150651 (621311), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

I_TSM > I′_пр . (38)

Максимально возможный ограниченный предохранителем интеграл тока через любой неповрежденный тиристор должен быть меньше его защитного показателя:

W_t > W′_пр . (39)

Оба условия выполняются с большим запасом (4000 А > 2200 А; 87000 А^2.с > 2700 А^2.с), следовательно, при выходе из строя одного из тиристоров предохранитель обеспечивает защиту остальных. Применение параллельного соединения двух тиристоров обосновано, так как иначе условия (38) и (39) не были бы выполнены.

Теперь можно считать, что тиристоры и предохранители выбраны окончательно.

4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР СГЛАЖИВАЮЩЕГО РЕАКТОРА

При расчёте индуктивности сглаживающего реактора исходят из допустимого уровня пульсаций выпрямленного тока при установившейся нагрузке и номинальном напряжении на двигателе.

Первая гармоника пульсаций имеет максимальную величину и хуже всего фильтруется, поэтому остальные гармоники не рассматриваются. Амплитуда первой гармоники пульсаций при заданном номинальном напряжении на двигателе U_Н определяется углом управления α, который можно определить, преобразовав уравнение внешней характеристики. Вместо r_т подставим половинное значение, так как два тиристора объединены параллельно.

,(40)

Где U_{do max} – выпрямленное напряжение при максимальном напряжении сети;

U_{do max} = 2,34 ^. К_{с max}^. U_2H, (41)

U_{do max} = 2,34 ^. 1,1 ^. 118,4 = 305 В.

,

следовательно α = 40 град. эл.

Амплитудное значение первой гармоники выпрямленного напряжения:

,(42)

где m – пульсность; для трёхфазной мостовой схемы m = 6.

Необходимая индуктивность цепи выпрямленного тока L_d может быть определена по напряжению U_dm(1) и заданному коэффициенту пульсаций q:

(43)

Так как L_d > L_я , то необходима установка реактора с индуктивностью:

L > L_d – L_я . (44)

Расчетная индуктивность сглаживающего реактора:

L = 12,2^.10^-3 – 3,9^.10^-3 = 8,3^.10^-3 Гн.

Номинальный ток реактора I_LH должен быть больше тока I_У.

Выбираем реактор СРОС-200/0,5 на номинальный ток I_LH = 800А с индуктивностью L_L = 15 мГн и активным сопротивлением обмотки r_L = 20 мОм [1].

Допустимый ток реактора в течении 10 с при перегрузке 150%:

I_{п доп} = 2,5 ^. L_LH , (45)

I_{п доп} = 2,5 ^. 200 = 500 А.

Реактор выдержит перегрузку, так как ток перегрузки двигателя I_П меньше по величине и по длительности (346,5 А < 500 А, 2 с < 10 c).

Общая индуктивность в цепи выпрямленного тока:

L_d = L_я + L_L , (46)

L_d = 3,9^.10^-3 + 15^.10^-3 = 18,9 мГн.

Индуктивное сопротивление:

x_d = ω ^. L_d , (47)

x_d = 314 ^. 18,9^.10^-3 = 5,9 Ом.

Напряжение на двигателе при минимальном напряжении сети и токе I_У:

,(48)

Напряжение U > U_H (232,6 В > 220 В), следовательно, выпрямитель обеспечивает заданный режим.

5. РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ ВНЕШНИХ, РЕГУЛИРОВОЧНЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

На основе математического описания [1] разработана программа расчёта внешних, регулировочных, энергетических и ограничительных характеристик преобразователя, с помощью которой построены характеристики на ЭЦВМ. Также строятся внешняя и ограничительная характеристики, рассчитанные приближенным методом при пренебрежении активными сопротивлениями. Для напряжения U_З, равного 220 В, расчетом с помощью ЭЦВМ определен угол α = 40 град. эл. Для этого угла произведен расчёт.

Напряжение на холостом ходу в прерывистом режиме:

(49)

Где ;

n_г – число групп вентилей; для трёхфазной мостовой схемы n_г = 2.

Напряжение на холостом ходу в идеальном выпрямителе в непрерывном режиме:

(50)

Тогда граничный ток определяется формулой:

(51)

Где X_Σ = n_г^.X_a + X_d – суммарное индуктивное сопротивление в цепи преобразователя.

Уравнение внешней характеристики в непрерывном режиме:

(52)

Тогда при I_d = I_{d гр} = 2,66 А,

при I_d = I_У = 68 А,

По двум точкам строим внешние характеристики в прерывистом и непрерывном режиме.

Уравнение ограничительной характеристики:

(53)

Где δ_min – минимально допустимый угол выключения; принимаем δ_min = 15^°.

Тогда при I_d = 0,

при I_d = I_У = 68 А,

Характеристики построенные приближенным методом практически совпадают с характеристиками, полученными с помощью ЭЦВМ. Можно сделать вывод, что приближенный метод пригоден для расчёта и активное сопротивление мало влияет на вид внешних характеристик.

6. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Внешние характеристики построены для разных углов в режимах прерывистого и непрерывного тока (рис. 5, 6). Для наглядности характеристики в прерывистом и непрерывном режиме построены в разных масштабах. На графиках видно, что чем больше угол управления, тем ниже идёт характеристика.

Ограничительная характеристика (рис. 5, 6) также, как и внешние, построена для одного комплекта двухкомплектного преобразователя (комплекта «Вперёд»). Она представляет собой прямую и ограничивает область устойчивой работы преобразователя. Энергетические характеристики для КПД, коэффициента мощности χ, коэффициента несинусоидальности тока υ, cos(φ) в функции тока построены на общем графике для угла α (рис. 10), соответствующего номинальному напряжению на двигателе при токе I_У. Энергетические характеристики для этих же показателей в функции напряжения строятся при постоянном токе I_У.Из графика зависимости η = f(I) при разных углах управления (рис. 9) видно, что при угле управления α = 87,4 град. эл. и токе I=I_у=68 А КПД спадает до нуля, так как при этих условиях напряжение на двигателе равно нулю, то есть полезная мощность равна нулю. При токе I > I_у КПД остается равной нулю, так как потребляемая мощность положительная, а напряжение на двигателе отрицательное. При углах управления α = 33 град. эл. и α = 137,9 град. эл., обеспечивающих напряжение ±220 В, графики КПД в инверторном и выпрямительном режимах совпадают. Аналогично, практически совпадают графики КПД при углах управления α = 63,7 град. эл. и α = 110,3 град. эл., но проходят ниже предыдущих. Кроме того, графики КПД в некоторой точке достигает максимального значения, а затем несколько спадают.Из графиков зависимостей υ = f(I), χ = f(I), cos φ = f(I) видно, что с увеличением тока значения функций χ = f(I) и cos φ = f(I) уменьшаются, а υ = f(I) увеличиваются. При I = const и увеличения модуля напряжения cos φ и χ возрастают, а υ не изменяется.

Из графика зависимости η = f(U) при I = const (рис. 11) видно, что при переходе из инверторного режима в выпрямительный, КПД равен нулю.

Регулировочные характеристики преобразователя вместе с системой управления U = f(U_упр) построены для различных напряжений смещения U_см (рис. 12–16). При U_см=0 угол согласования ₀ = 90 град. эл., поэтому в режиме непрерывного тока характеристики комплектов практически совпадают, что обеспечивает высокое качество регулирования. Однако, в режиме прерывистого тока характеристики неоднозначны. При увеличении U_см растёт α₀ и характеристики комплектов расходятся, затягивается время переключения и качество регулирования уменьшается. Поэтому угол начального согласования нужно выбирать из компромиссных соображений. В системах с повышенными требованиями к качеству регулирования устанавливают ₀ = 95…100°,а в массовом электроприводе ₀ = 105…115°. Поэтому выбираем ₀ = 110°.

7. ПОСТРОЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ ДИАГРАММ

Построение временных диаграмм производится при номинальном напряжении сети для угла α = 63,7 град. эл, обеспечивающего при токе I_У напряжение на нагрузке, равное 110 В. Этот угол определён при расчете внешних характеристик.

Угол коммутации:

,(54)

На диаграммах фазных ЭДС за нуль принят потенциал нуля трансформатора. На диаграммы наносятся ординаты, соответствующие углам α и β для анодной и катодной групп вентилей. На участке коммутации вторичное напряжение идёт по кривой, делящей ординаты между фазными ЭДС, участвующими в коммутации, пополам.

При построении диаграммы выпрямленного напряжения за нуль принят потенциал общего анода.

При построении токов принимается, что L_d = ∞ и межкоммутационные участки горизонтальны.

При построении напряжения на вентиле потенциал общего катода принимается равным нулю.

Рисунок 5. Внешние и ограничительная характеристики, построенные с помощью ЭВМ и полученные приближенным расчетом

Рисунок 6. Внешние и ограничительная характеристики, построенные с помощью ЭВМ в большем масштабе по току и приближенная внешняя характеристика в области прерывистого тока

Рисунок 7. Регулировочные характеристики преобразователя U = f(α), полученные с помощью ЭВМ

Рисунок 8. Регулировочные характеристики преобразователя U = f(U_упр), полученные с помощью ЭВМ (при U_см = 0)

Рисунок 9. Энергетические характеристики преобразователя η = f(I_d) для разных заданных напряжений, полученные с помощью ЭВМ

Рисунок 10. Энергетические характеристики при изменении тока нагрузки, полученные с помощью ЭВМ

Рисунок 11. Энергетические характеристики при регулировании напряжения на якоре двигателя, полученные с помощью ЭВМ

Рисунок 12. Регулировочные характеристики двухкомплектного реверсивного преобразователя U = f(U_упр) при U_см=0 В

Рисунок 13. Регулировочные характеристики двухкомплектного реверсивного преобразователя U = f(U_упр) при U_см=0,5 В

Рисунок 14. Регулировочные характеристики двухкомплектного реверсивного преобразователя U = f(U_упр) при U_см=1 В

Рисунок 15. Регулировочные характеристики двухкомплектного реверсивного преобразователя U = f(U_упр) при U_см= -0,5 В

Рисунок 16. Регулировочные характеристики двухкомплектного реверсивного преобразователя U = f(U_упр) при U_см= -1 В

ЛИТЕРАТУРА

1. Гельман М. В. Проектирование тиристорных преобразователей для электроприводов постоянного тока. Учебное пособие. –Челябинск: ЧГТУ, 1996.–91 с.

2. Гельман М. В. Альбом схем по преобразовательной технике. –Челябинск: ЧПИ, 1992.–60 с.

3. Чебовский О. Г. Моисеев Л. Г. Недошивин Р. П. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник. –М.: Энергоатомиздат, 1985, -401 с.

4. Предохранители плавкие серии ПП57: Каталог 07.04.07 – 84. Электротехника СССР. –М.: Информэлектро,1985. -12 с.

Характеристики

Список файлов курсовой работы