变流器主电路参数计算和保护环节设计

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1、第三章变流器主电路和保护环节设计直流调速系统根据其基本组成部分，可分为主电路和控制电路两大部分。在系统设计确定主电路的接线方式和系统的控制方案后，就应着手分别对主电路进行参数计算和元件选择，它是系统设计中极其重要的一环。主电路参数计算和元件选择的具体内容是：整流变压器额定参数计算、晶闸管整流元件（或功率晶体管）的选择与联结、晶闸管的保护、电抗器参数的计算。第一节整流变压器额定参数的计算在一般情况下，晶闸管变流装置所要求的交流供电电压与电网供电电压是不一致的，并考虑尽可能减少电网和晶闸管装置间的相互干扰，要求晶闸管主电路与电

2、网隔离，所以需配置整流变压器。计算整流变压器额定参数时，首先根据整流电路的型式和负载所要求的整流电压取值过高，则晶闸管运行时的控制角过大，会造成直流电压谐波分量增大，功率因数变坏，无功功率增加；若选择过低，则有可能在控制角为时整流桥输出的直流电压仍达不到负载要求的额定值。整流变压器参数的计算，首先根据整流电路的型式和负载所要求的整流电压和整流电流，计算二次电压、二次电流和一次电流，进而计算其一次、二次容量、及平均计算容量S。最后根据上述数据选用现有电力变压器系列产品或自行设计。一、二次侧相电压变压器二次测相电压的计算公式为

3、31在要求不太精确的情况下，可由简化式确定：式中，为变流装置的最大整流输出电压（）；为整流变压器内阻和平波电抗器之和（）；为电动机额定电流（）；为主电路中电流经过几个串联晶闸管的正向压降（）；为时与之比，见表3-1；为电网波动系数，通常取；为最小控制角，一般可逆系统，不可逆系统；为线路接线方式系数，见表3-1；为变压器短路电压比，以下，取，以上；为变压器二次实际工作电流与二次额定电流之比。表3-1几种整流线路变压器电压计算系统电路型式AC电路型式AC单相全波0.90.707三相半波1.170.866单相桥式0.90.707

4、三相桥式2.340.531表3-2整流变压器计算参数线路型式负载性质单相半波电阻性负载0.450.6372.683.483.08电感性负载0.451.1411.111.571.34单相全波电阻性负载0.91.271.251.751.5电感性负载0.91.411.111.571.34单相半控桥电阻性负载0.90.91.231.231.23电感性负载0.911.111.111.11单相全控桥电阻性负载0.90.91.231.231.23电感性负载0.911.111.111.11晶闸管在负载侧的单相桥式电阻性负载0.90.91.

5、231.231.23电感性负载0.911.111.111.11三相半波电阻性负载1.171.731.241.511.38电感性负载1.171.731.211.481.34三相半控桥电阻性负载2.341.221.951.051.05电感性负载2.341.221.051.051.05三相全控桥电阻性负载2.341.221.051.051.05电感性负载2.341.221.051.051.05双反星形带平衡电抗器电阻性负载1.173.401.051.511.28电感性负载1.173.461.051.481.263131二、二次测

6、相电压和一次测相电压对不同型式的整流线路，变压器二次、一次电流有效值、与负载电流的关系见表3-2。如三相全控桥式电路有，；三相零式电路，，。为变压器匝数比（）。三、变压器容量计算变压器二次容量、一次容量、平均计算容量（视在容量）分别为式中，和为整流变压器一次侧、二次侧的相数。例3-1某晶闸管直流调速系统，其电动机的额定值为，，，采用三相全控桥式整流电路供电，电网电压波动系数，变压器短路电压比，管压降，，，变压器和平波电抗器的电阻不计。电网相电压，试确定整流变压器各额定参数。解：查表3-1得，，，，，忽略时有：31所以变压器

7、电压比为：二次侧相电流：一次侧相电流：二次容量：一次容量：平均计算容量：由表3-2可直接求出变压器的额定参数。第二节主电路器件的计算与选择正确合理地选择晶闸管元件是保证主电路可靠运行的重要条件之一。所谓正确合理地选择元件，系指晶闸管元件额定电流（通态平均电流）和额定电压一定要考虑合适的电流储备和电压储备系数，通常称安全系数。从设计和使用的经验来看，其安全系数应适当选大些，以保证系统工作可靠，特别是对某些生产上的关键设备更应如此。一、整流元件的额定电压式中，为晶闸管元件的额定电压（V）；为晶闸管元件在电路中实际承受的最大电压

8、（V）。对于不同型式整流电路的示于表3-3内，表中为整流变压器二次侧相电压有效值。31二、整流元件额定电流式中，为晶闸管的额定电流（A）；为计算系数，示于表3-3内；为最大负载电流。表3-3整流元件的最大峰值电压和额定电流的计算系数整流主电路单相半波单相双半波单相桥式三相半波三相桥式带平衡电抗器的双反星