Рекомендуемая нагрузка диодов и тиристоров.

Выбор СПП следует проводить так, чтобы при всех возможных режимах и условиях его работы в пределах требований технических условий на преобразователь значение любого воздействия на СПП, приведенное (пересчитанное) к классификационным условиям, не превышало допустимое классификационное значение соответствующего параметра СПП.

По каждому параметру между его допустимым значением и значением фактического воздействия на СПП по данному параметру, приведенному к классификационным условиям, должен иметься определенный запас при всех возможных в эксплуатации условиях и режимах.

Запас по каждому параметру СПП выбирают из условия получения требуемых технико-экономических показателей ПУ в целом, при этом выбранный СПП будет иметь параметры, при которых обеспечиваются приемлемое значение мощности потерь в СПП и достаточная перегрузочная способность его по основным воздействиям, а устройства ограничения дополнительных воздействий не слишком громоздки.

Примеры деления ПУ по технико-экономическим показателям:

а) преобразователи с минимальной мощностью потерь при эксплуатации. К ним относят преобразователи для ЛЭП постоянного тока и межсистемных связей, для возбуждения турбо- и гидрогенераторов, для питания электролизных ванн, для тяговых подстанций железнодорожного и городского электрифицированного транспорта, а также переключатели ступеней под нагрузкой для мощных трансформаторов, регулирующие напряжение в электросистемах и у потребителей;

б) преобразователи, требующие экономичности производства. К ним относят бытовые электроприборы, зарядные устройства для аккумуляторов, тиристорные контакторы малой и средней мощности, автотракторные выпрямители, выпрямительные установки малой мощности;

в) высоконадежные преобразователи. К ним относят установки гарантированного электропитания, преобразователи для питания радиопередатчиков, узлов связи, вычислительных центров, преобразователи, не доступные для обслуживания, вентильные комплексы, входящие в выключатели мощности в электросистемах;

г) преобразователи, требующие согласованного оптимума по затратам и надежности. К ним относят преобразователи для мощного электропривода, мощные регуляторы и стабилизаторы напряжения, большинство преобразователей

Таблица 3.1. Рекомендуемые значения коэффициентов нагрузки диодов и тиристоров по главным параметрам СПП

промышленного назначения средней и большой мощности, преобразователи для электроподвижного состава железных дорог, преобразователи для судов речного и морского флота.

Критерием получения согласованного оптимума является такое соотношение показателей, когда попытка несколько улучшить любой из них влечет за собой существенное ухудшение остальных показателей.

Рекомендуемые значения коэффициентов нагрузки по главным параметрам СПП в зависимости от преимущественного технико-экономического показателя преобразователя приведены в табл. 3.1. Таблица составлена на основании анализа нагрузки диодов и тиристоров в ПУ, имеющих высокие техникоэкономические показатели и хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации (например: установка выпрямительная типа , ТУ тиристорный преобразователь частоты типа тиристорный регулятор переменного тока типа , ТУ выпрямитель регулируемый высоковольтный типа , ТУ агрегат бесперебойного питания типа , ТУ комплектный тиристорный электропривод серии КТЭ, ТУ 16.530.270-81; преобразователи частоты для электроприводов переменного тока серии ПЧ, ТУ 16.729.273-80).

Продолжение табл. 3.1.

Принято, что коэффициентом нагрузки по какому-либо параметру СПП является отношение фактического значения воздействия на СПП в схеме ПУ по данному параметру, приведенного к классификационным условиям, к классификационному значению этого параметра. Для приведения значения воздействия к классификационным условиям используют заданные в информационных материалах графические или аналитические зависимости параметра от условий и режима работы.

Условия и режим работы выбирают в пределах технических условий на ПУ такими, при которых данное воздействие может оказывать на СПП наибольшее влияние. Например, при определении воздействия на СПП аварийного тока следует учитывать наличие в момент короткого замыкания наибольшего возможного напряжения в питающей сети, возможность подпитки места короткого замыкания от параллельно работающих с поврежденным ПУ синхронных и асинхронных машин, косинусных конденсаторов, наличие максимально возможной нагрузки на интервале, предшествующем короткому замыканию, а также фазность и место короткого замыкания в схеме, соответствующие наибольшему аварийному току через СПП как по значению, так и по длительности.

Поясним коэффициенты, входящие в табл. 3.1.

Коэффициент нагрузки СПП рабочим напряжением

где — наибольшее рабочее напряжение (импульсное или постоянное), прикладываемое к СПП; - повторяющееся импульсное обратное напряжение.

Коэффициент нагрузки СПП повторяющимся импульсным напряжением

где - наибольшее повторяющееся импульсное напряжение, прикладываемое к СПП.

Для коэффициента нагрузки СПП неповторяющимся импульсным напряжением, следует рассмотреть два случая.

1. К СПП после прохождения аварийного тока прикладывается обратное напряжение

где — наибольшее неповторяющееся импульсное напряжение, прикладываемое к СПП.

2. К СПП после прохождения аварийного тока обратное напряжение не прикладывается:

где — классификационное значение неповторяющегося импульсного обратного напряжения.

Считаем, что СПП выбран с соблюдением требования и приведения к классификационным условиям не требуется.

Коэффициент нагрузки СПП рабочим током

для диода

для тиристора

где - среднее значение рабочего тока нагрузки СПП на расчетном интервале времени, приведенное (пересчитанное) к классификационным условиям, которым соответствует заданный в информационном материале средний ток в открытом состоянии .

Коэффициент нагрузки СПП током при рабочей перегрузке:

для диода

Для тиристора

где - среднее значение тока на расчетном интервале, предшествующем перегрузке, приведенное к классификационным условиям, которым соответствует средний ток СПП в открытом состоянии заданный в информационном материале.

Коэффициент нагрузки СПП аварийным током: для диода

для тиристора

где — амплитуда импульса аварийного тока через СПП с учетом действия ограничительных и защитных устройств в схеме преобразователя, приведенная к классификационным условиям; — классификационное значение амплитуды аварийного тока диода и тиристора при длительности импульса, соответствующей длительности фактического аварийного тока.

Коэффициент, определяющий запас по температуре перехода прибора в рабочем режиме,

где -наибольшая эффективная эквивалентная температура перехода СПП в рабочем режиме.

За эффективную эквивалентную температуру перехода (в дальнейшем температура перехода) принята теоретическая температура, основанная на упрощенном представлении тепловых и электрических свойств СПП.

Коэффициент, определяющий запас по температуре перехода при протекании аварийного тока без последующего приложения обратного напряжения ,

с последующим приложением обратного напряжения

где — максимальная температура перегрева перехода от фактического аварийного тока и от импульса классификационного аварийного тока соответствующей длительности при отсутствии последующего приложения обратного напряжения; — максимальные температуры перехода в момент приложения обратного напряжения вслед за импульсом фактического аварийного тока и вслед за импульсом классификационного аварийного тока соответствующей длительности.

Коэффициент, определяющий запас СПП по числу температурных циклов работы,

где , — число температурных циклов работы СПП за срок службы при определенной температуре циклирования и максимально допустимое число температурных циклов работы СПП по информационным материалам при той же температуре циклирования.

Получить для СПП в схеме преобразователя соответствие одновременно всех значений коэффициентов нагрузки величинам, указанным в табл. 3.1 и относящимся к одному преимущественному технико-экономическому показателю, не всегда представляется возможным. Например, при проверке по аварийному току СПП, выбранного по току рабочего режима, может оказаться, что необходим переход к СПП с большим классификационным средним значением тока в открытом состоянии, при этом фактическое значение может оказаться меньше указанного в табл. 3.1.