【文章內容簡介】 T VT5 接成共陰極組，晶閘管 VTVT VT2 接成共陽極組，在電路控制下，只有接在電路共陰極組中電位為最高又同時輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，以及接 在電路共陽極組中電位最低而同時輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管同時導通時， 才構成完整的整流電路。 為了使元件免受在突發(fā)情況下超過其所承受的電壓電流的侵害，在 三相交流電路的交 流側 、直流側及三相橋式整流電路中晶閘管中電路保護有電壓 保護 、電流保護。 主電路的設計 變流變壓器的設計 一般情況下，晶閘管變流裝置所要求的交流供電電壓與電網電壓是不一致的，所以需要變流變壓器，通過變壓器進行電壓變換，并使裝置于電網隔離，減少電網于晶閘管變流裝置的互相干擾。 這里選項用的變壓器的一次側繞組采用△聯(lián)接，二次側繞組采用 Y 聯(lián)接。 S為整流變壓器的總容量， S 為變壓器一次側的容量， 1U 為一次側電壓 , 1I 為一次側電流 , 2S 為變壓器二次側的容量， 2U 為二次側電壓， 2I 為二次側的電流，1m 、 2m 為相數(shù)。 為了保證負載能正常工作，當主電路的接線形式和負載要求的額定電壓確定之后，晶閘管交流側的電壓 2U 只能在一個較小的范圍內變化，為此必須精確計算整流變壓器次級電壓 2U 。 影響 2U 值的因素有： 1) 2U 值的大小首先要保證滿足負載所需求的最大電流值的 maxdI ； 10 2) 晶閘管并非是理想的可控開關元件，導通時有一定的管壓降，用 TV 表示； 3) 變壓器漏抗的存在會產生換相壓降； 4) 平波 電抗器有一定的直流電阻，當電流流經該電阻時會產生一定的電壓降； 5) 電樞電阻的壓降； 綜合以上因素得到的 2U 精確表達式為 m a x2m a x[ 1 ( 1 ) ]%[]100dN a TddKdIU r n UIUICUABI?? ? ???? （ 31） 式中 NU 為電動機額定電壓；20UUA d? ，0ddUUB ?? 及 C 見表 31；NNa URIr ?? ， NI 為電動及額定電流， ?R 為電動機電樞電路總電阻； TnU 表示主電路中電流經過幾個串聯(lián)晶閘管的管壓降； ? 為電網電壓波動系數(shù)，通常取 ? ，供電質量較差，電壓波動較大的情況 ? 應取較小值 ； %KU 為變壓器的短路電壓百分比， 100 千伏安以下的變壓器取 5%?KU ， 100～ 1000 千伏安的變壓器取 % 5 10KU ?? ； maxdI 為 負載電流最大值； maxddNII?? ,? 表示允許過載倍數(shù)。 表 31 變流變壓器的計算系數(shù) 整流電路 單相 雙半波 單相 半 控橋 單相 全控橋 三相 半波 三相 半控橋 三相 全控橋 帶平衡電抗器的雙反星形 02/dA U U? 0/ddB U U?? cos? 1 cos2 ?? cos? cos? 1 cos2 ?? cos? cos? C 22/IdK I I? 1 1 2U 也可以 簡化 為下面公式 2U =（ ） BAUa? （ 32） 其中，系數(shù)（ ）為考慮各種因素的安全系數(shù)， aU 為整流 11 輸出電壓。 對于本設計， 為了保證電動機負載能在額定轉速下運轉 ,計算所得 2U 應有一定的裕量 ,根據經驗所知 ,公式中的控制角 ? 應取 300為宜。 由表 31知： ?? ，?A ， 2330c o sc o s ??? OB ? ， 把已知條件代入式（ 32）可得結果 U2 = (~) UdAεB = (~) 750√3 2?= 411~494V （ 33） 取 U2=447V，則 U1 U2? =380/447= 根據主電路的不同接線方式，由 表 31 查的 22/IdK I I? ，即可得 二次側電流的有效值 22 Id KII ?? （ 34） 從而求出變壓器二次側容量 2 2 2 2S mU I? （ 35） 一次相電流有效值 21 II ? /? ?21/UU （ 36） 一次側容量 ?1S 2222 IUmS ? （ 37） 一次相電壓有效值 1U 取決于電網電壓，所以變流變壓器的平均容量為 121 ()2S S S?? 222 IUm? （ 38） 對于本設計 2IK ? , 2m =3 ， 考慮變壓器勵磁電流得 22 Id KII ?? = 2IN KI ??? =780= （ 39） 121 ()2S S S?? 222 IUm?=3447= （ 310） 設計時留取一定的裕量，可以取容量為 1281KVA 的整流變壓器。 整流元件晶閘管的選擇 選擇晶閘管元件主要是選擇它的額定電壓 TMU 和額定電流 )(AVTI 對于本設計采用的是三相橋式整流電路，晶閘管按 1至 6的順序導通，在阻 12 感負載中晶閘管承受的最大電壓 226 2 .4 5RMU U U??， 而考慮到電網電壓的波動和操作過電壓等因素，還要放寬 2～ 3 倍的安全系數(shù)，則晶閘管額定電壓 TMU 計算結果 U M = (2~3)447=2146~3218V （ 311） 取 U M=2400V 。 晶閘管額定電流 )(AVTI 的 有效值大于流過元件實際電流的最大有效值。一般取按此原則所得計算結果的 ～ 2 倍。 已知 ???? max=λIN =780=1170A （ 312） ?? m ax31 dVT II （ 313） 可得晶閘管的額定電流 )(AVTI 計算結果 ?? (A ) = (~2)?? =645~861A （ 314） 取 ?? (A )=700A。 本 設計選用晶閘管的型號為 KP9 70024。 13 4 單元模塊設計 平波電抗器的設計 為了使直流負載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器 dL ，稱平波電抗器。其主要參數(shù)有流過電抗器的電流一般是已知的，因此電抗器參數(shù)計算主要是電感量的計算。 1) 交流側電抗器的選擇 為限制短路電流，所以在線路中應接入一個空心的電抗器，稱為進線電抗器。 2) 直流側電抗器的選擇 直流側電抗器的主要作用為限制直流電流脈動；輕載或空載時維持電流連續(xù)；在有環(huán)流可逆系統(tǒng)中限制環(huán)流；限制直流側短路電流上升率。 限制輸出電流脈動的電感量 mL 的計算 ? ?diddmm ISUfUUL 2322 10? ?? （ 41） 式中 iS 電流脈動系數(shù)，取 5%~20% ，本設計取 10%。 df 輸出電流的基波頻率，單位為 ZH ，對于三相全控橋 300dZfH? 表 41 電感量的相關參數(shù) 電感量的有關數(shù)據 單相全控橋 三相半波 三相全控橋 帶平衡電抗器的雙反星形 mL df 100 150 300 300 最大脈動時的 ?值 090 090 090 090 2/IUdm L LK BL BK jL jK 反并聯(lián)線路 交叉線路 14 輸出電流保持連續(xù)的臨界電感量 L 的計算 L min2 / dL IUK? （ 42） 式中， mindI 為要求連續(xù)的最小負載的平均值， 本設計中 min 5% NII? ； 2U 為變流裝置交流側相電壓有效值。 代入已知參數(shù)，可求得 mL = L = mL 和 L 包括了電動機電樞電感量 DL 和折算到變流變壓器二次側的每相繞組漏電感 BL ，所以應扣除 DL 和 BL ，才是實際的限制電流脈動的電感 maL 和維持電流連續(xù)的實際臨界電感 LaL 。 3102 ??NNDD pnIUKL （ 43） BL =NKB IUUK100 %2 （ 44） 式中 KD 為 計算系數(shù)，對于一般無補償繞組電動機 KD =8～ 12，對于快速無補償繞組電動機 KD =6～ 8，對于有補償繞組電動機 KD =5～ 6，其余系數(shù)均為電動機額定值，這里 KD 取 10； np 為 極對數(shù)，取 np =2。 kU %為 變壓器短路比，一般取為 5% ； BK 為計算系數(shù)，三相全控橋 ? 。 即 DL = BL = 實際 要接入的平波電抗器電感 KL LK = max(Lm， LL) 2 = （ 45） 電樞回路總電感 ?L LΣ = LK +2LB +LD = （ 46） 可取 10mH。 15 保護電路的設計 1) 過電壓保護 通常分為交流側和直流側電壓保護。前者常采用的保護措施有阻容吸收裝置、硒堆吸收裝置、金屬氧化物壓敏電阻。這里采用金屬氧化物壓敏電阻的過電壓保護。 壓敏電阻是有氧化鋅，氧化鉍等燒結制成的非線性電阻元件，它具有