150651 (621311), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

U > U_Н на 12,7 В, следовательно выбранный трансформатор обеспечивает необходимое напряжение на двигателе.

Ток, потребляемый двигателем при максимальной перегрузке:

,

.

Вторичный ток трансформатора при заданной перегрузке в течение 2 с:

, (14)

.

Допустимый вторичный ток трансформатора в течение 10 с при перегрузке 150%:

, (15)

.

Трансформатор выдержит, так как ток перегрузки (I_2П) и время его действия (2 с) ниже допустимых значений (283А < 410 А; 2 с < 10 с).

Среднеквадратичное значение вторичного тока трансформатора I_2СКВ определяется за цикл по значениям вторичных токов во время установившихся нагрузок и перегрузок, соответствующих графикам нагрузки (рис. 1). Для двухкомплектного преобразователя:

,(16)

.

Среднеквадратичный ток I_2СКВ меньше номинального I_2Н (124 А < 164 А). Таким образом, трансформатор удовлетворяет всем требованиям. Переход на трансформатор меньшей мощности невозможен, так как ток перегрузки близок к предельному значению.

3. ВЫБОР ТИРИСТОРОВ

3.1 Предварительный выбор тиристоров

Максимальная величина обратного напряжения, прикладываемого к тиристору, U_amax определяется при максимальном напряжении сети U_cmax. Для трёхфазной мостовой схемы:

, (17)

где .

;

.

Импульсное рабочее напряжения тиристора в закрытом состоянии U_DWM и импульсное рабочее напряжение U_RWM должны быть больше U_{a max} ,

U_DWM = U_RWM > 335,6 В (условие 1).

Значения U_DWM и U_RWM связаны с повторяющимся импульсным напряжением в закрытом состоянии U_DRM и повторяющимся импульсным обратным напряжением U_RRM соотношениями:

U_DWM = 0,8^. U_DRM ; U_RWM = 0,8^. U_RRM;(18)

Из условия 1:

.

При сгорании предохранителей, защищающих тиристоры, на них возникают перенапряжения, которые прикладываются к тиристорам. Максимальное напряжение на тиристоре U_{a пер} при этом достигает (1,5…2) U_{a max} .

Неповторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии U_DSM и неповторяющееся импульсное обратное напряжение U_RSM должны с коэффициентом запаса K_S = (1,2…1,4) превышать напряжение U_{a пер} (условие 2),

U_DSM = U_RSM = (1,5…2)^.K_S^. U_{a max},(19)

U_DSM = U_RSM = 469,8 В.

Значения неповторяющихся импульсных напряжений U_DSM и U_RSM связаны со значениями повторяющихся импульсных напряжений U_DRM = U_RRM коэффициентами, определяемыми заводами-изготовителями:

U_DSM = K_НЕП ^. U_DRM ; U_RSM = K_НЕП ^. U_RRM; (20)

В данной работе примем K_НЕП = 1,12. Тогда по формуле (20) повторяющееся импульсное напряжение

Округлив это значение в большую сторону, с учетом условий 1 и 2 примем

Средний ток вентиля при перегрузке:

(21)

.

Максимально допустимый средний ток I_TAV при заданных условиях работы связан с предельным током I_TAVm рядом коэффициентов, учитывающих эти условия:

I_TAV = K_λ^.K_f^.K_T^.K_v^.I_TAVm , (22)

Где K_λ – коэффициент, учитывающий отличие угла проводимости от 180 град. эл. и отличие формы тока от синусоидальной; при прямоугольной и трапецеидальной форме тока с углом проводимости, близким 120 град. эл., можно принять K_λ = 0,8;

K_f – коэффициент, учитывающий влияние частоты; при частоте 50 Гц K_f = 1;

K_T – коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды T_a; при T_a < 40°C можно принять K_T = 1;

K_v – коэффициент, учитывающий скорость охлаждающего воздуха; при номинальной скорости K_v = 1, при естественном охлаждении без обдува K_v снижаетсядо 0,25…0,4.

Значения неповторяющихся импульсных напряжений U_DSM и U_RSM связаны со значениями повторяющихся импульсных напряжений U_DRM = U_RRM коэффициентами, определяемыми заводами-изготовителями:

U_DSM = K_НЕП ^. U_DRM ; U_RSM = K_НЕП ^. U_RRM; (20)

В данной работе примем K_НЕП = 1,12. Тогда по формуле (20) повторяющееся импульсное напряжение

Округлив это значение в большую сторону, с учетом условий 1 и 2 примем

Средний ток вентиля при перегрузке:

(21)

Максимально допустимый средний ток I_TAV при заданных условиях работы связан с предельным током I_TAVm рядом коэффициентов, учитывающих эти условия:

I_TAV = K_λ^.K_f^.K_T^.K_v^.I_TAVm , (22)

Где K_λ – коэффициент, учитывающий отличие угла проводимости от 180 град. эл. и отличие формы тока от синусоидальной; при прямоугольной и трапецеидальной форме тока с углом проводимости, близким 120 град. эл., можно принять K_λ = 0,8;

K_f – коэффициент, учитывающий влияние частоты; при частоте 50 Гц K_f = 1;

K_T – коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды T_a; при T_a < 40°C можно принять K_T = 1;

K_v – коэффициент, учитывающий скорость охлаждающего воздуха; при номинальной скорости K_v = 1, при естественном охлаждении без обдува K_v снижаетсядо 0,25…0,4.

Зная требуемый ток тиристора в режиме перегрузки, можно найти предельный ток I_TAVm и предварительно выбрать тип тиристора.

, (23)

.

По [1] выбираем тиристор типа Т133-400 (охладитель О143-150 ). Параметры тиристора приведены в таблице 3.

Таблица 3. Параметры тиристора типа Т161-160

3.2 Выбор предохранителей и проверка тиристоров на токи короткого замыкания

При расчёте аварийных токов обычно используют относительные единицы, принимая за базу амплитуду установившегося тока трёхфазного короткого замыкания I_m:

, (30)

где K_{с max} учитывает возможное повышение напряжения сети.

Рисунок 4. Амплитуда ударного тока и интеграл предельной нагрузки в относительных единицах при внутреннем КЗ тиристорного преобразователя по трёхфазной мостовой схеме

По зависимости относительного значения амплитуды ударного тока I_*уд при внутреннем коротком замыкании от параметров трансформатора (рис.4) определим I_*уд=0,9 (при ).

Тогда амплитуда тока короткого замыкания:

, (31)

.

Тепловое воздействие на вентили преобразователя характеризуется интегралом предельной нагрузки .

По зависимости относительного значения интеграла предельной нагрузки от параметров трансформатора (рис. 4) определим W_* = 0,41^.10^-4 (при ).

Интеграл предельной нагрузки:

, (32)

.

Ударный неповторяющийся ток тиристора в открытом состоянии (в соответствии с табл. 3) I_TSM = 4 кА.

По значению ударного тока I_TSM может быть определён защитный показатель –значение интеграла от квадрата ударного прямого тока синусоидальной формы за время полупериода напряжения сети:

, (33)

Из сравнения видно, что тиристор не выдерживает ударный ток: I_TSM < I_уд; W_T > W. Необходима установка предохранителей.

Проведём предварительный выбор предохранителя. Номинальное линейное напряжение на вторичной стороне трансформатора U_2Л = 205 В. Действующее значение тока через тиристор:

(34)

Выбранный предохранитель типа ПП57-3137 на номинальное напряжение 220 В, номинальный ток 100 А с плавкой вставкой на 100 А [1] обеспечивает защиту тиристоров от тока короткого замыкания. Тем не менее, применим параллельное соединение двух тиристоров. При этом действующее значение тока, протекающего через тиристор при токе I_у:

(35)

Где К_в – число параллельно соединенных вентилей;

При перегрузке действующее значение тока через тиристор при параллельном соединении:

(36)

По времятоковым характеристикам видно, что плавкая вставка выдержит эту перегрузку в течение более 10 мин, что значительно больше заданного времени (t_П = 2 с). Таким образом, выбранная плавкая вставка обеспечивает работу преобразователя при заданных нагрузках.

Проверим условие защиты тиристора на токи короткого замыкания. Действующее значение первой полуволны тока короткого замыкания при внутреннем коротком замыкании:

, (37)

Тогда по характеристикам для интеграла отключения и тока, ограниченного предохранителем [1] найдем при I₀ = I_уд.д: W_пр = 0,9^.10⁴ А^2.с; I_пр = 4 кА.

Учитывая, количество параллельно включенных вентилей n_в и коэффициента неравномерности распределения токов по вентилям К_В, получим:

Максимальная амплитуда аварийного тока через «здоровый» тиристор, которая ограничивается предохранителем, не должна превышать допустимый ударный ток:

Характеристики

Список файлов курсовой работы