Материал: variant-studenta-raschet-silovogo-vypryamitelya_3

где – максимально допустимый неповторяющийся ток диода, кА, выби­рается из справочных данных.

Для окончательного выбора числа параллельных ветвей в плече выпря­мителя, рассчитанные значения _н, _п и _к округляем до целого числа в большую сторону и сравниваем между собой. За число параллельных ветвей а принимаем большее из сравниваемых значений.

Число последовательно соединенных диодов в вентильном плече выпря­мителя, работающего в номинальном режиме,

где U_в.макс – максимальное обратное напряжение на вентильном плече выпрямителя, В, определяется по выражению (4); – допустимое повторяющееся обратное напряжение, выдерживаемое диодом, В, берется из справочных данных на вентиль. Если нет значения в справочнике, то можно взять , где – допустимое повторяющееся импульсное обратное напряжение диода, В, приводимое в справочнике.

Количество последовательно соединенных вентилей в плече, определяе­мое по повторяющемуся коммутационному перенапряжению,

где U_в.макс – максимальное обратное напряжение на вентильном плече вы­прямителя, В, рассчитывается по формуле (4); – коэффициент повторя­ющейся перегрузки по напряжению, приводится в исходных данных; – допустимое повторяющееся импульсное обратное напряжение диода, В, бе­рется из справочника.

Число последовательно соединенных диодов, рассчитанное по неповто­ряющемуся перенапряжению,

где – напряжение выпрямителя в номинальном режиме, В, берется из исходных данных; – коэффициент неповторяющейся перегрузки выпрямителя по напряжению, приводится в исходных для расчета данных; – неповторяющееся обратное напряжение, выдерживаемое диодом, В, берется из паспортных данных. Если в справочнике отсутствует значение , то можно принять

,

где – повторяющееся импульсное обратное напряжение, выдерживаемое диодом, В, (берется из справочника [4]).

Округляем в сторону увеличения до целого значения , , и за число последовательно соединенных диодов выбираем большую из трех величин.

Рассчитав значения и ,следует решить задачу по равномерному распределению токов в параллельно соединенных ветвях вентильного плеча и по равномерному распределению напряжения на последовательно соединенных диодах.

При последовательном соединении диодов обратное напряжение на них распределяется неравномерно вследствие разброса значений внутреннего сопротивления. С ростом температуры неравномерность может увеличиваться.

Для устранения этого явления параллельно каждому диоду подключаются одинаковые резисторы. Сопротивление этих резисторов, кОм,

где – допустимое повторяющееся импульсное обратное напряжение, В, определяется из справочника; а – число параллельных ветвей в вентильном плече; – повторяющийся импульсный обратный ток, мА, берется из справочных данных на диод.

Равномерное распределение тока по параллельно соединенным ветвям достигается путем подбора вентилей с одинаковым значением прямого нап­ряжения.

3 Пример расчёта выпрямителя

3.1. Исходные данные для расчета

Номинальное напряжение выпрямителя - 1200 В

Номинальный ток нагрузки - 1000 А

Напряжение питающей сети переменного тока U_c - 6000 В

Мощность короткого замыкания питающей сети S_к - 20 МВА

Напряжение короткого замыкания трансформатора u_к - 8 %

Коэффициент технологической перегрузки выпрямителя

по току к_п - 2,5

Коэффициент повторяющейся перегрузки выпрямителя

по напряжению к_р - 1,5

Коэффициент неповторяющейся перегрузки выпрямителя

по напряжению к_н - 1,8

Температура окружающей среды Т_а - 45°С

Тип диодов - штыревые

Схема выпрямителя - однофазная мостовая

3.2. Расчет напряжений на элементах схемы выпрямителя

Среднее значение напряжения на выходе выпрямителя в режиме холостого хода

Для покрытия потерь в соединительных шинах и вентилях увеличиваем полученное значение на 1-5 %.

Принимаем = 1300 В.

Действующее значение напряжения на фазе вентильной обмотки транс­форматора

Коэффициент трансформации вентильного трансформатора

Максимальное обратное напряжение на вентильном плече

Используя выражение (7), рассчитываем внешнюю характеристику вып­рямителя U_d = f(I_d) (рисунок 2).

U_d,

Рисунок 2 – Внешняя характеристика выпрямителя

3.3 Расчет токов на элементах схемы выпрямителя

Среднее значение тока вентильного плеча в номинальном режиме

Максимальное значение тока вентильного плеча

Действующее значение тока вторичной обмотки вентильного трансформа­тора

Действующее значение тока первичной обмотки вентильного трансформа­тора

3.4 Выбор вентильного трансформатора

Условная мощность выпрямителя

Типовая мощность вентильного трансформатора

Используя ряд номинальных мощностей трансформаторов (см. приложение А), выпускаемых промышленностью, выбираем трансформатор мощностью

3.5 Выбор типа диода выпрямителя

При определении марки вентиля из справочных данных на предельно до­пустимые значения выбираем для конкретного диода и проверяем его на удовлетворение неравенству

Для рассматриваемого примера можно выбрать диод ВЛ-320, для которого

. Это значение удовлетворяет условию (27).

Выписываем предельно допустимые и характеризующие параметры диода ВЛ-320.

Максимально допустимый средний прямой ток

Повторяющийся импульсный обратный ток

Ударный неповторяющийся прямой ток

Повторяющееся импульсное обратное напряжение

Импульсное рабочее обратное напряжение

Импульсное неповторяющееся обратное напряжение

Пороговое напряжение

Импульсное прямое напряжение

Дифференциальное прямое сопротивление диода

Максимально допустимая температура перехода

Тепловое сопротивление переход-корпус

Переходное тепловое сопротивление переход-корпус

Переходное тепловое сопротивление переход-среда

Тепловое сопротивление

Выбираем для диода ВЛ-320 охладитель ОА-016, для которого тепловое сопротивление охладитель-окружающая среда

Переходное тепловое сопротивление