Преобразователь системы ТП-Д
Курсовая работа
Преобразователь системы ТП-Д
Оглавление
Исходные данные
Введение
. Выбор схемы преобразователя
. Электрический расчет силового трансформатора
. Выбор вентилей
. Расчет основных параметров сглаживающего и уравнительного реакторов
. Расчет механических характеристик
. Выбор СИФУ
Заключение
Библиографический список
Приложения
Исходные данные
Таблица 1. Исходные данные для расчёта. Вариант 26
PN, кВтUяN, ВIяN, АnN, об/минRя.дв., мОмt°, °CКл. из.Lя, мГн?Itп, сIя(p), %Доп требов.362201925755420Н - 2,46074PN - мощность двигателя- напряжение якоря номинальное- ток якоря номинальный- скорость вращения двигателя номинальнаяЯ - сопротивление якоря- класс изоляции обмоток якоря
? - индуктивность якорной цепи двигателя LЯ = 2,7 мГн, допустимая перегрузкаП - время перегрузки(p)* - величина пульсации токаЯ.ГР.MAX* - величина зоны граничного тока якоря
Дополнительное требование: 4 - максимальное напряжение на якоре должно быть до 1,3 UяN
Введение
Сначала выбираем пульсность схемы исходя из мощности привода и дополнительных требований. Чем больше пульсность, тем короче интервал повторяемости и тем выше быстродействие привода, но выше стоимость. Выбираем оптимальный вариант: пульсность p = 6 для мощностей 0,5-2000 кВт.
Выбираем мостовую трехфазную схему, так как она обладает значительными достоинствами по сравнению с нулевыми схемами прежде всего сточки зрения использования тиристоров и трансформаторного оборудования.
Выполняем реверсивный преобразователь двухкомплектным по встречно-параллельной схеме, потому что при этой схеме габаритные размеры трансформаторного оборудования получаются существенно меньшими, чем при перекрестной схеме.
На основании технических данных двигателя постоянного тока и требований к электроприводу выполнить электрический расчет тиристорного выпрямительно-инверторного преобразователя (управляемого выпрямителя) и его системы управления, рассчитать характеристики разомкнутой системы ТП-Д. Преобразователь выполняется на нестандартное выходное напряжение и на стандартный ток, реверсивным с раздельным управлением, если нет дополнительных указаний.
. Выбор схемы преобразователя
Рисунок 1. Схема силовой цепи мостового трехфазного шестипульсного преобразователя
Рисунок 2. - Принципиальная схема реверсивного тиристорного преобразователя, работающего на двигатель постоянного тока.
. Электрический расчет силового трансформатора
Электрический расчет выполняется с целью определения необходимых параметров трансформатора, от которых зависят свойства и характеристики преобразователя и привода.
)Выбираем номинальный выпрямленный ток преобразователя из стандартного ряда по ГОСТ 6827-76, он должен превышать номинальный ток двигателя (I яN =192 А).
Примем IdN = 200 А.
)Номинальный вторичный ток трансформатора:
I2N = k2IdN
где коэффициент линейного вторичного тока трансформатора k2 ? 0,816 из табл. 1
N = 0,816?200 = 163,2 А.
)Предварительно находим RЯ - сопротивление якорной цепи двигателя при расчетной рабочей температуре
Я = ktRя.дв.
где kt - коэффициент увеличения сопротивления при нагреве обмотки до расчетной рабочей температуры 75°С из табл. 1, kt = 1,38.
мОм.
)После чего находим kR - коэффициент, учитывающий падение напряжения на внутренних сопротивлениях преобразователя и дросселей определяется по формуле
где RПЭ* - эквивалентное активное сопротивление преобразователя в относительных единицах, которое включает сопротивление обмоток трансформатора и сопротивление, обусловленное коммутацией вентилей предварительно принимаем
RПЭ* = Rя·(IяN /UяN) = 74,52 (192/220) = 0,065 о.е.
)Определяем необходимое номинальное вторичное напряжение трансформатора из требуемой наибольшей ЭДС преобразователя
,
где- коэффициент, учитывающий возможное снижение напряжения сети, примем kС = 0,9;
k? - коэффициент, учитывающий падение напряжения в реверсивных преобразователях с совместным управлением, по таблице k? = 1,0;= 1,35 - коэффициент выпрямленного напряжения (линейный);Ф = 2,34 - коэффициент выпрямленного напряжения (фазный);
принимаем - минимальный угол управления;
коэффициент корректировки величины максимального напряжения преобразователя:
,
Принимаем, так как в дополнительных условиях указано, что максимальное напряжение на якоре должно быть до 1,3 UяN.
В, В
Т.к. U2N отличается от стандартного сетевого 220 В не более чем на 20%, то принимаем безстрасформаторное питание через токоограничивающие реакторы.
)ЭДС преобразователя при номинальных напряжениях и угле управления a=0
В
)Типовая мощность трансформатора:
где - коэффициент типовой мощности из табл. 1
Принимаем питание первичной обмотки трансформатора 380 В из таблицы стандартных значений напряжений первичных обмоток (табл. 2.).
)Действующее значение линейного первичного тока:
Где k1 =0,816 - коэффициент линейного тока первичный
)Индуктивное сопротивление токоограничивающих реакторов:
)Индуктивное сопротивление, которое вносится в цепь выпрямленного тока:
)Активное сопротивление токоограничивающего реактора:
)Активное сопротивлени, которое вносится в цепь якоря :
13)Вносимая в цепь постоянного тока индуктивность преобразователя:
- угловая частота.
. Выбор вентилей
В ходе проектирования выбираются типы вентилей и их класс по напряжению. Тип полупроводникового вентиля определяется средним выпрямленным током и требуемой перегрузочной способностью, а класс - максимальными повторяющимися (мгновенными) напряжениями.
Сначала выбираем способ охлаждения. Выбираем принудительное воздушное охлаждение, чтобы обеспечить условие допустимой перегрузки по току.
)Средний ток тиристора определяется по выражению:
где nш - количество вентилей в преобразователе, исключая параллельное и последовательное соединения, т.е. подсоединенных к одной выходной шине nш = 3;
А.
Предварительно выбираем тиристор с предельным током в 6-10 раз превышающим его средний ток при естественном охлаждении
Т133-400(TO) =1,05 B - пороговое напряжение тиристора в открытом состоянии= 0,00068 Oм - дифференциальное сопротивление тиристора в открытом состоянии= 0,137оС/Вт - тепловое сопротивление переход - охлаждающая среда с определенным охладителем, применяется принудительное охлаждение (V= 6 м/с)= 125oC - максимально допустимая температура p-n перехода= 50oC - температура окружающей средыф = - коэффициент формы тока тиристора
Класс вентилей: 4 - 16
)Максимально длительно допускаемый средний ток тиристора:
3)Определяем коэффициент запаса по току:
.
)При номинальном токе установившаяся температура p-n перехода при номинальном токе:
°С
где мощность рассеяния тиристора в открытом состоянии при номинальном токе преобразователя
)Максимально допустимая мощность рассеяния, при которой за время перегрузки (60с) температура перехода достигает максимально допустимой величины:
,
Где (т.к. длительность перегрузки 60 с) - Переходное тепловое сопротивление
)Максимально допустимый ток предварительно нагретого тиристора за время перегрузки:
)Максимально допустимый ток перегрузки преобразователя с полуторократным запасом:
573,095
Условие допустимой перегрузки по току:
Я.MAX = ?·IЯN ? Id60m,
,4 ·192 = 460,8А ? 573,095 А - условие выполняется.
)Максимальное импульсное рабочее напряжение:
где kсп=1,1 - коэффициент, учитывающий возможное повышение напряжения в сети
)Определим класс вентилей по формуле:
Класс вентилей = 14
4. Расчет основных параметров сглаживающего и уравнительного реакторов
)Рассчитаем индуктивность якорной цепи двигателя:
где CL=2 - постоянная, для компенсированных тихоходных двигателей
pп=2- число пар полюсов двигателя (для номинальной частоты вращения двигателя n=575 об/мин),
2)Допустимая величина тока якоря в относительных единицах:
3)Индуктивность сглаживающего реактора:
Где - относительная величина ЭДС низшей гармоники преобразователя для p = 6 из табл. 4
- угловая частота.
Отсюда следует, что сглаживающие реакторы не требуются, так как индуктивность, имеющаяся в цепи уже способна ограничить эти токи. .
4)Максимальный граничный ток (при ? = 90°):
где коэффициент граничного тока из табл. 4, индуктивность цепи якоря
Гн.
5)Для ограничения скорости нарастания тока короткого замыкания, необходимая индуктивность сглаживающего реактора вычисляется по формуле
о.к.з.= ,
Где= 7 кА - допускаемое значение ударного неповторяющегося тока тиристора в открытом состоянии при длительности протекания 10 мс и максимально допустимой температуре перехода; LУР - индуктивность уравнительного дросселя.
УР = 0,1·IЯN = 0,1·192 = 15,9 А.
Ошибка! Закладка не определена. мГн.
Для ограничения скорости нарастания тока короткого замыкания дроссель не требуется.
удовлетворяет данному условию.
. Расчет механических характеристик
Расчёт механических характеристик мы произвели в специальной расчётной программе.
Для расчёта нам необходимо знать значения:
1)В - действующее значение линейного напряжения
)max ток, до которого будем считать
)эквивалентное активное сопротивление якорной цепи
=106,8 мОм
)индуктивное сопротивление якорной цепи
=2,496 мГн
5) - индуктивное сопротивление рассеяния одной фазы токоограничивающего реактора
)p = 6 - пульсность схемы преобразователя
)коэффициент двигателя, где падение напряжения на щеточных контактах двигателя
)электромагнитный момент номинальный
649,536 Нм
)максимальный эл.магн. момент
В результате получили данные, с помощью которых построили механические характеристики режимов РПТ и РНТ (рисунки 2 и 3).
Рисунок 3. Механические характеристики РПТ
Рисунок 4. Механические характеристики РНТ
Характеристика ограничена углами в 15º и 145º, так как иначе это привело бы к опрокидыванию преобразователя, что может привести к аварии.
Также были рассчитаны регулировочная и фазовая характеристика, соответственно рисунок 5 и рисунок 6.
где -амплитуда развертывающего напряжения.
=10 В - макс. напряжение управления равно амплитуде развертывающего
Таблица 2. Регулировочные и фазовые характеристики
а, града, радUуEd0010436,65715,20360,2653539,65421,37445,5730,7953997305,659601,0471985218,32878,463041,369438287,33189,427031,5607960,14,36661202,094395-5-218,328134,4272,346194-7-305,659144,98482,530462-8,19-357,62
Рисунок 5. Фазовые характеристики
Рисунок 6. Регулировочные характеристики
. Выбор СИФУ
Рисунок 7. Принципиальная схема одного канала СИФУ
Рисунок 8. Функциональная схема реверсивного преобразователя
Заключение
Проектирование начинается с выбора принципов работы каждого устройства, входящего в систему импульсно-фазового управления выпрямительно-инверторного преобразователя. Выбирается тип фазосдвигающего устройства, тип усилителей мощности управляющих тиристорами импульсов, форма и длительность этих импульсов, напряжение питания усилителей мощности и всех остальных устройств.
В СИФУ устанавливаем многоканальное ФСУ, достоинством которого является высокое быстродействие и сравнительная простота. Усилители мощности импульсов управления применяем с трансформаторной потенциальной развязкой на транзисторе с импульсным трансформатором, как наиболее простые усилители мощности. Формирователь длительности импульсов управления представляет собой заторможенный одновибратор, который является наиболее распространенным.
Ячейку ФСУ выполняем с косинусоидальным развертывающим напряжением из-за ее простоты и точность формирования угла и линейность регулировочной характеристики преобразователя в такой ячейке определяются соотношением только двух входных резисторов.
Фильтры синхронизирующих напряжений выполняем активными первого порядка, они имеют большие возможности, чем пассивные, большое разнообразие, меньшие габариты и стоимость.
Библиографический список
Руденко В.С., Сенько В.И., Чиженко И.М. Основы преобразовательной техники: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2010. 42
Приложения
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
преобразователь электрический трансформатор реверсивный
Приложение 4
Приложение 5
Больше работ по теме:
Предмет: Информатика, ВТ, телекоммуникации
Тип работы: Курсовая работа (т)
Новости образования
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ