Расчет индуктивности и выбор уравнительных дросселей

   Особенностью реверсивных тиристорных преобразователей с совместным управлением является одновременная работа двух комплектов преобразователей. Один комплект преобразователя работает в выпрямительном режиме, другой – в инверторном. Из-за различия мгновенных значений напряжения в контуре, образованном вентильными группами, появляется неуравновешенное напряжение, действие которого вызываетток, минующий цепь нагрузки. Этот ток называется уравнительным.

Из-за уравнительных токов преобразователи не имеют зоны прерывистого тока, что определяет однозначность их внешних характеристик и отсутствие скачков напряжения и скорости при переходе из выпрямительного режима в инверторный и обратно.

Но уравнительный ток создает дополнительные потери в вентилях и обмотках трансформатора и в ряде случаев приводит к аварийным режимам. Для ограничения этих токов применяются уравнительные реакторы. Активные сопротивления обмоток трансформатора и уравнительных дросселей практически не влияют на величину уравнительного тока.

Индуктивность уравнительного контура, необходимая для ограничения уравнительного тока, Гн:

 

                                (1.30)

 

где  − амплитудное значение линейного напряжения вторичной обмотки трансформатора для нулевых схем выпрямления; − амплитудное значение линейного напряжения вторичной обмотки трансформатора для мостовых схем;   - расчетный коэффициент, равный 0,65 для трехфазных схем выпрямления с нулевым выводом и 0,18 для трехфазных мостовых схем; f = 50 Гц − частота питающей сети;  − среднее значение уравнительного тока при угле управления 90⁰ (уравнительный ток при этом максимальный), А.

Величина уравнительного тока ограничивается суммарной индуктивностью уравнительных дросселей и индуктивностями рассеяния обмоток трансформатора уравнительного контура. Следовательно, индуктивность уравнительных дросселей, необходимая для ограничения уравнительного тока на заданном уровне:

,                            (1.31)

где α – количество обмоток трансформатора, обтекаемых током (первичная + вторичная).      

Количество уравнительных дросселей и их исполнение зависят от назначения и схемы преобразователя. На схемах, представленных на рисунках1.2.1 и1.2.2, показано максимальное число отдельных магнитно не связанных дросселей, которые могут устанавливаться в реверсивных системах ТП-Д.

Во встречно-параллельной схеме с нулевым выводом (см. рис. 1.2.1 А, рис. 1.2.2 А) имеется один контур уравнительного тока, показанный пунктирной линией.

Во встречно-параллельной мостовой схеме (см. рис. 1.2.2 В) имеется два уравнительных контура. В один контур входят дроссели  и , два присоединенных к ним тиристора и две фазы вторичной обмотки трансформатора.Во второй контур входят дроссели ,  и две обмотки трансформатора, одна из которых является общей для обоих контуров. При применении насыщающихся уравнительных дросселей приходится устанавливать все пять дросселей. Использование не насыщающихся рабочим током уравнительных дросселей позволяет ограничиться только двумя уравнительными дросселями по одному в каждом контуре (например, ,  или , ). При этом нужно учитывать, что ненасыщающиеся уравнительные дроссели имеют лучшие массогабаритные показатели по сравнению с насыщающимися.

В ряде случаев вместо четырёх уравнительных дросселей ставят два двухобмоточных. На одном уравнительном дросселе располагают обмотки  и  а на другом – обмотки , . Обмотки каждого из дросселей включаются встречно, что исключает насыщение магнитопровода током якоря двигателя. Суммарная масса уравнительных дросселей примерно вдвое меньше по сравнению с четырёхдроссельной схемой.

Рис. 1.2.1

В перекрёстных схемах с нулевым выводом (рис. 1.2.1А) вторичные обмотки могут быть включены согласно или встречно. Чаще используется согласное включение.

Как в нулевых, так и мостовых (рис. 1.2.1В и рис. 1.2.2В) перекрёстных схемах имеется только один контур уравнительного тока. Это основное преимущество перекрёстных схем. При этом большие сложность и стоимость трансформатора, а также невозможность бестрансформаторного питания являются недостатками перекрестных схем. Как в нулевой, так и мостовой перекрёстных схемах могут быть использованы насыщающиеся или ненасыщающиеся дроссели.

Индуктивность каждого ненасыщающегося дросселя принимается равной

.                               (1.32)

 

Индуктивность насыщающегося дросселя

 

.                       (1.33)

При использовании частично насыщающихся рабочим током уравнительных дросселей индуктивность каждого принимается

 

,                (1.34)

Уравнительные дроссели выбирают из условий:

 

,                         (1.35)

 

,                             (1.36)

где ,  – соответственно номинальные индуктивность и ток уравнительного дросселя.

Рис. 1.2.2

        

При расчете можно принимать любой вид дросселей – ненасыщающиеся, насыщающиеся и частично насыщающиеся. То есть использовать любую формулу из (1.32, 1.33, 1.34). Необходимо получить данные для всех трех формул, а затем по каталогу подобрать наиболее подходящий типовой номинал.

Технические данные уравнительных дросселей приведены в приложении, таблица П.5. в пояснительной записке привести выписку из таблицы П.5 приложения с техническими данными выбранного дросселя.