Проверка спп по максимальному току

Расчет и выбор СПП

Выбор СПП по току

Выбираем диоды и тиристоры для нормального режима работы нормальных условий охлаждения, которые характеризуются следующими параметрами:

-частота напряжения питающей сети, f = 50 Гц;

-коэффициент формы тока, Кф =1,57;

-угол проводимости вентиля, (3=180°);

-температура окружающей среды, Та=40°С;

-скорость охлаждающего воздуха, V=6м/с

Для выбора СПП рассчитывается номинальный ток нагрузки , А по формуле

 

(1.1)

 

где Рн - номинальная мощность двигателя, Вт;

- номинальное напряжение на якоре двигателя, В;

- номинальный КПД двигателя, %.

 

Подставим значения в формулу (1.1)

 

= 36,36 А

 

Зная величину номинального тока якоря, можно рассчитать средний ток вентиля , А.

(1.2)

Подставим значения в формулу (1.2)

= 14 78 А

Также действующее значение тока через вентили , А по формуле

(1.3)

 

Подставим значения в формулу (1.3)

= 23 2 А

 

 

Тиристоры выбираем по среднему значению тока через вентиль ,А по формуле

(1.4)

 

где - коэффициент запаса по рабочему току. Принимаем = 1 1;

- коэффициент запаса, учитывающий отклонение условий охлаждения и режима работы вентиля от нормальных. Принимаем = 1 1.

 

Подставим значения в формулу (1.4)

 

= 17 88 А

 

Выбираем тиристор Т122-20 [ ]

 

Проверка СПП по максимальному току

 

Для проверки правильности выбора тиристора произведём перерасчёт максимального тока в прямом направлении ,А по формуле

 

(1.5)

 

где - пороговое напряжение открывания тиристора, В;

r_T - динамическое сопротивление в открытом состоянии, Ом;

Tj_m - максимальная температура перехода, °С;

Та - температура окружающей среды, °С;

-установившееся сопротивление переход-среда, °С/Вт.

 

Сопротивление переход - среда °С/Вт определяем по формуле

 

(1.6)

 

где - тепловое сопротивление переход-корпус, °С/Вт;

- тепловое сопротивление корпус - контактная поверхность ох-ладителя, °С/Вт;

 

- тепловое сопротивление контактная поверхность охладителя- охлаждающая среда, °С/Вт. Принимаем ⁼ 2,1°С/Вт.

 

Подставим значения в формулу (1.6)

 

0,90 + 0,20 + 2,1= 3,2 Ом

 

Подставим значения в формулу (1.5)

 

 

= 14,86 А

 

Проверка выполнения условия

 

(1.7)

 

где - коэффициент запаса по рабочему току.

 

Подставим значения в условие (1.7)

 

1 1 17,88 ≤ 14,86

19,7 14,86

 

Прибор считается выбранным по току верно, если выполняется условие (1.7), т.к условие (1.8) не выполняется, то необходимо выбрать тиристор с большим средним значением тока через вентиль ,А [ ].

 

Выполним проверку по максимальному току для тиристора Т132-50.

 

Выполним расчёт в соответствии с формулой (1.6)

 

0,50 + 0,20 + 2,1 = 2,8 Ом

 

Выполним расчёт в соответствии с формулой (1.5)

 

 

= 22 А

 

Считается, что прибор по току выбран правильно, т.к. выполняется условие (1.7)

1 1 17,88 ≤ 22

19,7 ≤ 22

 

В процессе эксплуатации преобразователей СПП могут подвергаться рабочим и аварийным перегрузкам по току. Например, в преобразователях, используемых в электроприводе, токовые рабочие перегрузки возникают в переходных режимах работы (пуск, торможение, наброс нагрузки выше номинальной). Если через прибор в номинальном режиме работы преобразователя протекает максимально допустимый ток, то рабочие перегрузки недопустимы, так как температура перехода имеет максимально допустимое значение. Выбор приборов по току осуществляется с учетом коэффициента запаса. Поэтому в номинальном режиме работы преобразователя температура перехода ниже максимально допустимой и прибор может быть перегружен током, превышающим номинальный в течение определенного времени, за которое температура перехода достигнет максимально

 

допустимого значения. Очевидно, что чем больше значение тока перегрузки, тем меньше время, за которое температура перехода достигает максимально допустимого значения и, наоборот.

Из вышесказанного следует, что для обеспечения нормальной работы преобразователя в режимах рабочей перегрузки необходимо для выбранных по току СПП осуществить их проверку по перегрузочной способности.

 

Выбор СПП по напряжению

СПП должны выдерживать определенные напряжения, прикладываемые к ним как в прямом, так и в обратном направлениях. В полупроводниковом преобразователе СПП подвергаются воздействию рабочего напряжения и перенапряжений.

Рабочее импульсное напряжение (в преобразователях с естественной коммутацией синусоидальное) или рабочее постоянное напряжение (в преобразователях с искусственной коммутацией) определяется напряжением источника питания. Номинальное значение и допустимые отклонения этого напряжения известны и не могут быть произвольно изменены.

Перенапряжения разделяют на повторяющиеся и неповторяющиеся. Повторяющиеся перенапряжения определяются действием схемы преобразователя и возникают, например, при коммутации СПП. Неповторяющиеся перенапряжения определяются внешними по отношению к преобразователю причинами, например, срабатыванием коммутационной или защитной аппаратуры в схеме преобразователя или внешней цепи, а также грозовыми электрическими разрядами.

Величины перенапряжений в схеме зависят от параметров силовой цепи преобразователя и заранее неизвестны. Предвидимые перенапряжения, прикладываемые к СПП в схеме, могут быть уменьшены по величине с помощью устройств ограничения перенапряжений. Полное снятие перенапряжений в большинстве схем нецелесообразно, так как приводит к чрезмерному увеличению массы и габаритов устройств ограничения перенапряжений, а также потерь мощности в них. На практике выбирают СПП, имеющий запас классификационного значения напряжения по отношению к максимальному значению рабочего напряжения, прикладываемого к СПП в схеме. Уровень запаса выбирают из условий получения приемлемых массы и габаритов устройств ограничения перенапряжений и приемлемой мощности потерь в них. В качестве классификационного значения напряжения, приводимого в справочных материалах, принимают повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии Udrm. В, Udrmуказывается в справочных данных в обозначении вентилей соответствующей цифрой класса прибора по напряжению и равно числу сотен вольт.

 

Выбор СПП по напряжению осуществляется по формуле

 

(1.15)

 

где - повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии, В;

- коэффициент запаса по рабочему напряжению. . Принимаем ;

- максимальное значение рабочего напряжения, прикладываемого к СПП в схеме, В.

 

 

Максимальное значение напряжения, прикладываемого к тиристору в схеме определяется по формуле

 

Um = Umn Kсх (1.16)

 

где Umn - амплитуда напряжения вторичной обмотки трансформа- тора, В;

Kсх - коэффициент схемы, который для однофазной мостовой схемы равен Kсх = 0 9

Выполним расчёт в соответствии с формулой (1.16)

 

Амплитуда напряжения вторичной обмотки трансформатора определяется по формуле

Umn = (1.17)

 

Выполним расчёт в соответствии с формулой (1.17)

 

Umn =

 

Подставим значения в соответствии с формулой(1.15)

 

0,825 140 ≤ 1200

115 5 1200

 

По неравенству (1.15) выбирается тиристор Т132-40-2 класса по напряжению.

Далее производится окончательный выбор силовых СПП. Технические характеристики выбранного тиристора представлены в таблице 1.1.

 

Таблице 1.1- Параметры тиристора Т132-50

Название параметра	Обозначение, размерность	Значение параметра
Повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии	, В	100-1200
Максимально допустимый средний ток в открытом состоянии	, А
Ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии		0,90

 

Продолжение таблицы 1.1

Максимально допустимая температура перехода
Пороговое напряжение		1,03
Дифференциальное сопротивление в открытом состоянии		4,6
Повторяющий импульсный ток в закрытом состоянии
Тепловое сопротивление переход-корпуса	/Вт	0,5

 

Расчёт элементов защиты

Переходные процессы в цепях преобразователя электрической энергии часто сопровождается перенапряжениями, основными их которых являются перенапряжения, обусловленные внутренними процессами в полупроводниковых приборах в моменты коммутации тока; коммутационные перенапряжения возникающие в моменты отключения внешних цепей с индуктивностями перенапряжения, вызванные резонансными явлениями в преобразователях; внешние перенапряжения, поступающие из питающей сети. Перенапряжения могут привести к электрическому пробою приборов, вызывающему, как правило, возникновением коротких замыканий.

Защитные RC-цепи предназначены для ограничения скорости нарастания напряжения и снижения перенапряжений на вентилях схемы. Для защиты СПП от аварийных токов используют анодные реакторы, которые ограничивают ток короткого замыкания на уровне, не превышающем ударный ток Iуд прибора.

Точный расчёт RC-цепей достаточно сложен и требует учёта ряда факторов применения вычислительной техники. Параметры RC-цепи определяется компромиссным решением с учётом достаточного ограничения уровня напряжения разрядного тока защищенного конденсатора в момент включения вентиля при максимальном угле регулирования.

Параметры RC-цепей, защищающий полупроводниковые приборы о внутренних перенапряжений, можно определить ориентировочно.

 

Емкость конденсатора С,Ф определяется по формуле

 

С (2.18)

где - максимальный обратный ток тиристоров, А;

- максимальный ток через тиристор в прямом направлении, А;

- максимальное обратное напряжение, прикладываемое к тиристору в схеме, В.

 

Подставим числовые значения в формулу (2.18)

 

С 0 001 пФ

Сопротивление резистора R,Ом RC-цепи определяется по формуле
R = (2.19)

Подставим числовые значения в формулу (2.19)

 

R = = 200 кОм

Мощность резистора Р, Вт RC-цепи определяется по формуле

Р = ∙ (2.20)

Подставим числовые значения в формулу (2.20)

 

Р = 1200 0 006 = 7 2 Вт

Исходя из значений ёмкости защитных конденсаторов и значений Сопротивления и мощности резисторов, выбираются RC-цепи.

 

 

Расчет и выбор СПП

Выбор СПП по току

Выбираем диоды и тиристоры для нормального режима работы нормальных условий охлаждения, которые характеризуются следующими параметрами:

-частота напряжения питающей сети, f = 50 Гц;

-коэффициент формы тока, Кф =1,57;

-угол проводимости вентиля, (3=180°);

-температура окружающей среды, Та=40°С;

-скорость охлаждающего воздуха, V=6м/с

Для выбора СПП рассчитывается номинальный ток нагрузки , А по формуле

 

(1.1)

 

где Рн - номинальная мощность двигателя, Вт;

- номинальное напряжение на якоре двигателя, В;

- номинальный КПД двигателя, %.

 

Подставим значения в формулу (1.1)

 

= 36,36 А

 

Зная величину номинального тока якоря, можно рассчитать средний ток вентиля , А.

(1.2)

Подставим значения в формулу (1.2)

= 14 78 А

Также действующее значение тока через вентили , А по формуле

(1.3)

 

Подставим значения в формулу (1.3)

= 23 2 А

 

 

Тиристоры выбираем по среднему значению тока через вентиль ,А по формуле

(1.4)

 

где - коэффициент запаса по рабочему току. Принимаем = 1 1;

- коэффициент запаса, учитывающий отклонение условий охлаждения и режима работы вентиля от нормальных. Принимаем = 1 1.

 

Подставим значения в формулу (1.4)

 

= 17 88 А

 

Выбираем тиристор Т122-20 [ ]

 

Проверка СПП по максимальному току

 

Для проверки правильности выбора тиристора произведём перерасчёт максимального тока в прямом направлении ,А по формуле

 

(1.5)

 

где - пороговое напряжение открывания тиристора, В;

r_T - динамическое сопротивление в открытом состоянии, Ом;

Tj_m - максимальная температура перехода, °С;

Та - температура окружающей среды, °С;

-установившееся сопротивление переход-среда, °С/Вт.

 

Сопротивление переход - среда °С/Вт определяем по формуле

 

(1.6)

 

где - тепловое сопротивление переход-корпус, °С/Вт;

- тепловое сопротивление корпус - контактная поверхность ох-ладителя, °С/Вт;

 

- тепловое сопротивление контактная поверхность охладителя- охлаждающая среда, °С/Вт. Принимаем ⁼ 2,1°С/Вт.

 

Подставим значения в формулу (1.6)

 

0,90 + 0,20 + 2,1= 3,2 Ом

 

Подставим значения в формулу (1.5)

 

 

= 14,86 А

 

Проверка выполнения условия

 

(1.7)

 

где - коэффициент запаса по рабочему току.

 

Подставим значения в условие (1.7)

 

1 1 17,88 ≤ 14,86

19,7 14,86

 

Прибор считается выбранным по току верно, если выполняется условие (1.7), т.к условие (1.8) не выполняется, то необходимо выбрать тиристор с большим средним значением тока через вентиль ,А [ ].

 

Выполним проверку по максимальному току для тиристора Т132-50.

 

Выполним расчёт в соответствии с формулой (1.6)

 

0,50 + 0,20 + 2,1 = 2,8 Ом

 

Выполним расчёт в соответствии с формулой (1.5)

 

 

= 22 А

 

Считается, что прибор по току выбран правильно, т.к. выполняется условие (1.7)

1 1 17,88 ≤ 22

19,7 ≤ 22

 

В процессе эксплуатации преобразователей СПП могут подвергаться рабочим и аварийным перегрузкам по току. Например, в преобразователях, используемых в электроприводе, токовые рабочие перегрузки возникают в переходных режимах работы (пуск, торможение, наброс нагрузки выше номинальной). Если через прибор в номинальном режиме работы преобразователя протекает максимально допустимый ток, то рабочие перегрузки недопустимы, так как температура перехода имеет максимально допустимое значение. Выбор приборов по току осуществляется с учетом коэффициента запаса. Поэтому в номинальном режиме работы преобразователя температура перехода ниже максимально допустимой и прибор может быть перегружен током, превышающим номинальный в течение определенного времени, за которое температура перехода достигнет максимально

 

допустимого значения. Очевидно, что чем больше значение тока перегрузки, тем меньше время, за которое температура перехода достигает максимально допустимого значения и, наоборот.

Из вышесказанного следует, что для обеспечения нормальной работы преобразователя в режимах рабочей перегрузки необходимо для выбранных по току СПП осуществить их проверку по перегрузочной способности.