Выбор вентилей управляемого выпрямителя

    Паспортный  ударный неповторяющийся ток  тиристора, взятый из [1, приложение 2], должен быть больше тока, определенного по выражению (7). Предварительно выбрав тиристор из условия, что расчетный параметр "а" в плече должен быть близким очередному большему целому числу, подбором найдём (с последующим округлением):

    

          (8) 

где I_{T уд. пасп.} - паспортный ударный неповторяющийся ток через открытый

    тиристор, А.

    

    

    

    

    

    

    

 

    

>

    7700А > 7550А

Выбираем  тип тиристора Т133- 400 с охладителем О243-150

Таблица 1 Паспортные параметры тиристора Т 133-400

 

1.3. Короткое замыкание при пробое тиристорного плеча.

    При пробое одного из тиристорных плеч выпрямителя возникает внутреннее короткое замыкание, вызывающее динамическую перегрузку оставшихся в работе тиристорных плеч. В расчете предполагается пробой в конце периода коммутации при  a = 0, что соответствует наиболее тяжелому режиму развития внутреннего к.з. в выпрямителе.

    Фактическое значение амплитуды тока к.з. определяется по выражению: 

    

,  А

где I_m - значение тока к.з. на выводах вторичной обмотки трансформатора выпрямителя: 

    

,  А          (9)

где U_2ф - действующее номинальное значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора выпрямителя, кВ;

    К_С -  коэффициент, учитывающий повышение напряжения в питающей сети:

    

    Значения  Х'_а и R'_a определяются по выражениям (4) и (5), где следует принять N₂= 2, т.к. нам и было задано N=2, то X'а и R'а останутся те же.

    

 

    По  графику [1, рис. 2 приложение 1], где в  относительных величинах заданы значения , определяем ;

    Значение  ударного тока одного тиристора I_{T уд.} при этом виде к.з. определяется по выражению (7), где параметр "а" выбран из условия устойчивости тиристоров при к.з. на шинах выпрямленного напряжения (8).

    Расчетное значение I_{T уд.} должно быть меньше паспортного ударного тока тиристора, предварительно выбранного на основе расчета тока к.з. на шинах выпрямленного напряжения. 

    

    

    

    

< ;

    5700 < 7700А 

 1.4. Проверка тиристоров по току рабочего режима.

    Для принятия окончательного решения по количеству параллельно включенных тиристоров в плече выпрямителя  необходимо убедиться в том, что  такое плечо будет работать без перегрузки в длительном рабочем режиме, т.е.: 

    

,

где I_П - средний расчётный ток плеча выпрямителя при номинальной нагрузке

        (Id ном) А,

    К_ПЕР - коэффициент допустимой длительной перегрузки, из задания,  
        К_ПЕР =1,41;

I_Tт - предельный средний прямой ток тиристора для заданных условий    работы;

    К_Н - коэффициент неравномерности распределения тока по тиристорам, 
        К_Н = 0,9.

    Предельный  средний прямой ток тиристора  при заданных условиях работы выпрямителя  рассчитывается по выражению: 

    

 

    где U_Т0 – пороговое напряжение тиристора в открытом состоянии;

К_ф – коэффициент формы тока вентильного плеча в заданной схеме выпрямления,   К_ф = 1,73;

    r_Т – динамическое сопротивление тиристора;

T_jm – максимально допустимая температура р-n перехода (для кремниевого лавинного тиристора T_jm = 140^˚);

    Т_а – температура охлаждающего воздуха,

R – сопротивление стоку тепла от р-n перехода в охлаждающую среду для выбранного тиристора и соответствующего типа охладителя: 

    

,       

где составляющие R являются паспортными параметрами отдельных участков стока тепла, от полупроводниковой структуры в охлаждающую среду.

    Из  полученных значений "а" выбираем наибольшее, при котором исключаются недопустимые перегрузки тиристоров по току во всех режимах работы выпрямителя и структура вентилей не достигнет предельной температуры при заданных условиях охлаждения. 

    

     Из  полученных значений "а" выбираем наибольшее, при котором исключаются недопустимые перегрузки тиристоров по току во всех режимах работы выпрямителя и структура вентилей не достигнет предельной температуры при заданных условиях охлаждения.

     Следовательно, принимаем “a”= 5.

 

     

    2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫХ ТИРИСТОРОВ. 
 

    Количество  тиристоров в последовательной цепочке  должно быть таково, чтобы при заданном рабочем напряжении сети с учетом возможных отклонений, коммутационных и неповторяющихся перенапряжений, максимальное обратное напряжение на любом тиристоре выпрямителя  не превышало бы соответствующего паспортного  параметра тиристора. Число последовательно  соединенных тиристоров в вентильном плече определяется по выражению: 

    

,                  (10) 

где U_пл.мах – максимальное значение обратного напряжения, воздействующего на вентильное плечо в заданной схеме выпрямителя с учетом бросков и колебаний напряжения в сети, В

U_{Т повт} – паспортное значение допустимого обратного напряжения на тиристоре,        U_{Т повт} = 1800В.

К_HU – коэффициент неравномерности распределения напряжения по тиристорам,      К_HU = 0,8.

    Величина  U_{пл. мах} определяется с учетом коммутационных перенапряжений: 

    

, 

где U_{в мах} – максимум обратного напряжения в заданной схеме выпрямителя при номинальном напряжении сети;

k_γ  –   коэффициент, показывающий отношение величины коммутационного перенапряжения к максимальному обратному напряжению, k_γ = 1,05;

    К_с –   колебание напряжения в сети,

    Количество  последовательно включенных тиристоров должно быть проверено по условию  воздействия неповторяющихся бросков  перенапряжения. 

    

, 

    где U_{d ном} - номинальное выпрямленное напряжение, В

    k_UН –  коэффициент амплитуды неповторяющегося напряжения,

К_{Н .} – коэффициент неравномерности распределения напряжения по тиристорам, К_Н. = 0,9

    U_Тнеп – паспортное значение неповторяющегося напряжения тиристора,

    U_{Т неп} =U_{Т повт}∙(1 + 20%) ;

    Из  полученных значений " b" выбираем наибольшее. 

    

 

    

    

    

 

    

 
 
 
 

    3.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО КОЛИЧЕСТВО ТИРИСТОРОВ 

    Количество  тиристоров выбранного типа, необходимое  для комплектования выпрямителей подстанции, определяется по формуле: 

    

 
 

    4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РЕЗИСТОРОВ И 
КОНДЕНСАТОРОВ. 
 

    Как при параллельном, так и последовательном соединении тиристоров требуется применение дополнительных средств выравнивания прямых и обратных напряжений на закрытых тиристорах. Одним из наиболее распространенных способов выравнивания напряжения на закрытых последовательно соединенных  тиристорах является шунтирование их активными сопротивлениями.

    Сопротивление шунтирующего резистора определяется по формуле:

    

       

где   b – число последовательно включенных тиристоров в вентильном плече;

U_{Т повт} – паспортное значение допустимого повторяющегося обратного напряжения на тиристоре, В;

U_{пл. мах} – наибольшее обратное напряжение, воздействующее на тиристорное плечо в заданном преобразователе, В;

I_об –    повторяющийся обратный ток в закрытом тиристоре (паспортный параметр), мА; 

    Мощность  шунтирующего резистора определяется по выражению: 

    

 

где  К_а – коэффициент амплитуды,  К_а =0,5. 

    Для исключения возможности попадания  бросков перенапряжения на закрытые тиристоры дополнительно, в параллель  шунтирующим резисторам, подключаются демпфирующие цепочки  R_д,C_д.  Значение емкости определяется по формуле: