大功率整流器的研究与设计2

②与整流装置并联的其它负载或装置直流侧断开时，因电源回路电感产生感应电动势造成过电压。

③整流变压器空载且电源电压过零时一次侧断电，因变压器励磁电流突变导致二次侧感应瞬时过电压。

交流侧过电压的保护方式

针对不同性质的过电压，目前常用缓冲吸收回路和稳压元件吸收回路两种抑制方法。

①缓冲吸收回路用于吸收频率较高、持续时间很短的过电压。如在器件主电极上安装缓冲电路，或在变压器二次侧并联RC吸收回路。接线形式如图3.1所示

(a)(b)(c)图3.1 RC阻容保护电路

在小功率整流设备中，RC吸收网络的参数按下式计算[2]： 200W以下的单相电路

C=700×UTITURB2(μF)

(3.8)

式中：UTIT—整流变压器的伏安数；

URB—整流器件的反向峰值电压(V)。

表3.2 小功率整流设备中过电压吸收电容器的计算系数K值

变压器连接方式 Y／Y,原边侧中点不接地 Y／△,原边侧中点不接地

其他接法

电容器△连接方式时的K值

150 300 900

电容器Y连接方式时的K值

450 900 270

- 13 -

200W以上的单相电路

500W以下的三相电路

C=400×UTITURB2(μF)

(3.9)

C=K·UTITURB2(μF)

(3.10)

式中K是取决于变压器和电容器连接方式的计算系数，见表3.2。 吸收电阻R按下式计算

R=100

UDIDC1f(?) (3.11)

f=50Hz时，式(3.11)可写成

式中：UD—输出整流电压V；

R=37.6

UD(?) IDC1(3.12)

ID—输出整流电流A；

f—交流电源频率Hz。

表3.3 计算系数Kg1、Kg2、Kg3

电路类型 单相桥式 三相桥式 三相半波 三相反星形

Kg1 Kg2 Kg3 29000 17320 13860 12120

0.3 0.17 0.21 0.24

0.25 0.25 0.25 0.2

在大功率整流设备中，RC吸收网络的参数可按下式公式计算[2]：

C?Kg1I2ζ(μF) fsU21U21(?) I2ζ(3.13)

R的功率计算公式

R?Kg2(3.14)

- 14 -

PR?(Kg3I2ζ)2R(W)

(3.15)

式中：U21—变压器二次侧空载线电压，V；

I2—变压器二次侧线电流，A；

fs—电源频率，Hz；

Kg1、Kg2、Kg3—计算系数，见表3.3；

ζ—变压器励磁电流对额定电流的标幺值，一般取0.02～0.05。

三相RC保护电路可采用星形连接，也可以采用三角形连接，上述各式适用于星连

1接方式。当采用三角形连接方式时电容值应取计算值的，电阻R取计算值的3倍。在

3设计中电容C和电阻R的计算按大容量整流器阻容吸收装置的计算公式计算。

由公式(3.13)计算得电容C

C=Kg1由公式(3.14)计算得电阻R

R=Kg2U21I2ζI2ζfsU21=38.19(μF)

=1.54(?)

电容耐压值可取为管子电压的1.5倍以上即

128.21=471.07(V) UC?Um=1.5×6×

取为500V

由公式(3.15)可计算得电阻的功率

PR=(Kg3I2ζ)2R=57.86(W)

取PR=58W

实际值取C=40μF，R取2?。可选取40μF/500V金属化纸介电容器，2?/58W金属膜电阻。

②稳压元件吸收回路是将稳压管，硒堆或压敏电阻并联在交流装置进线和出线端，利用其击穿后电流大的特点消耗冲击能量。电压降低后稳压元件自动恢复高阻状态，如图3.2所示。

压敏电阻的主要参数：

标称电压U1mA：漏电流为1mA时对应的端电压值，V；

- 15 -

残电压Uy：放电电流达到规定值Iy时的端电压，V；

Uy／U1mA叫做残压比；

允许通流量：在规定的波形下允许通过的浪涌电流，kA； 压敏电阻的伏安特性如图3.3所示。

URURUR(a)(b)(c)

图3.2 压敏电阻保护电路

iIy1mA0U1mAUyu

图3.3 压敏电阻伏安特性

在使用压敏电阻时，参数选择是很重要的。应保证在元件的U1mA下降到原来10﹪时，即使电源电压波动达到最大允许值，压敏电阻漏电流也不超过1mA。

当压敏电阻为星形连接时，U1mA的计算公式为

- 16 -