Пример расчета выпрямителя

7 8 9 10 11 12 13

Исходные данные:

Назначение выпрямителя: электропривод.

Выпрямленное напряжение: =220 В.

Мощность выпрямителя: номинальная =120 кВт, максимальная =180 кВт.

Схема выпрямления: с уравнительным реактором (рис. 2,в).

Охлаждение вентилей воздухом: V =6 м/с.

Питающее напряжение: =0,66 кВ.

Мощность короткого замыкания системы: =10 МВ×А.

Коэффициент пульсации: =3,0.

Коэффициент несинусоидальности: =3,0 %.

Рис. 8. Схема 3-фазного выпрямителя

Расчет:

1. Находим мощность силового трансформатора:

S _т=0,5(S ₁+ S ₂)=0,5(1,045 +1,48 )=1,26 =1,26 120=151,2 кВт,

где S ₁, S ₂- мощности первичной и вентильной обмоток трансформатора соответственно.

Трансформатор выбираем из условия S _т> S _н.

Выбрали трансформатор марки ТСЗ-160.

Каталожные данные:

S _т=160 кВ×А, =4,5%. Потери: =710 Вт, =2060 Вт, =2,3%.

2. а) находим средний ток вентильного плеча: = = 136,36 А;

б) находим эффективный ток вентильного плеча: = ×К_з=136,36×3=409,08 А;

в) находим максимальный ток вентильного плеча: =3× =3×136,36=409,08 А.

3. а) Находим эффективное значение установившегося тока короткого замыкания: ,

где – сопротивления внешней сети и трансформатора соответственно, Ом; U _ф2– эффективное значение фазного напряжения на вторичной обмотке трансформатора, В.

Расчет производим по схеме замещения (рис. 3). U _ф2= = =188,03 В.

Коэффициент схемы К_сх находим из следующего выражения:

U_dn = =1,17 U _ф2,

Z _с= = =0,011 Ом; Z _т= = =0,029 Ом.

Для схемы с уравнительным реактором полученное значение Z _т удваивается, так как в режиме КЗ работает только одна половина обмотки трансформатора: Z _т=0,029 2=0,058 Ом.

И окончательно: I _кз= =2725,07 А;

б) находим амплитудное значение тока КЗ: i _кз=2 I _кз=2 ×2725,07=7707,07 А;

в) определение времени срабатывания защиты и её типа: = =18,84>12,

следовательно, защита осуществляется быстродействующими плавкими предохранителями или быстродействующими автоматическими выключателями. Время срабатывания защиты t _сз10 мс.

Если приведенное отношение меньше 12, то защита осуществляется обычными предохранителями и автоматическими выключателями, время срабатывания защиты составляет от 40 до 60 мс.

4. Находим максимальное обратное напряжение на вентильном плече преобразователя:

U_r _max=1,05×1,05× × U _ф₂=2,69 U _ф₂=505,8 В.

Коэффициенты 1,05 вводятся, поскольку по стандартам возможно повышение питающего напряжения на 5 % и в режиме холостого хода преобразователя на его выходе также будет иметь место 5 % превышение напряжения.

5. Выбор типа вентиля: Выбираем вентиль типа Д133-500

Каталожные данные:

Конструктивное исполнение: таблеточный. Выпрямляемый ток: I_d _в=500 А. Эффективный ток: I _эв=1620 А. Номинальное напряжение: U_r =(1,0-4,0) кВ. Ток КЗ: i _кз.а.в=9000 А, при номинальной температуре p-n -перехода Т=140°С. Падение напряжения на вентиле: U _пр=1,2 В. Сопротив-ление: r =57 10 Ом. Обратный ток: I _обр=50 мА.

6. Расчет количества вентилей в плече и схемы их включения:

а) число последовательно включенных вентилей:

n _c= = =0,7, принимаем n _с=1 шт;

б) число параллельно включенных вентилей: из трех условий выбираем большее.

n _п> = =0,82; n _п> = =0,76; n _п> = =0,85, принимаем n _п=1 шт.

7. Выбор выходного фильтра и расчет его параметров: выбираем Г-образный фильтр.

Индуктивность фильтра: L_d = = =0,15 мГн, где R_n _max=3 =3 =4,84 Ом.

Коэффициент пульсации для данной схемы: K _п=5,7.

Круговая частота первой гармоники пульсации выпрямленного напряжения: 2 fn =1884.

Емкость фильтра: C = = =5,45 мФ,

где коэффициент сглаживания s_c = = =1,9,

к_п.вх_,к_п.вых – коэффициенты пульсации напряжения на входе и выходе фильтра соответственно.

8. Расчет параметров входного фильтра:

а) канонические гармоники тока: I ₁ _n = ,

где S_t – мощность трансформатора, U ₁– первичное напряжение трансформатора, n = km +1 – номер гармоники входного тока, зависящий от числа фаз выпрямителя, m – число фаз выпрямителя (3 или 6), k – целое число(1, 2, 3, 4…),

I _{1, 5}= =28,03 A, I _{1, 7}= =20,02 A, I _{1, 11}= =12,74 A,

I _1,13= =10,78 A.

Определим: Z _c^’– сопротивление системы внешней сети, приведенное к входному напряжению, т.е. ко входу трансформатора, где установлены фильтры; К^’_нс – коэффициент несинусоидальности при отсутствии фильтра:

Z ^’_c= = =0,044 Ом, К^’_нс=(1,5-2) =2 =0,032=3,2;