Расчет и выбор силового трансформатора

Управляемый выпрямитель (рис. 1) подключается к судовой сети через силовой трансформатор. Применение трансформатора обусловлено необходимостью согласования напряжения питающей сети с напряжением двигателя, а также ограничения скорости нарастания прямого тока вентилей в коммутационных процессах. Кроме того, он своим сопротивлением позволяет понизить токи короткого замыкания при внутренних и внешних повреждениях в выпрямителе. Для отдельных судовых электроприводов, где не требуется согласование напряжений сети и нагрузки, применяются токоограничивающие реакторы.

Рис. 1. Схема трехфазного управляемого мостового выпрямителя

Исходными данными для расчета трансформатора являются напряжение, ток нагрузки и выбранная схема преобразователя. Расчет начинается с предварительного определения вторичного фазного напряжения трансформатора. Точное определение его затруднено, так как в начальной стадии расчета неизвестны падения напряжения на отдельных элементах силовой схемы. Учитываются эти падения с помощью соответствующих коэффициентов, значения которых приведены в табл. 1.

Действующее значение фазного напряжения вторичной обмотки равно:

U_2ф = k_U· , (1)

где - коэффициент (табл.1), равный отношению напряжения вторичной обмотки силового трансформатора к среднему значению выпрямленного напряжения .

Напряжение условного холостого хода управляемого выпрямителя с учетом колебания напряжения сети определяется выражением

, (2)

где - учитывает возможное снижение напряжения сети (обычно принимают = 1,05 - 1,1);

- среднее значение выпрямленного напряжения;

, , - падения напряжения на активных сопротивлениях сглаживающего и уравнительного реакторов, силового трансформатора;

- коммутационное падение напряжения;

- среднее падение напряжения на тиристорах.

Таблица 1. Основные параметры управляемых выпрямителей

Схема выпрямления	f ог m = —— f с	U2ф —— Udo	Uв. обр —— Udo	I 2ф —— I d	I в —— I d	I в.ср —— I d	I в.max —— I d	Sт —— P d	Кп
Двухфазная нулевая		1,11	3,14	0,785	0,785	0,5	1,57	1,48	0,67
Двухфазная мостовая		1,11	1,57	1,11	0,785	0,5	1,57	1,23	0,67
Трехфазная нулевая		0,855	2,09	0,587	0,577	0,33	1,21	1,37	0,25
Трехфазная мостовая		0,428	1,045	0,817	0,577	0,33	1,045	1,045	0,057

Примечания: m - кратность пульсаций в кривой выпрямленного напряжения;

- частота основной гармоники выпрямленного напряжения;

- частота напряжения питающей сети;

, - средние значения выпрямленного напряжения и тока;

- максимальное значение обратного напряжения на тиристоре;

, - действующие значения фазного напряжения и тока вторичной обмотки трансформатора;

, , - действующее, среднее и максимальное значения токов через тиристор;

- расчетная мощность трансформатора;

- средняя выпрямленная мощность;

- коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения.

В связи с тем, что в начальной стадии расчета еще не выбраны трансформатор, тиристоры, сглаживающий дроссель и уравнительный реактор при предварительном оп­ределении составляющих данного выражения следует принимать:

1) максимальное среднее значение выпрямленного напряжения определяется номинальным напряжением на якоре двигателя:

= U_Н;

2) падение напряжения на активных сопротивлениях сглаживающего и уравнительного реакторов, трансформатора можно определить приближенно:

; (3)

; (4)

; (5)

3) коммутационное падение напряжения

, (6)

где - напряжение короткого замыкания силового трансформатора;

А - коэффициент, определяемый схемой выпрямления (для трехфазных нулевой схемы А = 0,87, мостовой - А = 0,5).

Необходимое напряжение на вторичной обмотке трансформатора

; . (7)

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора без учета коммутационных режимов и пульсаций:

, (8)

где - номинальный ток двигателя.