимо определить среднее значение тока, протекающего через вентиль при максимальном (пусковом) токе I_dH нагрузки,

(1.14)

где - коэффициент, характеризующий отношение токов в идеальном выпрямителе и зависящий от схем выпрямления (см. табл. 1.1).

Максимальное обратное напряжение на вентиле

(1.15)

где - коэффициент, характеризующий соотношение между и в зависимости от схемы выпрямления (см. табл. 1.1).

Найденные значения и , используются для выбора вентилей преобразователя. При этом должны выполняться следующие условия:

• средний ток через вентиль не должен превышать предельного тока выбираемого вентиля при соответствующей температуре его корпуса или типа охладителя и заданных условий охлаждения, т.е.

(1.16)

• максимальное обратное напряжение на вентиле не должно превышать рекомендуемого рабочего напряжения U_p, величина которого определяется классом вентиля по напряжению {см. табл. 1.2), т.е.

(1.17)

Таблица 1.2

Рекомендуемое рабочее напряжение вентилей

Класс	Up, B			Класс	Up, B
	Диоды	Тиристоры	Симисторы		Диоды	Тиристоры	Симисторы
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	65 135 200 270 335 400 470 530 600 670	80 160 240 320 400 480 560 640 720 800	90 175 255 350 440 530 615 725 795 880	11 12 13 14 16 18 20 22 24 26	740 800 870 940 1070 1200 1340 1470 1600 2000	880 960 1040 1120 1280 1440 1600 1760 1920 2080	- - - - - - - - - -

Электротехническая промышленность России выпускает большое разнообразие тиристоров на различные токи и классы по напряжению. Наиболее распространенные типы тиристоров, применяемые в силовых схемах управляемых выпрямителей, приведены в табл. 1.3.

Индуктивность сглаживающего дросселя, включаемого последовательно с якорной обмоткой двигателя, выбирается из условий обеспечения непрерывного тока двигателя в заданном диапазоне нагрузок (от до ) и ограничения пульсаций мгновенного значения выпрямленного тока до 3-5% от . Кроме того, сглаживающий дроссель должен обеспечивать ограничение тока через вентили при коротком замыкании на стороне постоянного тока

Величина граничного тока преобразователя в общем случае определяется выражением

где - круговая частота питающей сети;

р - число пульсаций преобразователя за период питающей сети.

Тогда необходимая для получения заданного граничного тока индуктивность

Для трехфазной мостовой схемы при частоте питающей сети =50 Гц (величина с^-1) число пульсаций р=6. Необходимая индуктивность при этом

(1.18)

Индуктивность анодной цепи L_a=2X_a/ω_c, а при отсутствии анодных реакторов X_a=X_TP. Индуктивность цепи выпрямленного тока

Требуемая индуктивность сглаживающего дросселя

(1.19)

Для снижения нагрева и улучшения процесса коммутации двигателя с помощью сглаживающего дросселя ограничивают пульсации выпрямленного напряжения, которые могут быть представлены в виде суммы гармонических составляющих с частотами, кратными числу пульсаций преобразователя р.

Таблица 1.3