Вибір схеми тиристорного перетворювача

2. Вибір схеми тиристорного перетворювача

Тиристорні перетворювачі поділяють:

-  за призначенням: для живлення якірних кiл та обмоток збудження;

-  за виконанням: реверсивні та нереверсивні.

Основними параметрами є:

-  номінальна випрямлена напруга (U_dn);

-  номінальний струм (I_dn).

Обираємо схему тиристорного перетворювача відповідно до завдання на курсовий проект. Обираю трифазну нульову схему. Така схема ТП наведена на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 - Нульова схема тиристорного перетворювача

До складу тиристорного перетворювача входять:

-  силовий трансформатор або струмообмежувальний реактор (в даному випадку струмообмежувальний реактор відсутній);

-  силовий блок (напівпровідникові вентилі);

-  згладжуючий реактор (при живленні якірних кіл постійного струму);

-  блок керування та захисту;

-  комутаційна апаратура;

-  система охолодження (при >100 А).

Живлення тиристорних перетворювачів потужністю більш, ніж 1кВт здійснюється від трифазної мережі змінного струму.

Залежно від співвідношення напруги мережі та потрібної для роботи двигуна випрямленої напруги, підключення перетворювача до мережі здійснюється через струмообмежувальний реактор або через силовий трансформатор. Для даного навантаження ми використовуємо силовий трансформатор. Така схема наведена на рисунку 2.2.

Рисунок 2.2 – Схема підключення тиристорного перетворювача до живильної мережі через силовий трансформатор

При застосуванні перетворювача для тиристорного живлення якірного ланцюга у вихідний ланцюг включається дросель, що згладжує, для забезпечення режиму безупинного струму . Така схема наведена на рисунку 2.3.

Рисунок 2.3 - Робота тиристорного перетворювача на якір двигуна постійного струму

Тиристорний перетворювач має захисти (рис. 2.4):

-  від внутрішніх коротких замикань (КЗ) - за допомогою швидкодіючих запобіжників FU, увімкнених з тиристором послідовно;

-  від КЗ на стороні змінного і постійного струмів - за допомогою автоматичного вимикача Q1 на вводі;

-  від КЗ в колі навантаження - за допомогою вимикача Q2;

-  від перенапруг - за допомогою "RC-кіл", увімкнених паралельно тиристорам, і "RC-фільтра", який підключений на вході перетворювача.

Рисунок 2.4 - Захист тиристорного перетворювача від перенапруги і коротких замикань

3. Розрахунок параметрів силового трансформатора

Розрахункове значення напруги  трансформатора, який живить трифазний ТП під час його роботи на якір двигуна постійного струму в зоні безперервних струмів, з урахуванням необхідного запасу напруги в силовому колі, визначається за формулою:

 , (3.1)

де  – розрахунковий коефіцієнт, що характеризує відношення напруги  у залежності від типу схеми. ();

– коефіцієнт запасу за напругою, що враховує можливе значення напруги мережі до . ();

– коефіцієнт запасу за напругою, що враховує неповне відкриття вентилів при максимальному керуючому сигналі. ();

– коефіцієнт запасу за напругою, що враховує спад напруги в обмотках трансформатора, власний опір вентиля та перекриття анодів. (=1,05);

– максимальна випрямлена напруга ТП.

 В .

Розрахунок лінійної напруги :

 . (3.2)

Розрахункове значення струму вторинної обмотки трансформатора:

А , (3.3)

де - коефіцієнт схеми, який характеризує відношення струмів  (К_СХ =0,577);

 - коефіцієнт, що враховує відхилення форми струму вентилів від прямокутника, =1,05;

- номінальний випрямлений струм перетворювача, приймається рівним номінальному струму якоря двигуна .

Коефіцієнт трансформації трансформатора:

 . (3.4)

Діюче значення струму первинної обмотки дорівнює:

А . (3.5)

Розрахункова потужність трансформатора:

, (3.6)

де  - коефіцієнт схеми, який характеризує співвідношення потужностей.

.

Складаємо таблицю специфікації за отриманими даними.

Таблиця 3.1 – Специфікація трансформатора для ТП

Sн, кВ×А	Первинна обмотка		Вторинна Обмотка		Перетворювач
	UЛ,В	I1Ф,А	UФ,В	I2Ф,А	Ud,В	Idн, А
5,305	380	7,12	149,36	18,121	110	29,91

Трансформатор не є необхідним элементом для живлення тиристорного перетворювача, у випадку, якщо напруга мережі і выпрямлена напруга близько співвідносяться один з одним. У цьому випадку підключення тиристорного перетворювача до живильної мережі виробляється через струмообмежувальний реактор.

Якщо потрібного трансформатора не вдалося підібрати серед серійно виготовлених, то підготувати придатний трансформатор не важко на базі серійного, якщо перемотати витки на його вторинній обмотці.

Напівпровідниковий перетворювач з трансформатором має значні габарити і масу, а також високу вартість.