4198
Розрахунок параметрів і вибір елементів тиристорних електроприводів постійного струму
Курсовая
Энергетика
Вихідними даними, якого є номінальна потужність 5,3 кВт і номінальна частота обертання 3350 об/хв двигуна, а також систематизація, поліпшення і закріплення знань в області проектування электроперетворювачей, самостійне використання технічної і довід...
Украинкский
2012-11-14
297 KB
26 чел.
Вихідними даними, якого є номінальна потужність 5,3 кВт і номінальна частота обертання 3350 об/хв двигуна, а також систематизація, поліпшення і закріплення знань в області проектування электроперетворювачей, самостійне використання технічної і довідкової літератури.
У результаті проектування був розрахован реверсивний тиристорний перетворювач для живлення двигуна постійного струму. Використана одна з найбільш розповсюджених схем шестифазна нульова. Так само була приведена схема керування тиристорним перетворювачем і складена функціональна схема ЛПП, розраховані зовнішня і регулювальна харатеристики тиристорного перетворювача.
У більшості сучасних перетворювачів для приводу у якості силових вентилей використовують тиристори. На їх основі для електроприводу збудовані тиристорні перетворювачі (ТП) напруги переменного струму в постійний.
Тиристорні перетворювачі володіють рядом достоїнств:
Однак у ТП крім достоїнств є й істотні недоліки:
Найбільш розповсюдженою середньо-потужною схемою випрямлiння є трифазна нульова схема. Діапазон потуг для її використання від 1 до 10 кВт.
1 ВИБІР ЕЛЕКТРОДВИГУНА
Згідно з вихідними даними вибрав двигун постійного струму:
2ПБ180MУХЛ4
Потужність двигуна = 9.5 кВт
Обертова швидкість = 2200 об/хв.
ККД = 88 %
Опір якоря = 0,084 Ом
Опір додаткових полюсів = 0,056 Ом
Індуктивність кола якоря = 2.4 мГн
Номінальна напруга = 220 В
Номінальна швидкість обертання
(1.1)
де nн - кутова швидкість , обрт∕хв
Електромагнітна потужність
(1.2)
Номінальний струм якоря
(1.3)
Конструктивна постійна двигуна
(1.4)
Номінальний момент
(1.5)
Індуктивність якірного кола
(вже задано); (1.6)
Для забезпечення нормальної роботи обраного електродвигуна живильний тиристорний перетворювач повинен мати запас за напругою. Потрiбна максимальна випрямлена напруга перетворювача.
, (1.7)
де - коефіцієнт запасу за напругою (1,2 1,3), Кu=1,3.
Тиристорні перетворювачі поділяють:
за призначенням: для живлення якірних кiл та обмоток збудження;
за виконанням: реверсивні та нереверсивні.
Основними параметрами є:
Обираємо схему тиристорного перетворювача відповідно до завдання на курсовий проект. Обираю трифазну нульову схему з роздільним керуванням. Така схема ТП наведена на рисунку 2.1.
Рисунок 2.1 Нульова схема тиристорного перетворювача.
До складу тиристорного перетворювача входять:
силовий трансформатор або струмообмежувальний реактор (в даному випадку струмообмежувальний реактор відсутній);
силовий блок (напівпровідникові вентилі);
згладжуючий реактор (при живленні якірних кіл постійного струму);
блок керування та захисту;
комутаційна апаратура;
система охолодження (при >100 А).
Живлення тиристорних перетворювачів потужністю 1кВт здійснюється від трифазної мережі змінного струму.
Залежно від співвідношення напруги мережі та потрібної для роботи двигуна випрямленої напруги, підключення перетворювача до мережі здійснюється через струмообмежувальний реактор або через силовий трансформатор. Для данного навантаження ми використовуємо силовий трансформатор.
3 РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Розрахункове значення напруги трансформатора, який живить трифазний ТП під час його роботи на якір двигун постійного струму в зоні безперервних струмів, з урахуванням необхідного запасу напруги в силовому колі, визначається за формулою:
, (3.1)
де розрахунковий коефіцієнт, що характеризує відношення напруги
у залежності від типу схеми ();
коефіцієнт запасу за напругою, що враховує можливе значення напруги мережі до (1,05);
коефіцієнт запасу за напругою, що враховує неповне відкриття вентилів при максимальному керуючому сигналі ();
коефіцієнт запасу за напругою, що враховує спад напруги в обмотках трансформатора, власний опір вентилю й перекриття анодів (=1,05);
максимальне випрямлена напруга ТП.
Розраховуємо лінійну напругу
(3.2)
Розрахункове значення струму вторинної обмотки трансформатора.
номінальний випрямлений струм перетворювача, приймається рівним номінальному струму якоря двигуна .
(3.3)
де коефіцієнт схеми, який характеризує відношення струмів ;
коефіцієнт, що враховує відхилення форми струму вентилів від прямокутника ();
Коефіцієнт трансформації трансформатора.
(3.4)
де фазна напруга живільної мережі.
Діюче значення струму первинної обмотки дорівнює:
А (3.5)
Розрахункова потужність трансформатора
(3.6)
де коефіцієнт схеми, який характеризує співвідношення потужностей KS=1,46
На підставі отриманих даних складається таблиця специфікації для індивідуального замовлення на виготовлення трансформатора (табю3.1)
Таблиця 3.1 специфікація живильного трансформатора для тиристорного перетворювача.
Sн, кВА |
Первинна обмотка |
Вторинна Обмотка |
Перетворювач |
|||
UЛ,В |
I1Ф,А |
U2ф,В |
I2Ф,А |
Ud,В |
Idн, А |
|
12,65 |
380 |
39,96 |
296 |
29.7 |
220 |
49 |
4 ВИБІР ТИРИСТОРІВ
Середнє значення струму тиристора з урахуванням умов охолоджування
(4.1)
де коефіцієнт співвідношення струму, визначений залежно від застосованої схеми ().
коефіцієнт , який враховує інтенсивність охолоджування силового вентиля ( природне охолодження, тому що Idн < 100 A ).
Максимальна зворотна напруга
(4.2)
де коефіцієнт співвідношення напруг, визначений залежно від застосованої схеми ().
Вибір тиристорів проводиться з урахуванням середнього значення струму через тиристор, максимального значення зворотної напруги та умов охолоджування.
За допомогою літератури [5] вибрали тиристор типу Т5068.
5 СКЛАДАННЯ ЛПП ПРИ РОЗДІЛЬНОМУ КЕРУВАННІ
Принцип роздільного керування полягає в тому, що відкриваючі імпульси подаються тільки на одну групу, яка знаходиться в роботі, при цьому інша вентильна група закрита. У такому випадку відсутня необхідність у зрівняльних реакторах, що знижує масогабаритні показники ТП. Система керування ТП (рис. 5.1) містить систему імпульсно-фазового керування (СІФК1 і СІФК2), що подає керуючі імпульси на тиристори вентильних груп (ВГ1 і ВГ2) у визначений момент. Логічне перемикаюче пристрій виконує наступні функції:
Інформацію про наявність струму в працюючій групі дає датчик нульового струму (ДНС). Датчик керування (ДК) видає сигнал , якщо для ВГ1. І , якщо для ВГ2.
У даному випадку - сигнали наявності струму; - сигнали заборони на відкривання ВГ1 і ВГ2.
Схему ЛПП можна представити у виді, зазначеному на рис. 2.
Алгоритм роботи даного ЛПП описується структурними формулами:
(5.1)
Відповідно з (5.1) Забороняючий сигнал y1 подається на СІФК1, якщо x2=1 або x2=0 i x1=0, но x0=1. Аналогічно y2=0, якщо x1=1 або x1=x2=0, но x0=0.
Як видно із системи схема реалізується тільки за допомогою елементів І та НІ, що є одними з найпростіших і дешевих.
Таблиця 5.1 - Таблиця дійсності ЛПП
X0 |
X1 |
X2 |
Y1 |
Y2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
6 РОЗРАХУНОК ЗГЛАДЖУЮЧОГО ДРОСЕЛЯ
6.1 Індуктивний опір вторинної обмотки трансформатора.
6.1)
де напруга короткого замикання (5 % номінальної).
6.2 Індуктивність однієї фази трансформатора може бути знайдена за формулою:
(6.2)
6.3 Розрахунок проводиться з умов забезпечення безперервного струму в діапазоні регулювання від = 0 до при струмі навантаження 0,1. Для забезпечення режиму безперервного струму в діапазоні напруг, близьких до номінальних, значення приймається 35 для нульової схеми. Необхідна індуктивність для якірного кола системи ТПД визначається формулою:
(6.3)
де - коефіцієнт , визначений згідно графіком залежності від кута , де р=3 - число пульсацiй випрямленої напруги для мостової схеми ().
6.5 Необхідна величина індуктивності згладжуючого дроселя:
(6.4)
Выбераю дросель с параметрами
L=36 мГн
Iн=49 А
7 ПОБУДОВА РЕГУЛЮВАЛЬНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Значення граничного кута беремо з п.6.3
При роботі на активно-індуктивне навантаження межовий кут визначається струмом навантаження та індуктивністю кола.
Для усіх схем випрямлення регулювальна характеристика випрямляча, що працює в безперервному режимі 0<α<35, виражається залежністю:
(7.2)
У режимі переривчатих струмів рівняння регулювальних характеристик для мостової трифазної схеми мають вигляд:
(7.3)
Розраховуємо значення Ud при зміненні від 0 до 120.
Будую регулювальну характеристику
Рисунок 7.1 - Регулювальна характеристика ТП.
8 ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ПОТУЖНОСТІ ТП
Коефіцієнт потужності ТП необхідно розраховувати для номінального режиму двигуна. У загальному випадку значення коефіцієнту потужності визначається відношенням активної потужності P, що витрачається випрямлячем, до повної потужності S:
(8.1)
де номінальна активна потужність ТП; (8.2)
. номінальна повна потужність ТП. (8.3)
Кут зсуву першої гармоніки струму по відношенню до напруги можна прийняти рівним:
(8.4)
де - кут комутації
8.1 Знаходимо кут .
(8.6)
8.3 Знаходимо кут комутації .
.
де - кут комутації при . (8.5)
9 ПОБУДОВА ЗОВНІШНЬОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТП
Зовнішня характеристика ТП це залежність напруги на перетворювачі від струму навантаження .Зовнішні характеристики будуються для чотирьох значень кута регулювання: , , , .
Рівняння зовнішньої характеристики для трифазної мостової схеми:
(9.1)
де еквівалентний активний опір фази силового трансформатора, віднесений до вторинної обмотки, U2 = 1,85 В пряме падіння напруги на тиристорі.
9.1 Знаходимо приведений до вторинної обмотки активний опір первинної обмотки .
(9.2)
де K=1 для нульової схеми; m =3 число фаз трансформатора.
9.2 Знаходимо активний опір дроселя .
(9.3)
9.3 Знаходимо еквівалентний активний опір фази силового трансформатора, віднесений до вторинної обмотки. (9.4)
Рисунок 9.1 Зовнішня характеристика ТП
10 РОЗРАХУНОК АПАРАТУРИ ЗАХИСТУ
Для захисту тиристорів від струмів короткого замикання широко використовують швидкодіючі плавкі запобігачі, підключені послідовно з тиристорами. Можно приняти:
Іпр Іvср Іпр 49 А
де Іпр номінальний струм плавкої вставки;
Іvср діючий струм тиристора при номінальному навантаженні.
Запобічачі вибираю [3] на напругу Uпр , яка не нище за номінальну напругу ТП
Uпр Ud0 Uпр 286 B
З довідника [3] обираю запобігачі типу ПНБ5, розраховані на намінальний струм 100 А, та напругу 380 В.
Захист від перенапруження та зовнішних коротких замикань здіснюється швидкодіючими автоматичними вимикачами, які можна встановити:
Автоматичні вимикачі обираються таким чином:
1. На боці змінного струму розцеплювача автомату струм повинен бути не нище діючого струму кола
де КН коефіцієнт розбігання характеристик розцеплювачів (КН = 1,2);
КСХ коефіцієнт схеми (КСХ = 0,816);
КФ коефіцієнт форми струму (КФ = 1,1).
Інрасц 1,20,8161,160,63 = 60,1 А
2. При встановленні автоматичного вимикача в коло постійного струму, струм розцеплювача автомату визначається за співвідношенням:
Інрасц КН Іd Інрасц 1,249 = 58,9А
Струм спрацьовування електромагнітного розцеплювача повинен бути нище за струм, що проходе через перетворювач при к.з., але вище за максимальний робочій струм:
Іустем КН Іdтах,
де Іdтах максимальне значення струму ТП в робочому режимі (2,5 Іd).
Іустем 2,549, = 123,5 А
За даними розрахунків з довідника [3] обираю автоматичні вимикачі типу А3110 на 100 А
Реверсивні ТП розділяють на два типи по засобу керування тиристорними групами: спільне і роздільне.
При спільному керуванні відмикаючи імпульси, на тиристори як однієї, так і другої групи у всіх режимах роботи привода, задаючи одній групі режим керування, а іншої - режим інвертування. Кутам керування і відповідають тиристори груп 1 і 2, причому a1+a2=p, і зв'язані між собою умовою рівності середніх значень напруг випрямовувача й інвертора. Середні значення напруг рівні, але миттєві значення відрізняються. Під дією різниці миттєвих значень виникає зрівняльний струм, що протікає по внутрішніх контурах перетворювача (відкриті тиристори обох груп і вторинна обмотка трансформатора). Для зменшення цього струму в схему вводять зрівняльні реактори. У такий спосіб схема зі спільним керуванням постійно готова до роботи двигуна в руховому чи генераторному режимі, але дорога через наявність зрівняльних реакторів.
При роздільному керуванні імпульси, що відмикають, подаються на тиристори тільки тієї групи, що у даний момент бере участь у роботі. При такім керуванні зрівняльних струмів не виникає, але система виходить з невисокою швидкодією. Незважаючи на це, системи з роздільним керуванням застосовуються частіше, ніж системи зі спільним керуванням.
У даній курсовій роботі застосоване роздільне керування тиристорними групами.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
31254. | СОЦИАЛЬНАЯ РАБОТА Учебно-методическое пособие по выполнению и оформлению дипломной работы для студентов специальности 040101.65 Социальная работа | 384.5 KB | |
Джуринская СОЦИАЛЬНАЯ РАБОТА Учебнометодическое пособие по выполнению и оформлению дипломной работы для студентов специальности 040101.65 Социальная работа бакалавр специалист магистр 2е издание переработанное и дополненное СанктПетербург 2009 УДК Одобрено на заседании кафедры теории и практики социальной работы протокол № 6 от 16. Методическое пособие по выполнению и оформлению дипломной работы для студентов специальности 040101. | |||
31255. | Выпускная квалификационная (дипломная) работа: методические рекомендации для студентов всех специальностей | 253 KB | |
Выполнение и защита выпускной квалификационной работы (дипломной работы) является заключительным и наиболее ответственным этапом подготовки специалиста. Дипломная работа основывается на полученных знаниях по ряду дисциплин специальности, носит комплексный характер, в большей степени содержит элементы исследования. | |||
31256. | МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению дипломной работы для студентов биологического факультета, обучающихся по специальности 020803 - Биоэкологи | 167 KB | |
Шихова МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению дипломной работы для студентов биологического факультета обучающихся по специальности 020803 Биоэкологи: с Q Киров 2011 ВВЕДЕНИЕ В соответствии с Положением об итоговой государственной аттестации выпускников высших учебных заведений Российской Федерации утверждённым приказом Минобразования РФ от 25. № 1155 защита выпускной квалификационной дипломной работы является обязательной составляющей итоговой государственной аттестации выпускников обучающихся по специальности 020803 Биоэкология в... | |||
31257. | Методические указания по подготовке, выполнению и защите дипломных работ по специальности 080102 «Мировая экономика» | 337.5 KB | |
В них изложены порядок выбора темы дипломной работы общая схема дипломного исследования структура и содержание основного текста требования к оформлению и процедура защиты дипломной работы. Общие положения Выбор темы дипломной работы Структура дипломной работы Чтение литературы и выписки из нее Оформление дипломной работы Нумерация страниц дипломной работы. | |||
31258. | Методические указания по выполнению дипломной работы для студентов дневной и заочной форм обучения специальности 080109 – «Бухгалтерский учет, анализ и аудит» | 203.5 KB | |
Дипломная работа: Методические указания по выполнению дипломной работы для студентов дневной и заочной форм обучения специальности 080109 Бухгалтерский учет анализ и аудит Составители: д. В методических указаниях отражены общие требования по выполнению дипломной работы по специальности 080109 Бухгалтерский учет анализ и аудит Приведены общие требования к написанию дипломной работы правила оформления порядок подготовки к защите критерии оценки. Цель и задачи выполнения дипломной работы . | |||
31259. | МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к дипломному проектированию | 162 KB | |
Защита дипломной работы проекта. Содержание дипломной работы проекта. Состав и структура дипломной работы проекта. Содержание основных разделов дипломной работы проекта. | |||
31261. | МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ВЫПОЛНЕНИЮ ВЫПУСКНЫХ КВАЛИФИКАЦИОННЫХ РАБОТ | 328.5 KB | |
ВЫБОР И УТВЕРЖДЕНИЕ ТЕМЫ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ.6 Выбор и утверждение темы квалификационной работы.ВЫПОЛНЕНИЕ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ. Подготовка к выполнению квалификационной работы. | |||
31262. | МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ ПО НАПИСАНИЮ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ (ПРОЕКТА) | 342.5 KB | |
МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ ПО НАПИСАНИЮ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ ПРОЕКТА для студентов специальности 080504.65 Менеджмент организации Методическое указание по выполнению выпускной квалификационной работы для студентов специальности 080504. Цель и задачи дипломной работы. Выбор и утверждение темы дипломной работы . | |||