Расчет параметров устройства для ограничения сетевых и схемных перенапряжений.

Выбор параметров и компоновки ограничительных устройств проводится отдельно для каждого из видов сетевых и схемных перенапряжений. Но, поскольку одни и те же элементы осуществляют ограничение перенапряжений всех возможных видов, параметры этих устройств выбираются исходя из наибольших требующихся значений.

Расчет ограничительных устройств для подавления сетевых перенапряжений.

Эквивалентная схема воздействия сетевого перенапряжения показана на рис. 5.17. Здесь — источник перенапряжения, S — ключ, замыкаемый на время подачи импульса перенапряжения, L — индуктивность реакторов на входе преобразователя, R — сопротивление, С — емкость элементов схемы ограничительного устройства, — полное сопротивление питающей сети. Напряжение, воздействующее на СПП силовой схемы, возникает между точками А и В.

Рис. 5.17. Эквивалентная схема для расчета ограничения сетевых перенапряжений

Процесс в схеме может быть разбит на два интервала: интервал 1 - после замыкания ключа S, интервал 2 — после размыкания ключа.

Процесс в схеме при замыкании ключа в момент характеризуется уравнением

Решая его, получаем

Напряжение между точками А и В определим следующим образом:

Откуда

В выражении (5.14) член

соответствует падению напряжения на сопротивлении Я, а член

соответствует напряжению на конденсаторе С.

В момент окончания воздействия перенапряжения напряжение на конденсаторе С будет:

и

На интервале 2 ток протекает по контуру . Полагая (допущение в сторону увеличения перенапряжений), составляем систему дифференциальных уравнений:

из которой находим 0

Отсчет времени ведется от момента , т. е. от момента окончания импульса перенапряжения.

Значения определяются по формуле (5.15), а — по формуле (5.16) при подстановке значения .

Напряжение на конденсаторе создается током двумя составляющими: i — задаваемым током индуктивности — током, противоположно направленным току У и вызываемым остаточным напряжением . Вычислив , получим значение напряжения на конденсаторе относительно нуля:

Напряжение между точками А и В будет составляться из и падения напряжения на сопротивление :

Суммируя (5.17) и (5.18), получаем

Безопасность СПП преобразовательной установки обеспечивается при условии, если

где - коэффициент ограничения перенапряжений.

Принимая во внимание, что максимум напряжения, воздействующего на СПП преобразовательной установки, возникает при , когда действуют оба члена правой части уравнений (5.19), получаем следующие условия:

Используя выражение (5.17), можно рассчитать напряжение на СПП на всем интервале воздействия.

Для того чтобы определить требующиеся значения R и С, при которых будет достигаться нужное ограничение перенапряжений, целесообразно упростить выражение (5.17) за счет допущения, что мало по сравнению с .

Преобразуем (5.16):

Для получения оптимальной характеристики ограничительного устройства целесообразно принять в выражении (5.19)

откуда следует соотношение

Можно принять (погрешность будет в сторону увеличения запаса)

Решая данное уравнение, получаем

Выбор коэффициента подавления перенапряжений производится на основании формулы

где -максимальное значение непериодического импульсного напряжения допустимого для СПП преобразователя (для диодов ); — максимальное значение рабочего напряжения на СПП.

Параметры ограничительного устройства могут быть определены на основании (5.20) — (5.22). Затем необходимо проверить значение напряжения на СПП согласно формулам (5.17), (5.19).

Пример 5.8. Пусть требуется рассчитать оптимальные параметры ограничительного устройства для трехфазной сети. Дано: Сеть (приведена к схеме замещения).

Решение. 1. Расчет параметров ограничительного устройства [формулы :

2. Проверка значений напряжения на СПП [формулы ]:

где при .

Дополнительные напряжения, воздействующие на СПП: при

при

при

Кривые напряжения СПП при воздействии импульса сетевого перенапряжения показаны на рис. 5.18.

Здесь нулю соответствует значение напряжения фазы сети (или конденсатора) в момент поступления импульса перенапряжения. Если в самом неблагоприятном случае это напряжение максимально и совпадает по знаку с импульсом напряжения сети, то сумма составит

т. е. напряжение на СПП не превзойдет допустимого.