影响U2值的因素有：
(1)U2值的大小首先要保证满足负载所需求的最大电流值的Idmax。 (2)晶闸管并非是理想的可控开关元件，导通时有一定的管压降，用VT表示。 (3)变压器漏抗的存在会产生换相压降。
(4)平波电抗器有一定的直流电阻，当电流流经该电阻时就要产生一定的电压降。
(5)电枢电阻的压降。
综合以上因素得到的U2精确表达式为：
IUN[1?ra(dmIdA[?B?ax??1?)]nUTIdmId U2?CUK0Ud0U2 式（3-1）
ax]Ud?Ud0式中UN为电动机额定电压；A?ra?INR?UN ；B? 及C见表1-1；
，IN为电动及额定电流，R?为电动机电枢电路总电阻；nUT表
示主电路中电流经过几个串联晶闸管的管压降；?为电网电压波动系数，通常取
0.9?1.05，供电质量较差，电压波动较大的情况?应取较小值；
UK%为变压器的短路电压百分比，100千伏安以下的变压器取UK%?5，100～
Idmax-- 负载电流最大值；Idmax??IdN所1000千伏安的变压器取UK%?5?10；
以??,?表示允许过载倍数。
I也可以用下述简化公式计算 U2dNUaA?BUaAIdmax U2=（1.0-1.2）
或 U2=（1.2-1.5）
其中，系数（1.0-1.2）和（1.2-1.5）为考虑各种因素的安全系数，Ua为整流输出电压。
对于本设计：为了保证电动机负载能在额定转速下运转,计算所得U2应有一定的裕量,根据经验所知,公式中的控制角?应取300为宜。
??0.9，A?2.34，B?cos??cos30O?32，C?0.5,UK%?5，（其中
INR?UNA、B、C可以查表3-1中三相全控桥），ra?IdmaxIdN?180?0.45440?0.18，
??=1.7
表3-1 变流变压器的计算系数
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整流电路 带平衡电抗单相双半单相全控单相半控桥 三相半波 三相半控桥 三相全控桥 器的双反星波 桥 形 0.9 0.9 0.9 1.17 2.34 2.34 1.17 A?Ud0/U2 B?Ud?/Ud0 cos? C 0.707 0.707 1?cos?20.707 1 cos? 0.707 1 cos? 0.866 0.578 1?cos?20.5 0.816 cos? 0.5 0.816 cos? 0.5 0.289 KI2?I2/Id 把已知条件代入式（3-1）可得结果：
IUN[1?ra(dmIdA[?B?ax?1?)]nUT U2?CUK%Idmax?]100Id=
440?1?0.18?1.7?1???2?1??30.5?5%2.34?0.9???1.7?2100??=272.890V
根据主电路的不同接线方式，有表3-1查的KI2?I2/Id，即可得二次侧电流
的有效值I2?Id?KI2，从而求出变压器二次侧容量S2?m2U2I2。而一次相电流有效值I1?I2/?U1/U2?，所以一次侧容量 S1?S2?m2U2I2。一次相电压有效值U1取决于电网电压，所以变流变压器的平均容量为
S?12(S1?S2)?m2U2I2
对于本设计KI2?0.816 , m2=3 ，
I2?Id?KI2=??IN?KI2?1.7?220?0.816?305.184S?12(S1?S2)A
?m2U2I2?3?272.890?305.184?248.844KVA设计时留取一定的裕量，可以取容量为350KV?A的整流变压器。 2. 整流元件晶闸管的选型
选择晶闸管元件主要是选择它的额定电压UTM 和额定电流IT(AV)
对于本设计采用的是三相桥式整流电路，晶闸管按1至6的顺序导通，在阻感负载中晶闸管承受的最大电压URM?6U2?2.45U2， 而考虑到电网电压的波动和操作过电压等因素，还要放宽2～3倍的安全系数，则晶闸管额定电压UTM计算结果：
UTM?(2~3)URM?(2~3)?2.45?272.890?1.337~2.006KV2000V 。
取
晶闸管额定电流IT(AV)的有效值大于流过元件实际电流的最大有效值。一般取按此原则所得计算结果的1.5～2倍。 已知 Idmax??IN?1.7?180?306A
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IVT?13Idmax? 176.581A 可得晶闸管的额定电流IT(AV)计算结果 ：
IT?AV??(1.5~2)IVT1.57?168.708~224.943A 取300A
本设计选用晶闸管的型号为KP（3CT）-300A （ 螺栓型）
额定电压： VDRM 2000V 额定电流： IT(AV) 300A 门极触发电压：VGT ?30 V 门极触发电流：IGT ?400 A 3. 电抗器的设计
（1）交流侧电抗器的选择
为限制短路电流，所以在线路中应接入一个空心的电抗器，称为进线电抗器。 （2）直流侧电抗器的选择
直流侧电抗器的主要作用为限制直流电流脉动；轻载或空载时维持电流连续；在有环流可逆系统中限制环流；限制直流侧短路电流上升率。 限制输出电流脉动的电感量Lm 的计算 Lm??UdmU2??102?fd3U2SiId 式（3-2）
式中，Si-----电流脉动系数，取5%~20%，本设计取10%。
fd-----输出电流的基波频率，单位为HZ，对于三相全控桥fd?300HZ 表3-2 电感量的相关参数 电感量的有关数据 单相全控桥 100 0三相半波 150 0三相全控桥 300 0带平衡电抗器的双反星形 300 0Lm fd 最大脉动时的?值 Udm/I2 90 90 90 90 1.2 2.85 3.18 0.88 1.46 6.75 0.80 0.693 3.9 2.52 0.67 0.80 0.348 7.8 LL LB Lj KL KB Kj 反并联线路 交叉线路 输出电流保持连续的临界电感量LL的计算：
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LL?KLU2/Idmin 式（3-3）
式中，Idmin为要求连续的最小负载的平均值，本设计中Imin?5%IN；U2为变流装置交流侧相电压有效值。
代入已知参数，可求的 Lm=4.25mH LL=20.33mH
Lm和LL包括了电动机电枢电感量LD和折算到变流变压器二次侧的每相绕组漏
电感LB，所以应扣除LD和LB，才是实际的限制电流脉动的电感Lma和维持电流连续的实际临界电感LLa。
LD?KDUNN2pnI?10 式（3-4）
3 LB =
KBU2UK0IN 式（3-5）
式中， KD---计算系数，对于一般无补偿绕组电动机KD=8～12，对于快速无补偿绕组电动机KD=6～8，对于有补偿绕组电动机KD=5～6，其余系数均为电动机额定值，这里KD取10。np----极对数，取np=2。
Uk%-----变压器短路比，一般取为5%；
KB------为计算系数，三相全控桥KB?3.9。 即 LD=10 LB=
4402?2?1200?220100?220?103?4.17mH
3.9?322.755?5?0.286mH
实际要接入的平波电抗器电感LK
Lk?max?Lm,LL??LD?2LB?20.33?4.17?2?0.286?15.59mH
电枢回路总电感L?
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L??Lk?2LB?LD?15.59?2?0.286?4.17?20.33mH 可取20mH
4.保护电路的设计 （1）过电压保护
通常分为交流侧和直流侧电压保护。前者常采用的保护措施有阻容吸收装置、硒堆吸收装置、金属氧化物压敏电阻。这里采用金属氧化物压敏电阻的过电压保护。
压敏电阻是有氧化锌，氧化铋等烧结制成的非线性电阻元件，它具有正反相同很陡的伏安特性，正常工作是漏电流小，损耗小，而泄放冲击电流能力强，抑制过电压能力强，此外，它对冲击电压反映快，体积又比较小，故应用广泛。 在三相的电路中，压敏电阻的接法是接成星形或三角形如图3-3所示。
图3-3 二次侧过电压压敏电阻保护
压敏电阻额定电压的选择可按下式计算： U1mA??0.8~0.9?压敏电阻承受的额定电压峰值 式（3-6）
式中 U1mA------压敏电阻的额定电压， VYJ型压敏电阻的额定电压有：100V、
200V、440、760V、1000V等；?为电网电压升高系数，可取1.05~1.10。压敏电阻承受的额定电压峰值就是晶闸管控制角?=300时输出电压Ud?。由此可将式（1-6）转化成
U1mA? 可得压敏电阻额定电压
U1mA?1.050.8~0.9?6?322.755?32?798.78~898.63V1.050.8~0.9?6U2cos?
所以压敏电阻额定电压取850V型压敏电阻。
（2）过电流保护
在本设计中，选用快速熔断器与电流互感器配合进行三相交流电路的一次侧过电流保护，保护原理图3-4如下：
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