4 Выбор тиристоров роторного и статорного коммутаторов двигателя

Надежная и безаварийная работа тиристорного электроприво­да во многом зависит от правильного выбора тиристоров. Этот вы­пор заключается в определении необходимого класса вентиля и его номинального тока.

Для рассматриваемой схемы электропривода (рисунок 1.1), исходя из специфики его работы, тиристоры следует выбирать помаксимальным значениям токов, прямых и обратных напряжений, имеющих место при работе асинхронного двигателя.

Выбираемый для коммутатора тиристор должен выдерживать амплитудное значение напряжения, прикладываемое к тиристору в прямом и обратном направлении, то есть

, (4.1)

где - действующее значение напряжения, прикладываемое к ти­ристору, В.

Допустимый ток тиристоров может быть найден из выражения

, (4.2)

где - номинальный средний ток тиристора, А;

- коэффициент, характеризующий условия охлаждения;

- коэффициент, характеризующий допустимую степень загрузки тиристора

при различной температуре окружающей среды;

- коэффициент, характеризующий загрузку вентиля в зави­симости от угла

проводимости.

Коэффициенты в (4.2) приводятся в паспорте или технических условиях на тиристор. В случае интенсивного принудительного охлаждения (предусматривается проектом) .

При температуре окружающей среды до 40-50°С принимается . Для данного подхода к выбору тиристоров рекомендуется принимать.

Если требуется тиристор для напряжения более номинального, применяется их последовательное включение в количестве

, (4.3)

где - расчетное значение напряжения, прикладываемого к ти­ристору, В;

- номинальное значение напряжения, определяемое клас­сом тиристора, В;

-коэффициент, учитывающий неравномерное распределе­ние обратного напряжения между вентилями, равный 0,8-0,9; для симисторов .

Когда ток одного плеча коммутатора превышает номинальный ток одного вентиля, практикуется параллельное соединение тиристоров, число которых в одном плече принимается равным

, (4.4)

где - расчетное значение среднего тока в плече, А;

- коэффициент, учитывающий неравномерное распределе­ние тока между

параллельными ветвями, равный 0,8 в коммута­торах без делителей тока и 0,9 –

для схем с делителями токов; при использовании одного тиристора в ветви

.

Для равномерного распределения обратного напряжения на последовательно включенных вентилях и тока между параллельно включенными вентилями, а также для защиты их от перегрузок по току применяются способы и устройства, описанные в [10-14] и дру­гой специальной литературе.

В основу выбора тиристоров роторного коммутатора по току должно быть положено максимальное значение тока ротора, которое может иметь место в двух случаях: при шунтировании пускового реостата или при максимальном моменте, развиваемом двигателем при разгоне, что зависит от вида нагрузочной диаграммы. В первом случае максимальное значение тока будет равно

, (4.5)

где - максимальное значение тока ротора в момент шунтиро­вания пускового реостата, А;

-значение пускового момента, соответствующего скольжению .

Во втором случае ток находится по формуле (3.9) подстанов­кой в нее величины максимального пускового момента и соответст­вующего ему скольжения при полном сопротивлении цепи ротора.

Из двух полученных значений токов для расчета принимается большее максимальное значение фазного тока ротора, которое мо­жет быть найдено и по токовой диаграмме.

Для принятой схемы включения средний ток тиристора опре­деляется по выражению

, (4.6)

а его расчетное значение как

. (4.7)

В окончательном виде расчетный ток тиристора составит

, (4.8)

где 0,675 - коэффициент схемы;

- коэффициент запаса по току, учитывающий возможноеувеличение движущего момента двигателя на 20-30 %, принимается равным 1,1 - 1,14.

Ток тиристора выбирается из условия по данным таблицы 5 приложения 2, а число параллельно включенных тири­сторов плеча в случае необходимости определяется по (4.4).

Класс тиристора роторного коммутатора устанавливается по приложенному к нему максимально возможному расчетному напря­жению, выражение которого с учетом формулы (4.1) имеет вид

, (4.9)

где - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное

повышение напряжения на зажимах двигателя, принимается равным 1,15 .

Фазное напряжение ротора при одной ступени пускового рео­стата определяется по формуле

. (4.10)

Фазное напряжение ротора при двух ступенях пускового рео­стата определяется по формуле

(4.11)

Подставляя (4.10) в (4.9), получается окончательное выраже­ние расчетного напряжения при одной ступени пускового реостата

. (4.12)

Аналогично, подставляя (4.11) в (4.9), получаются оконча­тельные выражения расчетных напряжений при двух ступенях пус­кового реостата.

Класс тиристора находится из условия по дан­ным таблицы 5 приложения 2. При необходимости количество последовательно включенных тиристоров в плече роторного коммута­тора вычисляется по (4.3).

При выборе тиристоров статорного коммутатора по току мо­жет быть использовано выражение [6, 15]

, (4.13)

где - ток статора, А;

- ток намагничивания статора, принимается равным (0,4-0,8) приведенного

номинального тока ротора, А;

- приведенный ток ротора, А;

-отношение тока намагничивания к приведенному предель­ному току ротора,

принимается равным 0,11-0,13.

Значения приведенных номинального и рабочего токов роторанаходятся соответственно по формулам

;, (4.14)

где - коэффициент трансформации токов.

Коэффициент трансформации определяется как

. (4.15)

Для данного случая рекомендуется принимать и, а ток ротора определять по максимальному его значению, найденному при выборе тиристоров в роторной цепи, по выражению

. (4.16)

Тогда формула (4.13) примет вид

. (4.17)

Расчетное значение среднего тока тиристора при встречно-параллельном включении (рисунок 1.1) или среднего тока симистора (рисунок 1.2) определяется по формуле

, (4.18)

где - коэффициент формы тока в нагрузке.

Так как пуск двигателя осуществляется при практически сину­соидальном токе, то коэффициент формы тока в нагрузке можно принять равным 1,11. Исходя из этого, расчетное значение среднего тока тиристора будет иметь вид

. (4.19)

Класс тиристоров статорного коммутатора устанавливается по напряжению исходя из выражения

, (4.20)

где - коэффициент запаса по напряжению, принимается рав­ным 1,15 .

Выбор типа и класса, а также определение числа последова­тельно и параллельно соединенных тиристоров в одном плече ста­торного коммутатора производится по аналогии с выбором тиристоров для цепи ротора.

Типы охладителей для некоторых типов тиристоров и симисторов приведены соответственно в таблицах 5 и 6 приложения 2.