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:
U2ф = kU· 
, (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:
= UН;
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.