124370 (689989), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

a = U_d0/E_2н;

b = I_2н / I_н;

c = k · (I_1н / I_н);

k = U_1н / E_2н;

d = m / 2π.

Определив E_2н, находим U_d0, коэффициент трансформации, токи фаз:

U_dо = a · E_2н = 1,17 · 354,062 = 414,25 В;

k = U_1н / E_2н = 220/354,062 = 0,62;

I_2н = b · I_н = 0,577 · 26,2 = 15,12 А;

I_1н = c · (I_н / k) = 0,472 · (26,2/0,62) = 20 А;

типовую мощность трансформатора:

S_m = q·E_2н·I_н = 1,57·354,062·26,2 = 14,563 кВ·А.

Активное сопротивление трансформатора может быть определено по следующей зависимости: R_т = f · [ (∆Р_м%·S_m) / (3k²·I_1н²·100] = 1 · [ (2·14,563) / (3·0,62²·20²·100)] = 0,631 Ом; индуктивное сопротивление - по формуле: x_т = ω·L_т = (E_2н·U_к%) / (c·I_н·100) = (354,062·7) / (0,472·26,2·100) = 2 Ом; эквивалентное сопротивление - по формуле: R_э = R_дв + R_кд + R_т + d·x_т = 0,516 + 0,21 + 0,631 + 0,637·2 = 2,631 Ом, причем сопротивление катодного дросселя R_кд ориентировочно может быть принято: R_кд = R_т / 3 = 0,631/3 = 0,21 Ом.

Так как в режиме непрерывного тока U_d = U_d0·cos (α), то может быть определен угол α, соответствующий номинальному режиму:

α = arccos [ (E_2н + ∆U_в + I_н·R_э) / U_d0] = arccos [ (354,062 + 1,1 + 26,2·2,631) / 414,25] = = - 12,528°.

U_d = U_d0·cos (α) = 414,25·cos (-12,528°) = 404,308 В.

4.2 Расчет реакторов и дросселей

В симметричной мостовой и в нулевых схемах амплитудные значения гармонических составляющих выпрямленного напряжения U_dnm связаны с U_d0 и α следующей зависимостью:

U_dnm / U_d0 = [ (2cosα) / (k²p² - 1)] · √ [1 + k²p²tg²α)], (4.2)

где р = 3 - для трехфазной нулевой схемы и схемы «зигзаг» с нулем;

k = 1, 2, 3 - кратность гармоники.

U_dnm / U_d0 = [ (2·cos (-12,528°)) / (1²·3² - 1)] · √ [1 + 1²·3²·tg² (-12,528°))] = 0,293.

Из формулы (4.2) найдём U_dnm:

U_dnm = 0,293·U_d0 = 0,293·414,25 = 121,375 В;

Наибольшую амплитуду имеют основные гармоники (k = 1). Зная значение U_dnm при номинальных скорости и напряжении двигателя и задаваясь допустимым значением основной гармоники тока, можно определить необходимую индуктивность цепи выпрямленного тока:

L_d = (U_dnm·100) / (√2·k·p·ω·р₁%·I_н), (4.3)

где ω - круговая частота питающей сети, с^-1:

ω = 2·π·f = 2·3,14·50 = 314 с^-1;

I_н - номинальный выпрямленный ток преобразователя;

р₁% = 7÷10 - для некомпенсированных двигателей;

L_d = (121,375·100) / (√2·1·3·314·10·26,2) = 0,035 Гн.

Индуктивность сглаживающего реактора (катодного дросселя):

L_др = L_d - L_я,

где индуктивность якорной цепи двигателя можно определить:

L_я = k_я · [ (30·U_н) / (π·I_н·n_н·p_д)], (4.4)

где k_я = 0,5÷0,6 - для некомпенсированных двигателей;

р_д = 2 - число пар полюсов двигателя;

n_н - номинальная частота вращения двигателя, об/мин;

U_н - номинальное напряжение якоря двигателя, В.

L_я = 0,5 · [ (30·220) / (3,14·26,2·750·4)] = 0,013 Гн.

L_др = 0,035 - 0,013 = 0,022 Гн;

Катодный дроссель выбирается по полученным расчетным данным L_др для режима протекания по якорной цепи двигателя непрерывного номинального тока.

Индуктивность реакторов, ограничивающих уравнительные токи при согласованном управлении реверсивными группами, может быть определена по формуле:

L_yp = k_д · [U_2m / (ω·I_yp)], (4.5)

где U_2m = U_2фm - амплитуда фазного напряжения:

U_2m = √2 · E_2н = √2 · 354,062 = 500,719 В;

I_yp - уравнительный ток, действующее значение:

I_yp = 0,1·I_н = 0,1·26,2 = 2,62 А;

k_д = 0,15 - коэффициент действующего значения, определенный по кривым рис.1.158/5/.

L_yp = K_д · [U_2m / (ω·I_yp)] = K_д · [500,719/ (314·2,62)] = … Гн.

Обычно реакторы принимают насыщающимися, и, поэтому, индуктивность уравнительного реактора не учитывается при выборе сглаживающего реактора.

Анодные реакторы, предназначенные для ограничения аварийного тока при бестрансформаторной схеме питания преобразователей от общего трансформатора, то есть от сети 380 - 415 В, выполняются воздушными без железного сердечника. Индуктивное сопротивление реакторов x_р% выбирается в пределах 4÷6%.

4.3 Выбор тиристоров

Выбор тиристоров производится по трем параметрам: по среднему току, протекающему через тиристор; по обратному напряжению на тиристоре; по току глухого короткого замыкания в нагрузке.

Среднее значение тока, протекающего через тиристор, можно определить по выражению:

I_ср = λ·I_н / k_а = 2·26,2/3 = 17,467 А.

где k_а = 3 - для трехфазной схемы;

Значение среднего тока, приведенного к классифицированной схеме:

I_п' = k_з·k_сх·k_охл·I_ср, (4.6)

где k_з = 1,3÷1,5 - коэффициент запаса по току;

k_сх = 1,1÷1,77 - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления, угла проводимости и формы тока;

k_охл = 1÷1,25 - коэффициент, учитывающий условия охлаждения.

I_п' = 1,4·1,3·1,1·17,467 = 35 А.

Найденный ток I_п' должен быть меньше паспортного тока тиристора: I_п > I_п', 40 > 35.

Повторяющееся напряжение U_п, тиристора должно быть больше расчетного значения:

U_п > U_п' = k·√2·U_2л,

где k = 1,3÷1,5 - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможность возникновения перенапряжений на тиристорах;

U_2л - линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора, действующее значение:

U_2л = E_2н = 354,062 В., U_п' = k·√2·U_2л = 1,4·√2·354,062 = 701 В., 800 > 701.

Выбираем из /16/ тиристор Т131 - 40 - 8: I = 40 А; U = 800 В;

Амплитуда базового тока короткого замыкания:

I_км = U_2фm / z_2k, (4.7)

где U_2фm - амплитуда фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора при холостом ходе:

U_2фm = √2·E_2н = 500,719 В.

z_2k - полное сопротивление одной фазы вторичной цепи трансформатора (до 500 кВт сопротивлением питающей сети можно пренебречь):

z_2k = (U_к%·U_2л²) / (100·S_н·10³), (4.8)

где S_н - номинальная мощность трансформатора, кВ·А; U_2л - линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора, В;

z_2k = (7·354,062²) / (100·14,563·10³) = 0,6 Ом., I_км = U_2фm / z_2k = 500,719/0,6 = 834,5 А.

Далее определим активное и реактивное сопротивления вторичной обмотки трансформатора:

r_2k = (0,02·P_н·10³) / (3·I_2ф²) = (0,02·4,2·10³) / (3·15,12²) = 0,122 Ом;

где I_2ф - фазный ток вторичной обмотки трансформатора, А:

I_2ф = I_2н = 15,12 А.

x_2k = √z_2k² - r_2k² = √0,6² - 0,122² = 0,587 Ом.

Теперь найдём значение коэффициента ctgφ:

ctgφ_к = r_2k / x_2k = 0,122/0,587 = 0, 208.

Находим ударный ток глухого внешнего короткого замыкания:

I_уд = I_кm·i_*уд = 834,5·i_*уд = … А,

где i_*уд берется из рис.1.127 /5/ в зависимости от ctg.

Выбранный тиристор должен удовлетворять условию:

I_{уд. доп.} >I_уд,

где I_{уд. доп.} - допустимое паспортное значение ударного тока тиристора.

… > ….

4.4 Выбор защиты

В рекомендуемых для использования при проектировании преобразователях предусмотрены защиты от токов короткого замыкания, от перегрузок пусковыми токами и коммутационная защита тиристоров от перенапряжений, а также ряд блокировок: от исчезновения напряжения в фазе, отключения вентиляции, пробое тиристора и т.п.

Для защиты тиристоров от перенапряжений зачастую используются R-C - цепи, которые можно принять с параметрами, указанными в заводской документации на серийный преобразователь.

4.4.1 Защита от перенапряжений

С = 30·I_м·I_2н / [ (k_н² - 1) ·U₂] = 30·0,085·15,12/[ (1,3² - 1) ·500,719] = 0,3 мкФ

где I_м - ток намагничивания трансформатора;

I_2н - номинальный ток вторичной обмотки трансформатора;

U₂ - номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора;

k_н - допустимая кратность возрастания напряжения на вентилях (1,25÷1,5)

4.4.2 Защита от коммутационных перегрузок

R^/ = (k_н - β) ·U_do / I_d = (1,4 - 0,976) ·414,25/26,2 = 6,704 Ом,

где β = U_d / U_dо = 404,308/414,25 = 0,976.

С^/ = 20·x_т·I_d^2/[ (k_н - β) ·I₂·U₂] = 20·2·26,2^2/[ (1,4 - 0,976) ·15,12·500,719] = 8,554 мкФ.

4.4.3 Защита тиристоров от внутренних и внешних КЗ

(Применяются плавкие быстродействующие предохранители).

I_пл ≥ I_н; I_н = 26,2 А; I_пл ≥ 26,2 А;

I_кз = с·I_dн·100/U_k% = 0,472·26,2·100/7 = 176,6 А.

Применяем предохранитель типа: ПРС - 20, I_пл = 20 А.

4.4.4 Выбор автоматических выключателей

Автоматический выключатель выбирается из условия обеспечения возможности коммутации силовой схемы преобразователя, а так же дублирование защиты вентилей. Выключатель устанавливается в цепях переменного тока, на первичной или вторичной стороне питающего трансформатора, что позволяет защитить преобразователь как от внутренних, так и от внешних коротких замыканий.

L_s = L_т = x_т / ω = 2/79 = 0,025 Гн,

Τ = L_т / R_т = 0,025/0,631 = 0,04 с.

Базовый ток схемы:

I_m = √2·U_2ф / √ (x_т² + r_т²) = √2 ·500,719/√ (2² +0,631²) = 337,655 А.

I_уст = 1,25·I_1н = 1,25·20 = 25 А.

Из /15/ выбираем автоматический выключатель типа: А - 3160, номинальный ток 50 А; напряжение 220 В; ток установки 15-50 А; время отключения 0,025 с.

5. Анализ и синтез линеаризованных структур

5.1 Структурная схема регулирования

Рисунок 5.1 - Структурная схема тиристорного электропривода

На структурной схеме обозначено:

W_рс - передаточная функция регулятора скорости;

W_рт - передаточная функция регулятора тока якоря;

W_тп - передаточная функция тиристорного преобразователя;

W₁ - передаточная функция электромагнитной части двигателя;

W₂ - передаточная функция электромеханической части двигателя;

W₃ - передаточная функция внутренней обратной связи в двигателе постоянного тока, учитывающая противо-ЭДС двигателя.

При составлении структурной схемы использовались следующие допущения: магнитный поток двигателя постоянен, при работе двигателя сопротивление его обмоток не изменяется, нелинейные элементы структурной схемы линеаризованы, тиристорный преобразователь работает в режиме непрерывного тока, пульсациями выпрямленного напряжения пренебрегаем.

Распишем передаточные функции звеньев, входящих в структурную схему электропривода.

W₁ = 1/[R_э· (T_я·p + 1)] ;

W₂ = R_э / (к_е·T_м·p);

W₃ = к_е;

W_тп = к_тп / (T_тп·p + 1),

где R_э - эквивалентное активное сопротивление выпрямленной цепи, Ом;

T_я - электромагнитная постоянная времени якорной цепи двигателя, с:

T_я = L_я / R_я = 0,013/0,516 = 0,025 с;

Характеристики

Список файлов курсовой работы