Реферат Расчет тиристорного преобразователя

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Имя

Выберите тип работы:

Принимаю Политику конфиденциальности

Скидка 25% при заказе до 26.12.2024

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

АГЕНСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ

ФГОУ ВПО

«КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электротехники

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ПО ЭЛЕКТРОНИКЕ

РАСЧЕТ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
Выполнил: ст. гр. ЭТ-51

Рединский Д. А.

Шифр 04ЭТ767

Проверил: преподаватель

Боярская Н.Б.

Красноярск, 2006

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ_________________________________________________________3

1 Техническое задание на проектирование_________________________________4

2 Расчёт и выбор элементов тиристорного преобразователя

2.1 Выбор силовой схемы преобразователя________________________________6

2.2 Расчет силового трансформатора______________________________________8

2.3 Выбор тиристоров_________________________________________________13

2.4 Расчет ударного тока тиристора индуктивности и выбор   токоограничивающего реактора_____________________________________16

2.5 Расчет индуктивности и выбор сглаживающего дросселя________________18

3. Расчёт и выбор элементов защиты тиристорных преобразователей

3.1 Автоматические выключатели_______________________________________20

3.2 Средства защиты от перенапряжений

4 Статические характеристики тиристорных преобразователей______________25

4.1Регулировочные характеристики силовых схем преобразователей__________27

4.2 Регулировочные характеристики тиристорных преобразователей_________30

4.3 Внешние характеристики тиристорных преобразователей________________32

4.4 Электромеханические характеристики двигателя_______________________35

5 Коэффициент полезного действия преобразователя_______________________37

Литература___________________________________________________________39

ВВЕДЕНИЕ
Выполнение курсовой работы по дисциплине «Электроника» осуществляется учебной дисциплины и с целью:

-   систематизации и закрепления полученных теоретических знаний и практических умений;

-   углубления теоретических знаний;

-   развития навыков анализа, ведения самостоятельной работы;

-   формирования имения использовать справочную и нормативную документацию.

Выполняя курсовую работу надо:

-   изучить и проанализировать научную и справочно-информационную литературу;

-   обосновать и выполнить необходимые расчеты;

-   оформить курсовую работу в соответствии с приведенными ниже требованиями;

1.ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Требуется рассчитать силовую схему тиристорного преобразователя для привода постоянного тока. (электродвигателя).

Линейное напряжение питающей сети U_л=380В, частота f=50 Гц

Основные параметры и тип электродвигателя приведены в таблице №1

Данные преобразователя приведены в таблице №2
Основные параметры и тип электродвигателя

Таблица №1

№ варианта

1и11

2и12

3и13

4и14

5и15

6и16

7и17

8и18

9и19

10и20

Тип двигателя

2ПН

132L

2ПБ

160L

2ПБ

160L

2ПБ

160М

2ПН

160L

2ПН

1160М

2ПН

180L

2ПН

180М

2ПН2220L

2ПН

200М

Рн, кВт

5,5

5,3

7,5

6

16

18

10

15

30

13

n_Н, об/мин

1500

1630

2230

2130

2320

3140

970

1500

1500

1090

U_ЯН, В

220

110

220

110

220

220

110

220

220

110

I_ЯН, А

30,4

54,7

37,9

62

80,5

92

105

76,5

150

135

Сопр.

обмотки (20⁰С),Ом

R_Я._ОБМ

0,322

0,044

0,096

0,037

0,044

0,037

0,042

0,084

0,031

0,026

R_дп

0,270

0,031

0,073

0,024

0,031

0,024

0,03

0,057

0,02

0,016

Число пар полюсов, р

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

КПД,_н%

80,5

85,5

88

85,5

85,5

87

82,5

85,5

88,5

84

Данные преобразователя

Таблица № 2.

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Максимальный угол регулирования	60⁰	65⁰	70⁰	75⁰	80⁰	60⁰	65⁰	70⁰	75⁰	80⁰
Допустимый уровень пульсации тока якоря, i_п, %	1	2	2,5	3	1	1,5	2	2,5	3	4
Исполнение преобразователя	Реверсивное, 2 комплектное с совместным управлением					Реверсивное, 2 комплектное с раздельным управлением
Форма опорного напряжения СИФУ	Синусоидальная			Пилообразная				Треугольная
№ варианта	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
Максимальный угол регулирования	60⁰	65⁰	70⁰	75⁰	80⁰	60⁰	65⁰	70⁰	75⁰	80⁰
Допустимый уровень пульсации тока якоря, i_п, %	1,2	1,5	2,25	35	1,2	2	2,25	2,8	3,3	3,5
Исполнение преобразователя	Реверсивное, 2 комплектное с совместным управлением					Реверсивное, 2 комплектное с раздельным управлением
Форма опорного напряжения СИФУ	Синусоидальная			Пилообразная				Треугольная

Номинальные значения напряжения U_dн и тока I_dн преобразователя соответствует номинальным значениям напряжения U_ян и тока I_ян электродвигателя.

Внешние характеристики преобразователя и скоростные электродвигателя рассчитываются для двух значений углов регулирования – α_min и α_max.

2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

2.1 Выбор силовой схемы преобразователя
Силовая схема управляемого тиристорного преобразователя (ТП) используется в качестве выпрямителя или инвертора.

Однофазные схемы являются несиметричной нагрузкой трёхфазной цепи и создаёт большие, по сравнению с трёхфазными схемами пульсаций тока и напряжения нагрузки. Выбираем трёхфазную схему Ларионова (мостовая)

Трехфазная мостовая схема Ларионова (рис. 3.1, D), обладает достаточно жесткой внешней характеристикой. Она имеет достаточно высокий коэффициент использования типовой мощности трансформатора. По сравнению с трёхфазной нулевой схемой, она имеет большее количество вентилей, но она обеспечивает меньше пульсаций и меньшие обратные напряжения, меньше значения действующих анодных токов и обратных напряжений, имеет более высокий коэффициент мощности. Меньшую зону прерывистых токов, что важно для реверсивных схем с разделительным управлением.
Таблица №3

Схема выпрямителя	К_с Е_2ф/U_α_н	К₀ U_вм/U_α_н	К₁ I₂/I_α_н	К_s S_т/U_α_I_α	М₂	М	А
Трёхфазная мостовая	0,427	1,05	0,82	1,05	3	6	2

2.2      Расчет силового трансформатора

Силовой трансформатор необходим для согласования напряжения питающей сети с напряжением двигателя.

Расчетное значение напряжения вторичной обмотки трансформатора U_2ф выбирается из заданных условий работы нагрузки с учетом возможного понижения сети и допустимых токовых перегрузок:

U_2ф= К_СК_UК_аК_RU_α_H_,

где К_С – коэффициент схемы (табл.3), равный отношению теоретической ЭДС вторичной обмотки силового трансформатора Е_2ф к среднему значению выпрямленного напряжения U_α_н;

K_U – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное снижение напряжения в сети. Значение коэффициента принимается равным K_U = 1,05 - 1,1   [4];

К_а– коэффициент запаса, учитывающий снижение напряжения на выходе выпрямителя за счет ограничения угла открывания тиристора в реверсивных преобразователях с совместным управлением К_α= 1,05 – 1,1 – для реверсивных схем с согласованным управлением. Для нереверсивных и реверсивных схем с раздельным управлением К_а=1;

К_R – коэффициент, учитывающий падение напряжения на вентилях и обмотках трансформатора, а также наличие углов коммутации, К_R = 1,05;

U_α_н – номинальное значение напряжения на нагрузке

U_α_н= U_лн= 110 В

U_2ф=0,427·1,1·1·1,05·110 =60 В
Действующее значение линейного тока вторичной обмотки трансформатора, А:

где К₁ – коэффициент тока, зависящий от схемы выпрямителя, значение которого приведено в табл. 3;

К_З – коэффициент запаса по току, учитывающий возможную перегрузку преобразователя. В зависимости от характера нагрузки К_З= 1,05 - 2,5;

К_i – коэффициент, учитывающий отклонение формы анодного тока тиристора от прямоугольной. По экспериментальным данным принимается К_i =1,05 – 1,1;

I_α_н – номинальный ток нагрузки, на стороне выпрямленного напряжения. I_α_н= I_лн=105 А.
I_2л=0,82·1,5·1,1·105=140В
         Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора, А,

,

где:

К_ТР = – коэффициент трансформации трансформатора
                                К_ТР == 3,66
I_1л=140/3,66 =38,25 А
Расчетная типовая мощность силового трансформатора, кВ·А,

_,

где S_T – теоретическое значение типовой мощности трансформатора,

S_T
=К
_S

·
U
_α
_н
·
I
_α
_н
,

К_S– коэффициент схемы по мощности (табл.3.1);

I_α_н – среднее значение выпрямленного тока, равное номинальному току двигателя;
U_α_н – среднее значение выпрямленного напряжения, равное номинальному напряжению двигателя.
                       S_T= 1,05·110·105 =12128 В·А
                        S_рас=12127,5·1,1²·1,1²·1,05·1,1·10^-3 =21 кВ·А
По полученному значению расчетной мощности выбирают силовой трансформатор (принимают ближайший больший по мощности), наиболее близкий по техническим характеристикам расчетному, из условия

Из таблицы №1 [15] выбираем трансформатор ТСЗП -25/0,7. данные трансформатора приведены в таблице №4.
данные трансформатора ТСЗП -25/0,7

Тип трансформатора	Номинальная мощность S_н кВ·А	Номинальное Напряжение, В		Потери Вт		Напряжение короткого замыкания, % от U_н	Ток холостого хода % от I_2н	Схема соединения обмоток
		Первичное U₁	Вторичное U₁	Холостого хода	Короткого замыкания
ТСЗП -25/0,7	25	380	115	170	1300	5,2	3	Y/Y₀

Активное сопротивление фазы вторичной обмотки трансформатора, Ом, определяется

;                                             (3.5)

где:

– полное сопротивление фазы трансформатора в режиме короткого замыкания.
- напряжение короткого замыкания трансформатора (то напряжение, при котором в режиме короткого замыкания ток трансформатора становится равным току в номинальном режиме).

(В)
где: Uн1– номинальное напряжение трансформатора Uн1=380В

I_1н –ток первичный трансформатора.

I_1н= S_н·10^-3/ 3·U_1н

Где: Sн,U_1н – мощность и первичное напряжение трансформатора

I_1н=25000 / 3· 380 =38 А

Активное сопротивление фазы вторичной обмотки трансформатора:

U_к= 20 В

Активное сопротивление фазы трансформатора в режиме короткого замыкания, которое включает в себя активное сопротивление первичной и вторичной обмоток трансформатора.

R_{фк тр}=Z_{фк тр}∙cosΨ_к

Где:

cosΨ_к- коэффициент мощности трансформатора в режиме короткого замыкания

cosΨ_к=

cosΨ_к= 0,6
R_{фк тр} = 0,52∙0,6=0,31 Ом
Принято считать, что для двухобмоточного трансформатора (т.е. у которого на фазу приходится две обмотки высокого и низкого напряжения):

R_{ф тр1}= R_{ф тр2}
Тогда:

R_{ф тр2} =

Где:

К_тр – коэффициент трансформации трансформатора
К_тр = 3,3

R_{ф тр2} = = 0,028 Ом

Действующее значение фазного тока вторичной обмотки

I_2фн = 93,1 А

Индуктивность фазы вторичной обмотки, Гн, рассчитывают по формуле:

Х_{фк тр} =

Где:

Z_{фк тр}, R_{фк тр}- полное активное сопротивление обмоток трансформатора
Х_{фк тр} = 0,4 Ом

Реактивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора

Х_{фк тр2} =

Х_{фк тр} = 0,04 Ом

L_2фтр =
L_2фтр = 12,5∙10^-5 Гн
Индуктивность трансформатора
L_тр =

Где:

f - частота сети f=50 Гц

L_тр = 13.4∙10^-4 Гн
2.3 Выбор тиристоров
Выбор тиристоров производится по среднему значению тока и максимальному значению обратного напряжения.

Требуемое среднее значение тока I_В тиристора с воздушным охлаждением, с учетом пусковых токов и условий охлаждения, определяется по формуле:

где K_Зi = 2 ¸ 2,5 – коэффициент запаса, учитывающий пусковые токи;

K_охл – коэффициент, учитывающий условия охлаждения.

При скорости охлаждающего воздуха V =12 м/с   K_охл = 1; при V = 6 м/с    K_охл = 1,4;

а при V = 0 К_охл = 2,5;

I_dн– номинальный ток нагрузки (двигателя);

m₂ – число фаз вторичной обмотки трансформатора

I_в = 175 А

Выбор номинального тока тиристора I_вн осуществляют по условию

Выбираем тиристор Т – 500 с I_нв = 200 А

Характеристики тиристора приведены в таблице № 5
    Выбранный тиристор проверяют на устойчивость при коротком замыкании на стороне постоянного тока по формуле

где   – ток короткого замыкания;

U_K% - напряжение короткого замыкания согласующего трансформатора или сети после токоограничивающего реактора;

15 – кратность допустимого кратковременного тока через тиристор.

I_к = 139,66 =2685 А

15 – кратность допустимого кратковременного тока через тиристор.

I_вн = 200 А ≥ = 180 А
Максимальная величина обратного напряжения, прикладываемая к вентилю, определяется по формуле, В,

U_ВM = K₀U_dн,

где K₀ – коэффициент схемы (см. табл. 3).

U_ВР = 1,05∙110=116 В
Расчетное максимальное обратное напряжение на тиристоре, В,

U_ВРМ = К_U К_α К_R U_ВМ.

К_u=1,1 K_a =1,1 Kr =1,05

U_ВРМ = 1,1∙1,1∙1,05∙115,5 = 147 В

Класс тиристора, характеризующий собой величину рабочего обратного напряжения, определяют делением U_ВРM на 100 и выбирают с запасом.

U_ВРМ /100 = 146/100 = 1,4

Выбираем тиристор 2 класса
таблица №5

Параметры	Т500
Предельный ток	500
Предельный ток тиристора с типовым охладителем при скорости обдува м/с V=0	200
Ударный ток I_уд. А ,при длительности 10 мс и температуре структуры 125оС	7000
Повторяющееся напряжение U_п,В	400±1000
Отпирающий ток управления мА, при температуре структуры 20^оС и U_у= 12 В не более	400
Отпирающее напряжение U_у, В, при t =25^оС U_у= 12 В не более	7
Защитный показатель W_в,А²∙с, при длительности импульса тока 10 м/с и t^o структуры ^оС 25	296000
125	245000

2.4 Расчет ударного тока тиристора индуктивности и выбор токоограничивающего реактора

В анодные цепи преобразователей последовательно с трансформаторами включают реакторы, которые совместно с индуктивностью рассеяния трансформатора ограничивают аварийные токи (действующие значения установившегося тока короткого замыкания), в пределах допустимого

Допустимый ударный ток I_УД одного вентиля является одним из основных параметров тиристора (см. табл. П З).

Периодическая составляющая ударного тока, А,

^,

где К_У= 1,3 – ударный коэффициент.

I_п = 3808 А

Величина требуемого реактивного сопротивления в фазе, Ом,

Х_тн = 0,02 Ом

Требуемая индуктивность фазы, мГн,

.

L_ф = 6,3∙10^-5

Реактивное сопротивление токоограничивающего реактора при последовательном соединении со вторичной обмоткой трансформатора, Ом,

Х_Р = Х_Ф - Х_ФТР ,

где Х_ФТР - индуктивное сопротивление фазы трансформатора.
Х_Р= 0,02-0,42 = -0,4 Ом

Так, как I_кз достаточно ограничивается полным сопротивлением трансформатора, токоограничевающий реактор не требуется.
2.5 Расчет индуктивности и выбор сглаживающего дросселя

Необходимое значение индуктивности силовой цепи рассчитывается из условия обеспечения требуемого уровня пульсаций основной гармоники тока нагрузки.

Требуемая индуктивность цепи выпрямленного тока, Гн,

где -   i_п % – допустимый уровень пульсаций основной гармоники тока нагрузки (табл.2.2),

m – число пульсаций выпрямленного напряжения (табл. 3);

I_dН - номинальное значение тока двигателя;

f - частота питающей сети;

е_П -, относительная величина действующего значения первой гармоники выпрямленного напряжения при максимальном угле управления :



E_d₀- максимальное значение ЭДС преобразователя при = 0.

где:

Kc – коэффициент схемы по напряжению (табл.3). Kc = 0,427

Е_do = 140 В

е_П= 0,314 %

Необходимая индуктивность сглаживающего дросселя, Гн,

,

где :

L_УДР - индуктивность уравнительного дросселя (в реверсивных схемах с совместным управлением группами вентилей);

L_ТР – индуктивность рассеяния силового трансформатора;

Lя – индуктивность якорной цепи двигателя, Гн,

L_d = 64∙10^-4 Гн

.

Здесь = 0,25 для компенсированных и =0,6 для некомпенсированных электродвигателей;

P – число пар полюсов; Р=2

_{ωН – номинальная угловая скорость двигателя, С -1 .}

W =
где: n – число оборотов двигателя в минуту

W = 102 c^-1

L_я= 13∙10^-4 Гн

Индуктивность сглаживающего дросселя

L_др = 64∙10^-4 – 14∙10^-4 - 13∙10^-4 = 38∙10^-4 Гн

Выбираем сглаживающий дроссель типа СРОС 63/0,5 У4, Т4 (сглаживающий реактор однофазный, охлаждение естественное)

Данные дросселя в таблице №6

таблица №6

Тип реактора	Номинальный ток, А	Номинальная индуктивность, Гн	Падение напряжения, ∆U_др,В
СРОС63/0,5 У4, Т4	200	0,004	1,7

3. РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ЗАЩИТЫ

ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

3.1 Автоматические выключатели

Автоматический выключатель выбирается по номинальным параметрам силовой части преобразователя (току и напряжению), с учетом его коммутационной способности.

У ставки защит автоматического выключателя, установленного на первичной стороне силового трансформатора, рассчитывают следующим образом.

Действующее значение установившегося тока короткого замыкания, А

,

где -   I_1фн – номинальный ток первичной обмотки силового трансформатора;

U_К% - напряжение короткого замыкания трансформатора.

I_1кз = 729 А

Ток уставки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя

I_УЭМ < I_1КЗ

Ток уставки теплового расцепителя

I_УТ = (1,2 - 1,3)× I_1ф ,

где - - фазный ток первичной обмотки трансформатора;

I_dн – номинальный ток двигателя;

=3,3 - коэффициент трансформации,

К_I ,К_З, К_i – коэффициенты схемы, которые взяты из табл. 3.
I_1ф = 30 А

I_ут = 1,3∙30,1=39 А
Выбираем автоматический выключатель типа А3710Б

Номинальный ток расцепителя I_нр	80 А
Пределы регулирования номинального тока I_н	50 А
Номинальная установка при перегрузки	1,25 I_н
Пределы регулирования тока при к.з. переменного тока	10 I_нр

3.2 Средства защиты от перенапряжений

Для защиты тиристорных преобразователей от коммутационных перенапряжений применяют RC - цепочки, включенные параллельно тиристорам ( R₁ и С₁ на рис. 4.2)

Величина емкости RC - цепочек определяется по формуле:

,

где С₁ – емкость, мкФ;

– ток, протекающий через тиристор перед началом коммутации, А

I_d_н – номинальный ток электродвигателя

m₂ – коэффициент схемы (табл. №3)

I_в = 35 А

U_В_M – максимальное допустимое обратное напряжение тиристора, В.

С₁ = = 3 мкФ

Чтобы поддержать разрядный ток С₁ в допустимых пределах от 10 до 50 А (для обычных коммутационных конденсаторов и тиристоров с допустимым средним значением тока не менее 50 А) сопротивление R₁ допускается выбирать в омах. численно равным от 0,02 до 0,1 от наибольшего прямого напряжения на вентиле.

R₁ =0,1∙U_d_н = 0,1∙110 = 11 Ом

Для защиты от перенапряжений при отключении ненагруженного трансформатора в большинстве тиристорных преобразователей применяются электролитические конденсаторы, включенные последовательно с резисторами на выходе вспомогательного трехфазного выпрямителя на маломощных диодах VD1-VD6 (R₂, R₃ и C₂ на рис.З;2). Величина емкости конденсатора С₂, мкФ, рассчитывается по формуле.

где I_μ – намагничивающий ток силового трансформатора, %; I_μ=2.5

- номинальный вторичный ток трансформатора, А; I_2н=139,66 А

U_2H – номинальное вторичное линейное напряжение трансформатора, В; U_2H = 115 В.

К_Н – допустимая кратность возрастания напряжения на вентилях, К_Н = 1,25 - 1,5.

С₂ = 72,8 ≈100 мкФ

Номинальное напряжение электролитических конденсаторов должно быть больше амплитуды выпрямительного напряжения.

Резистор R₂ должен ограничивать ток через вентили диодного моста при включении.

Величина резистора R₂ может быть определена из соотношения, Ом,

Здесь L_ФТР – индуктивность фазы вторичной обмотки трансформатора, Гн; L_ФТР =12,4∙10^-5 Гн

С₂ – ёмкость цепи защиты, мкФ

R₂≥32,5 Ом

Ближайшее стандартное сопротивление 32 Ом. Принимаем R₂ =32 Ом

Диоды моста выбираются (по справочнику [13]) по среднему значению прямого тока вентиля I_В, А, и максимально допустимой величине обратного напряжения U_Bm, В:

где: К_с– коэффициент схемы К_с =0,427
I_в = 2,82 А
U_ВМ =282 В

Выбираем диоды КД 202 М

I_{пр ср} =5 А ; U_обр =300 В

Величину разрядного резистора R₃ выбирают из соотношения, Ом,

где: С₂ – ёмкость разрядной цепи, мкФ

R₃ = 20000 Ом = 20 кОм

Мощность резисторов Р_R2 и P_R3 определяется по условиям надежности по формулам:

P_R₂= 600.06 Вт

P_R₃ = 128 Вт

Из ближайших стандартных значений мощности резисторов выбираем мощность P_R₂= 0,125 Вт; P_R₃ = 10 Вт

4. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИРИСТОРНЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Функциональная схема разомкнутой системы "Управляемый вентильный преобразователь – двигатель" состоит из следующих составных частей:

Рис. 5.1

СИФУ - системы импульсно - фазового управления;

СЧ – силовой части преобразователя;

М - двигателя.

На рисунке используются следующие обозначения:

U_y - управляющие напряжение на входе СИФУ;

- угол управления тиристорами;

U_dα - среднее значение выпрямленного напряжения;

Х_вых - выходная координата двигателя (частота вращения, угол поворота вала, момент и др.)

При исследовании статических режимов тиристорных преобразователей значительное место отводится расчету и построению регулировочных характеристик: силовых схем преобразователей и вентильных преобразователей совместно с СИФУ, а также внешних характеристик преобразователя и электромеханических характеристик двигателя в разомкнутой системе. Эти характеристики определяют возможности работы тиристорного электропривода и являются основанием для анализа и расчета замкнутых систем автоматического управления и выбора оборудования.
4.1Регулировочные характеристики силовых схем преобразователей

Регулировочная характеристика представляет собой зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла, соответствующего напряжению до угла . В случае активной нагрузки () уравнения регулировочной характеристики (в зонах непрерывного и прерывистого тока) для нулевых и мостовых симметричных схем имеют вид [5]:



где m - число пульсаций выпрямленного напряжения за период напряжения сети.

Е В случае активной нагрузки () уравнения регулировочной характеристики (в зонах непрерывного и прерывистого тока) для нулевых и мостовых симметричных схем имеют вид:



где m - число пульсаций выпрямленного напряжения за период напряжения сети.

Е
d
о – мах значение ЭДС преобразователя при α=0

Е
d
о =

Где:U_2ф – действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора.

К_с – коэф – т схемы (таблица 3)
Е
d
о = 270 В
         Значения граничного угла управления, при котором ток начинает прерываться (работа на активную нагрузку), определяются из выражения

d
_гр =1,57-0,52=1,05 (60^о)

Угол регулирования , при котором выпрямленное напряжение равно 0, определяется из формулы

d
_о =1,57+0,52=2,1 (120^о)

Среднее значение выпрямленного напряжения при d=
                 Еd
а = 270 В

Аналогично рассчитываем среднее значение выпрямленного напряжение для d
=,, 2, полученные данные сводим в таблицу №7 и строим график зависимости Udа = f(d)
Таблица №7

d
Е da / Е da	1	0,5	0,13	0

4.2 Регулировочные характеристики тиристорных преобразователей

Результирующая регулировочная характеристика преобразователя представляет собой зависимость ЭДС преобразователя от напряжения управления и определяется регулировочными характеристиками силовой части и СИФУ преобразователя.

При наиболее широко используемом вертикальном принципе построения СИФУ вид регулировочной характеристики преобразователя зависит от формы опорного напряжения U₀ генератора опорного напряжения (ГОН) СИФУ.

Уравнение Еda = f(U_у)для СИФУ с треугольной характеристикой ГОН.

где:

U_M₀ – максимальная величина опорного напряжения СИФУ принятая на практике равной 10 В

U_у – отрицательное напряжение тиристора

Eda =269,32 sin () = 240 В

Аналогично рассчитываем среднее значение Eda в зависимости от U_у, результаты сводим в таблицу и строим регулировочные характеристики преобразователя f(U_у)
Таблица № 8

U_у/U_мо	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
Е da/ Е do	0,15	0,3	0,45	0,6	0,7	0,8	0,9	0,95	0,98	1

4.3 Внешние характеристики тиристорных преобразователей
Эквивалентное сопротивление преобразователя, содержащего в силовой цепи якорную цепь двигателя, уравнительные и сглаживающие дроссели и работающего в режиме непрерывного тока находят по формуле



где R_ТР - сопротивление трансформатора

R_X - эквивалентное сопротивление

R_ДР – активное сопротивление уравнительных и сглаживающего дросселей

R_Я - активное сопротивление якорной цепи двигателя

R_ТР = 0,3 Ом (раздел 2.1)

R_X =

Где: m – число пульсаций выпрямленного напряжения (таблица 3.1) m
= 6

Х_тр – индивидуальное сопротивление трансформатора (раздел 2.1) L_тр =13,37∙10^-4 Гн

f
– частота сети f = 50 Гц

R_X =6∙50∙13,37∙10^-4 =0,4 Ом

R_{ДР =}

Где: ∆U_др падение напряжение на дросселе.

        ∆U_др= 1,7 ВI_н_d = ток дросселя   I_н_d = 200А

R_ДР = 0,02 Ом
Сопротивление якорной цепи двигателя, приведенное к рабочей температуре,
,
где U_ЯН - номинальное значение напряжения якоря, В;

I_ЯН– номинальный ток двигателя, А;

        Р_Н – номинальная мощность двигателя, Вт

R_э =0,3+0,4+0,02+0,069 =0,8 Ом

Среднее значение выпрямленного напряжения

Udа =Еd
о ∙ cosd

Еd
о = 269,3 В значение максимального ЭДС при d = 0

I_d_н = номинальный ток двигателя I_нд= 105 А

R_э ∙ I_d_н= 81,9

U_d_a=E_d_o∙ cos 0^o=269,3∙1 =269 В

U_d_a=E_d_o∙ cos 45^o = 269,3∙ 0,71 = 190 В

U_d_a=E_d_o∙ cos 90^o=269,3∙ 0 = 0 В

U_d_a=E_d_o∙ cos 135^o=269,3∙ (-0,71) = -190 В
Строим внешнею характеристику тиристрного преобразователя.

4.4 Электромеханические характеристики двигателя

Скоростная характеристика двигателя в зоне непрерывных токов

W =

I_d =

Где: λ- длительность тока ≥ λ ≥ 0;   1,1 ≥ λ ≥ 0

f
– частота сети f = 50 Гц

Ld – индуктивное сопротивление дросселя

Ld = 37,83∙10^-4 Гн

С – коэффициент электродвигателя

С = 101,5 1/с (раздел 2.5)

при λ = 0

W = 0

I_d =1,9(-0,33)∙ 0     при λ = 0,5

W = 0,5

I_d =1,9(0,33)∙53 A

при λ =1

W = 1

I_d=1,9 ∙ (-0,33)∙11 А
         Строим электротехническую характеристику

5. Коэффициент полезного действия преобразователя

Значением КПД в системе ТП-Д зависит, как от нагрузки двигателя на валу так и от скорости при регулирований. В случае постоянного момента на валу (Id - const)со снижением скорости будет иметь место уравнение КПД:

где - частота вращения двигателя в относительных единицах;

- частота вращения двигателя на холостом ходу , с^-1.
η_ТП-Д =0,74
η_ТП-Д =0,7
η_ТП-Д =0,6

η_ТП-Д= 0,5

η_ТП-Д = 0,4
Строим график зависимости КПД системы ТП – Д от частоты вращения при номинальной нагрузке на валу двигателя.

Литература.
1.Горбачёв Г.Н., Чапичин Е.Е.Промышленная электроника. –М. Энергоиздат. 1998

2. Справочник по преобразовательной технике Под ред. И.М. Читенко. –Киев: Техника, 1978

3. Шипилло В.П. Автоматизированный вентильный привод. М.: Энергия, 1969

4. Найден В.А. и др. Системы постоянного тока на тиристорах. –М;Л: Энергия, 1966

5. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для ВУЗов. – М: Высшая школа, 1982

Bukvasha