Расчет вентильного преобразователя для электропривода постоянного тока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет вентильного преобразователя для электропривода постоянного тока

Студента Прохоровой Татьяны Алексеевны

СОДЕРЖАНИЕ

трансформатор вентиль силовой привод

Введение

1 Задание на курсовую работу

2 Расчетные данные двигателя

3 Расчет параметров и выбор преобразовательного трансформатора (линейных реакторов)

4 Расчет параметров и выбор силовых вентилей ВП

5 Расчет параметров и выбор уравнительных реакторов

6 Расчет параметров и выбор сглаживающего реактора

7 Расчет и выбор элементов защиты

8 Расчет внешних и регулировочных характеристик вентильного преобразователя и электромеханических характеристик привода

9 Ограничительная характеристика и минимальный угол инвертирования

10 Расчет энергетических показателей преобразователя

Заключение

Список литературы

Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Современные регулируемые электроприводы обычно содержат в своем составе управляемые вентильные преобразователи (ВП), необходимые для преобразования и регулирования потока электрической энергии, передаваемой от питающей сети к электродвигателю.

Они могут работать в выпрямительном и инверторном режимах в зависимости от режима работы нагрузки. В выпрямительном режиме преобразователь преобразует энергию сети переменного тока в энергию постоянного тока, подводимую к нагрузке. В инверторном режиме преобразователь преобразует энергию постоянного тока из нагрузки в энергию переменного тока, подаваемую в сеть. Отпирание тиристоров вентильного преобразователя происходит в момент подачи на их управляющие электроды импульсов управления, генерируемых СИФУ. Отпирание очередного тиристора в общем случае производится со сдвигом на угол управления б по отношению к точке естественной коммутации.

Для питания якорных цепей и обмоток возбуждения двигателей постоянного тока применяются ВП, которые по конфигурации силовой схемы различаются на нулевые и мостовые, а по числу фаз источника питания - на однофазные и трехфазные. Однофазная мостовая и трехфазная нулевая схемы в силу неравномерной загрузки сети и увеличенной расчетной мощности трансформатора, соответственно, находят применение в электроприводах малой (до 10 кВт) мощности. В промышленных электроприводах средней (от 10 до 2000 кВт) и большой (более 2000 кВт) мощности применяется трехфазная мостовая схема ВП и другие схемы на ее основе.

Реверсивные ВП в отличие от нереверсивных содержат, как правило, два нереверсивных преобразователя, либо реверсор в цепи якоря. Преобразователи с реверсором применяются в станочном электроприводе малой мощности.

Наибольшее распространение получили двухкомплектные ВП со встречно-параллельным соединением вентильных групп, выполненных по трехфазной мостовой схеме. Они имеют простой двух обмоточный трансформатор, с минимальной, в сравнении с другими схемами, расчетной мощностью. Кроме того, такие ВП могут питаться непосредственно от трехфазной сети через линейные токоограничивающие реакторы, а также позволяют унифицировать конструкцию реверсивных и нереверсивных преобразователей.

Наряду со встречно-параллельными применяются перекрестные схемы ВП, которые имеют только один контур уравнительного тока, а также меньшую мощность и массу уравнительных реакторов. Разновидностью перекрестных ВП является Н-схема с одним уравнительным реактором.

Реверсивные ВП с двумя комплектами вентилей могут работать в режимах раздельного и совместного управления.

Раздельное управление применяют в случаях, когда по условиям работы привода допустима пауза в управлении им длительностью 5…10 мс, необходимая для выключения тиристоров выходящей из работы тиристорной группы. Это позволяет обойтись без уравнительных реакторов, необходимых для ограничения уравнительных токов в режиме совместного управления, и уменьшить потери энергии в ВП, что особенно важно для мощных электроприводов.

Назначение элементов:

- трансформатор применяется для согласования напряжения питающей сети с напряжением нагрузки (якоря электродвигателя);

- силовые вентили подключают нагрузку напряжение сети в соответствии с углом управления и обеспечивают необходимое значение выпрямленного напряжения на нагрузке;

- уравнительный реактор ограничивает уравнительный ток, протекание которого обусловлено тем, что при совместном управлении мгновенные значения напряжений выпрямителя и инвертора различны и между ними действует уравнительное напряжение;

- плавкие предохранители защищают преобразователь от внутренних коротких замыканий;

- вспомогательный диодный выпрямитель, нагруженный на контур, предназначен для защиты вентилей от внешних перенапряжений, возникающих при включении и отключении преобразовательного трансформатора;

- защитная последовательная цепочка, подключённая параллельно вентилю, служит для защиты вентиля от коммутационных перенапряжений, вызванных накоплением носителей в полупроводниковой структуре.

1 ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

В результате выполнения работы необходимо рассчитать параметры и выбрать основные элементы силовой части преобразователя и устройств защиты, рассчитать важнейшие характеристики и энергетические показатели ВП.

Исходные данные к проектированию:

Рисунок 1.1 - Трехфазная мостовая перекрестная схема

На рис.1.1 есть неточности

Рисунок 1.2 - Функциональная схема канала СИФУ

Тип силовой схемы - трехфазная мостовая перекрестная.

Преобразователь реверсивный с совместным управлением.

Обмотки силового трансформатора соединены в группу «треугольник - двойная звезда».

СИФУ преобразователя имеет на каждый тиристор свой канал управления. Каждый из каналов содержит:

- генератор опорного напряжения ГОН, который вырабатывает переменное опорное напряжение пилообразной или косинусоидальной формы, синхронизированной с питающей сетью ;

- компаратор К, предназначенный для сравнения опорного напряжения с управляющим напряжением на входе компаратора . В момент выполнения условия компаратор генерирует импульсный сигнал, который поступает в формирователь импульсов.

- формирователь импульсов ФИ, формирует сигнал и подает его в цепь управления тиристора .

Электродвигатель постоянного тока типа 4П-355-43:

- номинальная мощность двигателя ;

- номинальное напряжение якоря ;

- номинальная скорость ;

-номинальный КПД .

Параметры питающей сети:

- номинальное линейное напряжение сети ;

- число фаз сети 3;

- частота сети ;

-относительное отклонение напряжения сети .

Дополнительные параметры преобразователя

- относительное значение уравнительного тока ;

-допустимое относительное действующее значение основной гармоники входного тока преобразователя ;

- длительность 100% токовой перегрузки .



Рисунок 1.1 - Трехфазная мостовая перекрестная схема (исправленная)

2. РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ

По данным параметрам электродвигателя определяем номинальный ток , А, по формуле

		(2.1)

Номинальную угловую скорость, рад/с, вычисляем по формуле

		(2.2)

По номинальной скорости и мощности двигателя определяем номинальный момент , , по формуле

		(2.3)

По номинальному моменту и номинальному току вычисляем постоянную машины по формуле

		(2.4)

Сопротивление якоря двигателя, Ом, определяем по формуле

		(2.5)

3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Трансформатор применяется для согласования напряжения питающей сети с напряжением нагрузки.

Фазное напряжение первичной обмотки, соединенной в «треугольник»

Предварительное определение вторичного фазного напряжения трансформатора.

Точное определение напряжения затруднено, так как в начальной стадии расчета неизвестны падения напряжения на отдельных элементах силовой схемы.

Учет этих падений напряжения осуществим с помощью соответствующих коэффициентов.

Действующее значение фазного напряжения вторичной обмотки , В, рассчитывается по формуле

		(3.1)

где - учитывает возможное снижение напряжения сети;

- учитывает коммутацию и асимметрию напряжений;

-учитывает падение напряжения в вентилях, обмотках трансформатора и реакторов;

- коэффициент схемы, по [4].

Значения коэффициентов_?и предварительно принимают равными

Значение коэффициента определяем по формуле

 (3.2)

где - относительное отклонение напряжения питающей сети.

Зная все коэффициенты, определяем

Расчетная мощность силового трансформатора , ВА, определяется по формуле

		(3.3)

где - коэффициент схемы ВП, по [4];

- наибольшая потребляемая нагрузкой мощность, Вт.

Величина мощности , Вт, определяется как

		(3.4)

где - наибольшее среднее значение ЭДС ВП, В;

- номинальный ток нагрузки (двигателя), А.

Наибольшее среднее значение ЭДС преобразователя , В, рассчитывается по формуле

		(3.5)

Тогда наибольшая потребляемая нагрузкой мощность , Вт, и расчетная мощность силового трансформатора , ВА, равны



Действующее значение линейного тока ВП

		(3.6)

где - коэффициент схемы, по [4];

- номинальный ток нагрузки (двигателя), А.

Действующее значение линейного тока первичной обмотки трансформатора , А

		(3.7)

где - коэффициент трансформации;

- коэффициент схемы, по [4].

Коэффициент трансформации определяем по формуле

		(3.8)

Тогда

Стандартного трансформатора, удовлетворяющего рассчитанным параметрам, серийно не производится. Поэтому необходимо применить специальный трансформатор (выполненный по заказу) со следующими параметрами:

- мощность S_T = 315 кВА;

- фазное напряжение первичной обмотки U_1ф = U_1л = 380 В;

- фазное напряжение вторичной обмотки U_2ф =400 В;

- линейный ток первичной обмотки I₁ = 183 A;

- линейный ток вторичной обмотки I₂ = 178 A;

- с группой соединения обмоток Д/Y_нY_н.

Исходя из ближайшего подходящего по мощности трансформатору, принимаю:

- напряжение короткого замыкания преобразовательного трансформатора u_k = 5,6 %;

- ток холостого хода i_µ = 2,6 %;

- кпд з = 92,5%;

- потери холостого хода: ;

- потери короткого замыкания:

4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР СИЛОВЫХ ВЕНТИЛЕЙ ВП

Выбор вентилей производится по среднему значению тока, протекающего по ним, и величине приложенного повторяющегося импульсного напряжения.

Расчетное среднее значение тока вентиля определяем по формуле

		(4.1)

где в трехфазных схемах ВП.

Наибольшее расчетное значение повторяющегося импульсного напряжения на вентилях

		(4.2)

где - коэффициент схемы по [4].

По рассчитанным значениям и из справочника [5] выбираем тип вентиля , учитывая, что , то применяется естественное охлаждение вентилей.

Для выбранного типа прибора рассчитывают наибольшее допустимое значение прямого тока с учетом возможной 100% токовой перегрузки в динамических режимах работы привода в течение заданного интервала времени . При этом полагаю ток нагрузки идеально сглаженным

Расчет тока выполняется по формулам

 (4.3)

(4.4)

(4.5)

где - пороговое напряжение вентиля, В, по [5];

- дифференциальное сопротивление прямой ветви вентиля, мОм;

- коэффициент формы тока вентиля;

- потери в вентиле при токовой перегрузке, Вт;

- потери в номинальном режиме, Вт;

- максимально допустимая температура структуры, ;

- максимально допустимая температура охлаждающего воздуха, ;

- установившееся тепловое сопротивление «переход - среда», ;

- переходное тепловое сопротивление «переход - среда» при заданной длительности токовой перегрузки,.

Повторяющееся обратное напряжение (напряжение в закрытом состоянии) по [5].

По[5]при .

Определим потери в номинальном режиме



Определяем потери в вентиле при токовой нагрузке , Вт

Наибольшее значение прямого тока , А

Для надежной работы вентильного преобразователя необходимо, чтобы параметры выбранного тиристора удовлетворяли условиям

Для выбранного вентиля Т160-14

что удовлетворяет условиям надежной работы.

5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР УРАВНИТЕЛЬНЫХ РЕАКТОРОВ

При совместном управлении группами ВП в контуры уравнительного тока с целью ограничения его величины включают уравнительные реакторы.

Величина суммарной индуктивности контура уравнительного тока определяется по формуле

		(5.1)

где - наибольшая при согласованном управлении величина коэффициента действующего значения уравнительного тока, по [5];

- амплитуда линейного напряжения (для трехфазной мостовой перекрестной схемы);

- круговая частота питающей сети,

- относительное действующее значение уравнительного тока, .

Амплитуда линейного напряжения , В, определяется по формуле

		(5.2)

Суммарная индуктивность контура уравнительного тока, Гн

Требуемая индуктивность уравнительных реакторов определяется по формуле

		(5.3)

где - количество фазных обмоток, по которым одновременно проходит уравнительный ток, . Неверно. .

- индуктивность рассеяния фазы согласующего трансформатора, Гн.

Величина индуктивности , Гн, определяется по формуле

		(5.4)

где - напряжение короткого замыкания преобразовательного трансформатора в процентах, .

Тогда

Выбираю не насыщающиеся реакторы, поэтому индуктивность каждого из них должна быть равна

Уравнительный ток , А, определяется по формуле

		(5.5)

Активное сопротивление уравнительного реактора , Ом

		(5.6)

Реактивное сопротивление уравнительного реактора , Ом

		(5.7)

Так как стандартного реактора на требуемую индуктивность и ток нет, то необходимо использовать специальный реактор, выполненный на заказ, с параметрами:

Индуктивность ; Ошибка. ;

Номинальный ток

Уравнительный ток ;

Активное сопротивление .

6. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР СГЛАЖИВАЮЩЕГО РЕАКТОРА

Для уменьшения пульсаций тока и сужения зоны прерывистых токов в якорную цепь двигателя включают сглаживающий реактор.

Требуемая величина индуктивности якорной цепи определяется из равенства

		(6.1)

где - амплитуда основной гармоники выходного напряжения ВП;

- кратность пульсаций выходного напряжения, ;

- допустимое относительное действующее значение основной гармоники выходного тока преобразователя, .

Величина напряжения , В, определяется из равенства

		(6.2)

где - угол регулирования.

Для расчёта индуктивности выбирается значение угла регулирования б соответствующее номинальному режиму .

Номинальный угол регулирования приближённо можно определить из выражения

		(6.3)



Индуктивность обмотки якоря двигателя определяю по формуле

		(6.4)

где - число пар полюсов, по [2];

- коэффициент для двигателей без компенсационной обмотки машин, по[4].

Индуктивность сглаживающего реактора определяем по формуле

Так как величина индуктивности сглаживающего реактора получилась отрицательной, то сглаживающий реактор не требуется.Индуктивности уравнительных реакторов и обмотки якоря двигателя хватает, чтобы сглаживать пульсации потребляемого тока.

7.РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ЗАЩИТЫ

Наиболее чувствительными элементами силовой части ВП являются полупроводниковые вентили. Они требуют защиты от токов перегрузки и от перенапряжений, т.к. имеют относительно небольшую перегрузочную способность по этим параметрам.

7.1 ЗАЩИТА ОТ АВАРИЙНЫХ ТОКОВ

Защита вентильного преобразователя от внутренних коротких замыканий обеспечивается плавкими предохранителями путем согласования их амперсекундных характеристик с амперсекундными характеристиками вентилей. При этом для любого момента времени допустимый ток вентиля должен быть больше тока срабатывания защиты .

		(7.1.1)

Или

		(7.1.2)

Значение интеграла может быть определено по формуле

		(7.1.3)

где - ударный ток вентиля при заданной длительности перегрузки, по [5].

- длительность перегрузки, по [4].

По [6] выбираем плавкий предохранитель ПН2-250, имеющий параметры:

номинальный ток предохранителя;

номинальный ток плавкой вставки;

интеграл гарантированного плавления.

Данный предохранитель не допустит теплового разрушения вентилей при сверхтоках.

Защита ВП от аварийных токов при внешних коротких замыканиях и срывах инвертирования обеспечивается автоматическими выключателями.

Ток через автоматический выключатель QF1, установленный между сетью и первичной обмоткой трансформатора, определяю по формуле

		(7.1.4)

где - фазный линейный ток первичной обмотки трансформатора.

По [7] автоматический выключатель ВА-99/400 400 A с параметрами:

- номинальный ток выключателя;

- номинальное напряжение выключателя;

- уставка электромагнитных расцепителей.

Ток через автоматический выключатель QF2, установленный между двигателем и преобразователем, определяется по формуле

		(7.1.5)

По [7] выбирается автоматический выключатель ВА-99/250 250 A с параметрами:

- номинальный ток выключателя;

- номинальное напряжение выключателя;

- уставка электромагнитных расцепителей.

7.2 ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

При коммутационных и аварийных режимах на вентиль действуют кратковременные периодические и однократные перенапряжения, для ограничения которых применяют специальные защитные устройства.

Для защиты от внешних перенапряжений, возникающих при включении и отключении преобразовательного трансформатора, применяют вспомогательный диодный выпрямитель, нагруженный на RC контур.

Параметры элементов C1, R1, R2 определяют по формулам

		(7.2.1)
		(7.2.2)
		(7.2.3)

где - величина тока холостого хода трансформатора в процентах.

Расчетная мощность резисторов и определяется, соответственно, из выражений

(7.2.4)

(7.2.5)

Для защиты вентилей от коммутационных перенапряжений, вызванных накоплением носителей в полупроводниковой структуре, параллельно вентилям включают защитные RC цепочки, параметры которых выбирают в пределах

		(7.2.6)
		(7.2.7)

Причем большие значения емкости и меньшие значения сопротивлений соответствуют ВП большей мощности.

Принимаем значения и

Расчетная мощность резистора выбирается в пределах

		(7.2.8)

На основе расчетных значений емкостей конденсаторов, сопротивлений резисторов, их мощности и рабочих напряжений производится выбор этих элементов из справочных данных.

По рассчитанным данным осуществляем выбор из [8]

- резистор ПЭВ-3 6.8, , , 150 Ом, +-5%;

- резистор ТВО-2 150, , , 91 кОм, +-5%;

- резистор ПЭВ-100 1.3К, , , 47 Ом, +-5%;

- конденсатор К50-83,, ;

- конденсатор К50-35, , .

Конденсаторы выбраны необоснованно и неверно.

- конденсатор К75-40Б,, ;

- конденсатор К75-24, , .

Диоды для вспомогательного выпрямителя VD1-VD12 выбираются по напряжению и максимальному току вспомогательного выпрямителя.

ЭДС вспомогательного выпрямителя , В

		(7.2.9)

Ток через диод вспомогательного выпрямителя, А

		(7.2.10)

По рассчитанным параметрам из [10] выбираем диод 10A10 (.

Диоды выбраны неверно.

Принципиальная схема электропривода с аппаратами защиты представлена на рисунке 2.



Рисунок 2 - Принципиальная схема электропривода

В схеме неточность.

Рисунок 2 - Приниципиальная схема электропривода (исправленная)

8. РАСЧЕТ ВНЕШНИХ, РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕНТИЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИВОДА

Среднее значение выходного напряжения вентильного преобразователя является функцией двух переменных: тока нагрузки и угла управления , которая записывается следующим образом

		(8.1)

где - приведенное к вторичной обмотке индуктивное сопротивление рассеяния фазы трансформатора.

		(8.2)

Внешние характеристики определяются выражением (8.1) при условии постоянства угла управления б.

Угол управления, соответствующий номинальному режиму, находим из выражения (8.1), подставив в него значения номинального напряжения и тока

		(8.3)

Внешние характеристики преобразователя представлены на рисунке 3 при различных углах б и изменении тока от минус 2•I_dн до плюс 2•I_dн.



Рисунок 3 - Внешние характеристики преобразователя (исправленные)

Регулировочные характеристики вентильного преобразователя строим согласно выражению (8.1) при значениях тока нагрузки и и при изменении угла управления от 0 эл. град до 180 эл. град.

Регулировочные характеристики преобразователя представлены на рисунке 4.

Рисунок 4 - Регулировочные характеристики преобразователя



Рисунок 4 - Регулировочные характеристики преобразователя (исправленные)

Приведенные формулы при условии представляют собой аналитические выражения внешних характеристик ВП, а при регулировочных.

Электромеханические характеристики системы ВП - двигатель рассчитываются по формуле

		(8.4)

где - коэффициент, зависящий от параметров двигателя;

Ф - магнитный поток двигателя;

- суммарное сопротивление цепи нагрузки.

Величина произведения может быть определена по паспортным данным двигателя из формулы

		(8.5)

Суммарное сопротивление цепи нагрузки равно

		(8.6)

где - сопротивление якорной цепи двигателя, включающее сопротивление обмотки якоря, добавочных полюсов, компенсационной обмотки;

- сопротивление обмотки сглаживающего дросселя;

- число уравнительных реакторов одновременно обтекаемых током нагрузки;

- сопротивление обмотки уравнительного реактора.

Если активные сопротивления реакторов неизвестны, то можно воспользоваться приближенным равенством

		(8.7)

При

При

Электромеханические характеристики представлены на рисунке 5.

Рисунок 5 - Электромеханические характеристики



Рисунок 5 - Электромеханические характеристики (исправленные)

9. ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И МИНИМАЛЬНЫЙ УГОЛ ИНВЕРТИРОВАНИЯ

При работе ВП в инверторном режиме система управления должна ограничивать величину минимального угла инвертирования для предотвращения опрокидывания инвертора. Это ведет к ограничению тока нагрузки в зависимости от величины напряжения преобразователя, определяемого ограничительной характеристикой

		(9.1)

где - угловая длительность выключения тиристора;

- угол, учитывающий асимметрию импульсов управления.

Угловую длительность выключения тиристора определяем по формуле

		(9.2)

где - время выключения тиристора, по [3].

Минимальное значение угла инвертирования определяется путем совместностного решения уравнений (8.1) и (8.4), описывающих внешнюю и ограничительную характеристики вентильного преобразователя, с учетом возможного снижения напряжения питающей сети.

Рассчитывается по формуле

 (9.3)

Ограничительные характеристики согласно (9.1) нанесены на график внешних и электромеханических характеристик на рисунке 3 и 5.

10. РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Важнейшими энергетическими показателями вентильного преобразователя являются: полная мощность , активная мощность, реактивная мощность , мощность искажения, коэффициент мощности , а также КПД -. Относительные значения этих показателей при постоянной величине тока нагрузки рассчитываются следующим образом.

Относительное значение полной мощности

		(10.1)

где , - коэффициенты схемы ВП [4];

- угол коммутации.

Относительная величина активной мощности

		(10.2)

Относительная величина реактивной мощности

		(10.3)

В выражениях (10.1) - (10.3) величина угла коммутации вычисляется в зависимости от угла управления по формуле

 (10.4)

Относительная величина мощности искажения

		(10.5)

Коэффициент мощности вентильного преобразователя

		(10.6)

Коэффициент полезного действия

		(10.7)

где - суммарные потери мощности ВП.

Относительные значения энергетических характеристик при номинальном значении угла управления имеют следующие значения

Рисунок 6 - Энергетические характеристики привода

Величина в общем случае, определяется как сумма потерь в трансформаторе, в уравнительныз реакторах, в вентилях и цепях защиты, то есть

		(10.8)

Составляющие потерь определяются следующим образом

Потери в трансформаторе (номинальная нагрузка)

		(10.9)

где , - справочные значения потерь мощности холостого хода и короткого замыкания, соответственно.

А) при



Б) при

Потери в уравнительных реакторах

А) при

		(10.10)

где - число уравнительных реакторов, одновременно обтекаемых током нагрузки;

- сопротивление уравнительного реактора.

Б) при

		(10.11)

Потери в вентилях

А)при

		(10.12)

где - число одновременно обтекаемых током нагрузки вентелей;

- потери в одном вентиле при номинальном среднем токе нагрузки.

Б) при с учетом формулы (4.1) используем формулу (4.5) для расчета



Тогда

Потери в цепях защиты

		(10.13)

где - число зашитных RC- цепей, шунтирующих вентили;

- число цепей зашиты от внешних перенапряжений.

Тогда суммарные потери

А) при

Б) при

Подставляя полученные значения в формулу (10.7) получаем

При токе равном КПД преобразователя

При токе равном КПД преобразователя

При построении графика КПД преобразователя использовалось аналитическое выражение (10.7).

Расчет точек производился по заданным значениям угловой скорости, которые подставлялись в (10.7).Зависимость КПД преобразователя отскорости ротора при двух значениях (изображена на рисунке 7.

Рисунок 7 - КПД системы ВП-Д при различных токах якоря

11. ВРЕМЕННЫЕ ДИАГРАММЫ

Временные диаграммы работы преобразователя строятся в соответствии с рассчитанными параметрами для номинального режима работы.

Выходное напряжение выпрямительной и инверторной групп строятся при значении угла управления выпрямителя

Ток вентиля и ток потребления преобразователя строятся с учётом угла коммутации при номинальном режиме

Временные диаграммы представлены на рисунке 8.

Построение временных диаграмм выпрямителя и инвертора

При построении временных диаграмм выпрямители и инвертора предварительно намечаем функции фазных ЭДС на обоих временных диаграммах. При этом амплитуда фазных ЭДС равна . При этом опережает по фазе на рад, а в свою очередь так же опережает на . Масштаб построений, следующий: по оси ординат 1мм = 20 В, а по оси абсцисс 1мм = . Учитывая процессы коммутации при построения временной диаграммы выпрямителя, строятся функции полусуммы фазных ЭДС

		(11.1)

По известным углам управления и углам коммутации соответственно, строим временные диаграммы напряжения в выпрямительном и инверторном режимах: .

Построение временной диаграммы напряжения на выходе преобразователя.

При построении временной диаграммы напряжения на выходе преобразователя воспользуемся формулой

		(11.2)

Построение временной диаграммы тока на вентиле преобразователя.

Ток на любом вентиле, при его открытом состоянии равен току , и спадает до 0, в промежутке .

Построение временной диаграммы тока, потребляемого из сети.

Линейный ток, потребляемый из сети фазой - а изменяется по тем же законам, что и токи на первом и втором вентилях.

Построение временной диаграммы напряжения на вентиле.

При построении временной диаграммы предварительно начертим на диаграмме функции линейных напряжений . Найдем амплитуду функции линейного напряжения:

.

При проводящем состоянии вентиля напряжении на нем равно нулю, при закрытом состоянии вентиля на нем появляется напряжение, изменяющееся по функциям, при коммутации между двумя этими функциями напряжение на вентиле изменяется по

Найдем максимальное и минимальное амплитудные значения напряжения на первом вентиле:

Найдем амплитудное значение функции

Построение временной диаграммы уравнительного напряжения.

Для построения временных диаграмм уравнительного напряжения воспользуемся формулой

		(11.6)

Построение временной диаграммы уравнительного тока.

Для построения временной диаграммы уравнительного тока воспользуемся формулой

		(11.7)

Примем масштаб по оси ординат 1мм = 2 (А), а по оси абсцисс 1мм = .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения курсовой работы, мы спроектировали преобразователь для двигателя постоянного тока. Подбор вентилей осуществляется исходя из естественного охлаждения и использования стандартного типа размера радиатора.

При расчете уравнительных реакторов получилась отрицательная индуктивность сглаживающего дросселя, это говорит о достаточной суммарной индуктивности якорной цепи и уравнительного реактора, при которой нет необходимости ставить сглаживающий дроссель. Для защиты тиристоров от токов короткого замыкания были выбраны плавкие вставки с амперсекундной характеристикой, лежащей ниже, чем у тиристоров. Так же для защиты каждого тиристора от быстрой скорости нарастания напряжения были рассчитаны шунтирующие RC цепочки.

Для отключения преобразователя из сети используется автоматический выключатель с комбинированным расцепителем.

По расчётам построены внешние и ограничительные, регулировочные, энергетические характеристики преобразователя и электромеханические характеристики привода, а также временные диаграммы в номинальном режиме работы ВП.

Также в работе рассчитана зависимость КПД от угловой скорости двигателя. Из неё можно сделать вывод, что при увеличении скорости от нуля до номинального значения КПД также увеличивается.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Силовая электроника: учеб.пособие/ В.В. Ваняев; Нижегород.гос.техн.ун-т им Р.Е. Алексеева. - Нижний Новгород, 2017. - 108с.

2. Справочник по электрическим машинам / Под ред. И.П. Копылова, Т.1. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

3. Комплектные тиристорные электроприводы. Справочник / Под ред. В.М. Перельмутера. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

4. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Силовая электроника» для студентов направления 13.03.02. /НГТУ. Нижний Новгород, 2012. - 26 с. / Ваняев В.В.

5. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник/ O.Г. Чебовский, Л.Г. Моисеев, Р.П. Недошивин. - 2-е изд.,перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1985.-400 с., ил.

6. Материалы с сайта «Кореневский завод низковольтной аппаратуры»:http://nva-korenevo.ru/download/catalog/catalog-ppn.pdf

Дата обращения: 08.06.2020

7. Материалы с сайта «EKFelectrotechnica»:https://ekfgroup.com/search?searchString=%D0%92%D1%8B%D0%BA%D0%BB%D1%8E%D1%87%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B8+%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5Дата обращения: 08.06.2020

8. Материалы с сайта «Электроника и связь»:https://eandc.ru/

Дата обращения: 08.06.2020

9. Комплектные тиристорные электроприводы. Справочник / Под ред. В.М. Перельмутера. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

10. Материалы с сайта «Чип И Дип»: https://www.chipdip.ru/product/10a10

Дата обращения 08.06.2020

ПРИЛОЖЕНИЕ

Размещено на Allbest.ru

...