Для уменьшения пульсаций тока ВП и сужения зоны прерывистых токов в якорную цепь двигателя включают сглаживающий реактор.

Требуемая величина индуктивности якорной цепи определяется из равенства /1/

,

где U_{d 1 m} – амплитуда основной гармоники выходного напряжения ВП;

m ₂– кратность пульсаций выходного напряжения;

– допустимое относительное действующее значение основной гармоники выходного тока преобразователя.

Величина напряжения U_{d 1 m} определяется из равенства

U_{d 1 m} = ,

где a - угол регулирования.

При расчете индуктивности L_d следует выбирать значение угла регулирования a, соответствующее номинальному режиму a = a_Н, которое приближенно может быть определено из выражения

a_Н» .

Индуктивность сглаживающего реактора в общем случае определяется по формуле

L _сгл = L_d – L _ур – L_a,

где L_a – индуктивность обмотки якоря двигателя.

Величину L_a находят из выражения

,

где U _Н,W_Н – номинальные напряжение и угловая скорость вращения якоря двигателя;

р – число пар полюсов;

k _Н – коэффициент, равный 0,5…0,6 для некомпенсированных машин и

0,25 для компенсированных машин.

По рассчитанному значению индуктивности L _сгл и току I_{d Н} с учетом заданной перегрузки выбирают типовой, либо приводят перечень исходных данных к проектированию нестандартного сглаживающего реактора.

 

Расчет элементов защиты вентильного преобразователя

Наиболее чувствительными элементами силовой части ВП являются полупроводниковые вентили. Они требуют защиты от токов перегрузки и от перенапряжений, т.к. имеют относительно небольшую перегрузочную способность по этим параметрам.

Защита от аварийных токов

Защита ВП от внутренних к.з. обеспечивается плавкими предохранителями путем согласования их амперсекундных характеристик с амперсекундными характеристиками вентилей. При этом для любого момента времени допустимый ток вентиля I _В должен быть более тока срабатывания защиты I _защ, т.е.

I _В > I _защ,

или

(ò i ² dt)_В > (ò i ² dt)_защ,

где ò i ² dt _В, ò i ² dt _защ – максимально допустимые значения интегралов квадрата

аварийного тока вентиля и устройства защиты, соответственно.

Защита ВП от аварийных токов при внешних к.з. и срывах инвертирования обеспечивается автоматическими выключателями, которые устанавливают в цепях постоянного и переменного токов (рис. 3).

В качестве защитных устройств находят применение автоматические выключатели А3700, ВАТ-42, ВАТ-46, а также быстродействующие предохранители ПНБ-5, ПП-57, и другие /6,10,17,18/.

Значение интеграла ò i ² dt _В определяется по формуле

ò i ² dt _В = 0,5 I ² t _И,

где I - значение ударного тока вентиля при заданной длительности перегрузки t _И=10мс /7,8/.

На интервале срабатывания автоматических выключателей при внутренних к.з. и к.з. в цепи нагрузки ограничение токов выполняют соответственно, входные линейные, сглаживающий и уравнительный реакторы.

Наряду с рассмотренными, в ВП применяют быстродействующие устройства защиты по управляющему электроду, сдвигающие импульсы управления к границе инверторного режима при появлении в силовых цепях аварийных токов.

 

3.6.2. Защита от перенапряжений

При коммутационных и аварийных режимах на вентиль действуют кратковременные периодические и однократные перенапряжения, для ограничения которых применяют специальные защитные устройства.

Для защиты от внешних перенапряжений, возникающих при включении и отключении преобразовательного трансформатора, применяют вспомогательный диодный выпрямитель, нагруженный на RC контур (рис. 3).

Параметры элементов C 1, R 1, R 2 определяют по формулам /5/

C ₁» (Ф),

R ₁» , (Ом),

R ₂× C ₁ = (1 … 3)c,

где i _m% - величина тока холостого хода трансформатора в процентах.

Если в ВП используется нестандартный трансформатор, значение его тока холостого хода можно взять равным току холостого хода серийно выпускаемого трансформатора той же мощности /6, 10, 16/.

Расчетная мощность резисторов R 1 и R 2 определяется, соответственно, из выражений

P ₁» ,

P ₂» .

Для защиты вентилей от коммутационных перенапряжений, вызванных накоплением носителей в полупроводниковой структуре, параллельно вентилям включают защитные RC цепочки (R 3 – C 2 на рис. 3), параметры которых выбирают в пределах

С ₂ = (0,25 … 1) мкФ,

R ₃ = (10 … 30) Ом.

Причем большие значения емкости и меньшие значения сопротивлений соответствуют ВП большей мощности.

Расчетная мощность резистора R 3 выбирается в пределах

Р 3» (100 … 200) С ₂× U ²_RRM.

На основе расчетных значений емкостей конденсаторов, сопротивлений резисторов, их мощности и рабочих напряжений производится выбор этих элементов из справочных данных /14, 15/. При расчете рассмотренных в данном разделе элементов можно пользоваться также методикой, изложенной в /10/.