151716 (594703), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

3) диаметр провода d в мм;

4) длину воздушного зазора l_z в мм.

Заданными величинами (известными из электрического расчета фильтра) при этом являются:

1) индуктивность реактора L в Гн;

2) ток, протекающий через реактор (выпрямленный ток) I_d, в А.

Расчет реактора, подобно расчету трансформатора, целесообразно начать с выбора сердечника.

Выбор размеров сердечника реактор следует производить, исходя из заданной величины , которая характеризует магнитную энергию, запасаемую в сердечнике. Чем больше величина , тем больший объем должен иметь сердечник дросселя.

Для определения минимальной величины объема сердечника реактора V можно пользоваться следующей приближенной формулой:

(3.32)

Если объем сердечника взять много меньше величины, найденной из формулы (3.32), то будет иметь место сильное магнитное насыщение сердечника. Это ведет к значительному уменьшению магнитной проницаемости материала сердечника и увеличению расхода провода на изготовление данного реактора. [17]

По справочнику основных габаритов сердечников [18] выбираем тип сердечника, удовлетворяющий выражению (3.32): стержневой ленточный магнитопровод типа ПЛ6,5х12,5х8, для которого V_см = 2,69 см³; S_см = 0,73 см²; l_ср.м = 3,69 см. Далее переходим к расчету обмотки реактора.

Если реактор работает при слабом подмагничивании постоянным током, то зазор в его сердечнике не делается. Если же реактор работает при значительном постоянном токе, когда необходимо делать в его сердечнике зазор, то число витков вычисляем по формуле:

(3.33)

где S_см – активная площадь сечения магнитопровода;

V_см – активный объем магнитопровода.

Наивыгоднейшая длина зазора сердечника может быть найдена из следующего приближенного соотношения:

(3.34)

Диаметр провода обмотки реактора находят по заданному выпрямленному току, исходя из допустимой плотности тока. При плотности тока ј = 2,5 А/мм необходимый диаметр проводов находим по формуле:

(3.35)

Определяем полную массу реактора по формуле:

(3.36)

Масса провода определяется по формуле:

(3.37)

где ρ = 8600 кг/м³ – плотность меди;

– площадь сечения провода;

– полная длина провода.

Площадь сечения провода определяем по формуле:

(3.38)

Полная длина провода определяется из соотношения:

(3.39)

где l_ср.м – средняя длина витка.

Тогда полная масса реактора будет равна:

3.3 Электробезопасность экспериментальной установки

Основные требования к безопасности электрооборудования изложены в ГОСТ 12.2.007.0-75 системы стандартов безопасности труда.

Стандарт устанавливает общие требования безопасности конструкции изделий, т. е. требования безопасности, предотвращающие или уменьшающие до допустимого уровня воздействия на человека: электрического тока, электрической искры и дуги, движущихся частей изделия, частей, нагревающихся до высоких температур, опасных и вредных материалов, используемых в конструкции изделия, а также опасных и вредных веществ, выделяющихся при его эксплуатации, шума, ультразвука и вибрации, электромагнитных полей и теплового, оптического и рентгеновского излучения. [19]

3.3.1 Расчет заземления

При повреждении изоляции электроустановки, ее корпус и другие конструктивные элементы могут оказаться под напряжением. Если человек прикоснется к такому поврежденному оборудованию, через него пройдет ток замыкания на землю, который может быть опасным для жизни.

Для защиты человека при прикосновении к металлическим частям электроустановки, случайно оказавшимся под напряжением, применяют защитное заземление – преднамеренное соединение корпуса или других металлических конструкций установки с землей. Назначение защитного заземления – создание между корпусом электрического устройства и землей электрического соединения с малым сопротивлением.

При прикосновении человека к заземленному оборудованию, оказавшемуся под напряжением, через его тело пройдет ток малой величины, безопасный для организма. Основной ток замыкания на землю пойдет по заземляющему устройству. Заземляющее устройство – совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Заземлитель – металлический проводник, находящийся в непосредственном соприкосновении с землей. Заземляющие проводники соединяют заземляемые части электроустановки с заземлителем. Сопротивление заземляющего устройства в основном определяется сопротивлением растеканию тока с заземлителя в грунт.

Для заземления используют естественные и искусственные заземлители. Естественные заземлители – арматура железобетонных сооружений, фундаменты зданий, трубопроводы и другие металлические конструкции, имеющие надежный контакт с землей. В качестве искусственных заземлителей чаще всего используют вертикально заглубленные стальные трубы, стержни, уголки, соединенные поверху стальной горизонтальной полосой.

Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали трансформаторов либо выводы источников однофазного тока, в любое время годе должно быть не более 4 Ом соответственно при линейном напряжении 380 В источника трехфазного тока.

Сопротивление растеканию тока не должно превышать нормативной величины. Для электроустановок напряжением до 1000 В нормативное значение составляет 4 Ом, а если подсоединенная к сети мощность не превышает 100 кВА – 10 Ом.

Монтажный участок по сборке силового блока привода постоянного тока находится на первом этаже двухэтажного отдельно стоящего кирпичного здания размером 20×10м. Мощность тока, потребляемая участком, превышает 100 кВА и поэтому нормативная величина сопротивления заземлителя R_н не должна превышать 4 Ом. Заземлитель предполагается выполнить из стальных вертикальных стержневых электродов длиной l_в = 1,5 м, диаметром d = 0,02 м, верхние концы которых расположены на глубине t₀ = 0,8 м. Вертикальные электроды соединены между собой с помощью горизонтального электрода – стальной полосы сечением 4x40 мм, уложенной в земле на глубине t₀ = 0,8 м. Вертикальные электроды расположены на расстоянии а = 3м друг от друга. Тип заземлителя выбираем контурный по периметру участка.

Выбираем 3-ю климатическую зону.

Определяем коэффициент сезонности φ для однородной земли: φ_в =1,2, φ_г = 2.

Удельное сопротивление однородного грунта (суглинок) ρ₀ = 100 Ом·м.

Рассчитываем удельное сопротивление грунта для вертикального электрода:

(3.40)

Удельное сопротивление грунта для горизонтального электрода:

(3.41)

Сопротивление одиночного вертикального заземлителя:

(3.42)

Число вертикальных заземлителей:

(3.43)

Длина горизонтальной полосы:

(3.44)

Сопротивление горизонтального заземлителя:

(3.45)

где b – ширина стальной горизонтальной полосы.

Определяем сопротивление группового заземлителя:

(3.46)

где η_в – коэффициент использования вертикальных заземлителей;

η_г – коэффициент использования горизонтальных заземлителей.

По условиям безопасности заземление должно обладать малым сопротивлением (R_н < 4 Ом), обеспечить которое можно путем увеличения геометрических размеров электродов или увеличив их число, соединенных в контур. Второй путь намного экономичнее по затратам металла и другим условиям. Кроме того, при применении нескольких электродов можно выровнять потенциальную кривую на территории, где они размещены. Поскольку расчетное R_з =4,72 Ом > R_н = 4 Ом, то увеличиваем количество вертикальных электродов до n = 24.

Тогда длина горизонтальной полосы:

(3.47)

Сопротивление горизонтального заземлителя:

(3.48)

Сопротивление группового заземлителя:

(3.49)

где η_в = 0,624; η_г = 0,312.

Так как R_з = 3,6 Ом < R_н = 4 Ом, то этот результат принимаем как окончательный.

Таким образом, проектируемый заземлитель контурный, состоит из 24 вертикальных стержневых электродов длиной 1,5 м, диаметром d = 20мм, заглубленных в землю на 0,8 м и соединенных стальной горизонтальной полосой длиной 75 м, сечением 4х40 мм (рис. 3.4).

Рисунок 3.4 – Схема заземления: 1 – монтажный участок, 2 – вертикальный заземлитель, 3 – горизонтальный заземлитель

3.3.2 Расчет автоматического защитного отключения

Защитным отключением называется система защиты, обеспечивающая автоматическое отключение всех фаз или полюсов аварийного участка сети с напряжением до 1000 В с полным временем отключения с момента возникновения однофазного замыкания не более 0,2 с.

Экспериментальный стенд питается напряжением 220 В, находясь в конце линии 380/220 В и будучи зануленным потребителем энергии. Вследствие удаленности ее от трансформатора возможны случаи отказа зануления. Вместе с тем по условию безопасности требуется безусловное отключение установки при замыкании фазы на корпус, причем напряжение прикосновения U_пр.доп не должно превышать длительно 60В. Для выполнения этих условий снабжаем установку защитно-отключающим устройством, реагирующим на потенциал корпуса. При этом используется реле напряжения, у которого напряжение срабатывания U_ср = 30 В, сопротивление обмотки активное R_р = 400 Ом и индуктивное X = 200 Ом.

Принимаем, что при касании к корпусу человек стоит на сырой земле вне зоны растекания тока с заземлителей, т. е. считаем, что α₁ = α₂ = 1. В этом случае условие безопасности будет:

φ_з.доп = U_пр.доп , В (3.50)

Следовательно

(3.51)

Откуда находим значение сопротивления вспомогательного заземления:

R_в 470 Ом, при котором защитное отключение будет срабатывать, если напряжение прикосновения достигнет 60 В.

Таким образом, если при прикосновении человека к корпусу оборудования или фазе сети напряжение прикосновения (или ток через человека) превысит длительно допустимое значение, то возникает реальная угроза поражения человека током, и мерой защиты в этом случае может быть лишь быстрый разрыв цепи тока через человека, т. е. отключение соответствующего участка сети.

Для выполнения этой задачи в качестве реле в схеме защитного отключения выбираем однофазное реле переменного тока с тиристорным выходом 5П19.01-ТС-1-4 с параметрами:

– Коммутируемое напряжение (ср. кв. значение), В –140;

– Коммутируемое напряжение (пик. значение), В – 400;

– Коммутируемый ток, А – 1,0;

– Ударный ток, А – 15.

4 МОДЕЛИРОВАНИЕ СПП ИМИТАТОРА ВТ

4.1 Построение семейства внешних характеристик СПП

В процессе проектирования СПП автоматизированного электропривода имитатора необходимо провести его моделирование. Для моделирования рассчитанной схемы будем использовать программу схемотехнического проектирования MICROCAP 7.1 (рис. 4.2). Результаты моделирования представлены на рисунках 4.4, 4.5, 4.6, 4.7.

При моделировании силовых полупроводниковых вентилей (тиристоров) будем использовать их макромодели. Нагрузкой трехфазного мостового выпрямителя является якорная цепь двигателя постоянного тока, поэтому такая работа выпрямителя называется работой на противо-ЭДС. В данном случае, якорная цепь двигателя постоянного тока содержит в схеме замещения не только RL-элементы якорной обмотки, но и нелинейный зависимый источник напряжения NFV, который описывается функциональной зависимостью:

Характеристики

Список файлов ВКР