Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Работа № 113243
Наименование:
Курсовик Расчёт силовой части тиристорного преобразователя для электро-привода постоянного тока ВАРИАНТ 22
Информация:
Тип работы: Курсовик.
Предмет: Электроника.
Добавлен: 02.07.18.
Год: 2018.
Страниц: 43.
Уникальность по antiplagiat.ru: 20. *
Описание (план):
Липецкий Государственный Технический Университет Факультет автоматизации и информатики Кафедра электропривода
КУРСОВАЯ РАБОТА по электронике
«Расчёт силовой части тиристорного преобразователя для электропривода постоянного тока» Вариант №22
студент
группа ЗС-ЭП-16-1
Липецк 2018 Задание кафедры
Выполнить расчет силовой части реверсивного двухкомплектного тиристорного преобразователя, предназначенного для питания якорной цепи двигателей постоянного тока, в следующей последовательности: - составить расчетную электрическую схему силовой части преобразователя и выбрать для нее трансформатор, тиристоры и реакторы; - рассчитать и выбрать элементы защиты; - рассчитать и построить регулировочные характеристики преобразователя; - рассчитать и построить семейство электромеханических харак-теристик привода при совместном и раздельном управлении тиристорными комплектами; - построить временные диаграммы уравнительного напряжения и тока при совместном управлении тиристорными комплектами; - рассчитать зависимость потребляемой преобразователем активной, реактивной и полной мощности, коэффициента мощности и коэффициента полезного действия от частоты вращения якоря двигателя (при номинальном токе якоря). - начертить принципиальную электрическую схему силовой части преобразователя, указать назначение всех ее элементов и подробно описать работу преобразователя в установившемся и переходном режимах.
Аннотация
С. 43. Ил. 13. Табл. 4. Прил. 2. Литература 7 назв. В курсовой работе выполнен расчет силовой части реверсивного двухкомплектного тиристорного преобразователя.
ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Исходные данные……….………...…….5 2. Расчёт силовой схемы тиристорного преобразователя……… …...….7 2.1. Определение параметров и выбор трансформатора……… …7 2.2. Выбор тиристоров……… ……….……….10 2.3. Расчёт индуктивности уравнительных реакторов… …….…...12 2.4. Расчёт индуктивности сглаживающего реактора……… ...… 14 2.5. Выбор элементов защиты преобразователя……… ….………. 17 2.5.1 Защита вентилей от перегрузок по току……… . 17 2.5.2 Защита вентилей от перенапряжений……….… .19 2.5.3 Защита двигателя……… ……… 21 2.5.4 Выбор автоматических выключателей……… ….. ...22 3. Расчёт и построение регулировочных характеристик…... ……24 4. Расчёт и построение электромеханических характеристик… ...…..27 4.1. Зона непрерывных токов………..…27 4.2. Определение границы устойчивого инвертирования………...29 5. Построение диаграммы уравнительного напряжения и тока…...…35 6. Определение полной мощности, её составляющих, коэффициента мощности и КПД тиристорного преобразователя………...…39 7. Заключение……….………...41 Список источников...………..………..……43
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Исходные данные для расчёта содержат: 1. схему реверсивного преобразователя и способ управления его тиристорными комплектами; 2. согласование тиристорных комплектов ; 3. угол управления выпрямительной группы для построения уравнительного напряжения и тока (при совместном управлении); 4. линейное напряжение питающей сети; 5. тип и мощность двигателя постоянного тока. Амплитуда пульсаций выпрямленного тока должна находиться в пределах (2…15)% от номинального тока якоря двигателя при номинальной частоте вращения якоря, а величина уравнительного тока при совместном управлении не должна превышать 10% от номинального тока якоря двигателя.
Исходные данные: ВАРИАНТ 22 Тип схемы: мостовая встречно-параллельная Способ управления: совместн е : 1950 : 250 Линейное напряжение сети : 660 В Двигатель: П-111 55 кВт
Параметры двигателя Таблица 1.1
кВт об/мин А В Ом - 55 600 287 220 0,0362 2
? 2. РАСЧЁТ СИЛОВОЙ СХЕМЫ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 2.1. Определение параметров и выбор трансформатора Трансформатор выбирают по типовой (габаритной) мощности при условии, что напряжения и токи его обмоток соответствуют расчётным значениям. При работе в зоне непрерывных токов расчётное значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора определяют по формуле: , (1) где - коэффициент, зависящий от схемы преобразования (табл.1); – коэффициент, учитывающий возможное снижение напряжения в сети; - коэффициент, учитывающий неполное открывание вентилей для минимального угла управления при ; - коэффициент, учитывающий внутреннее падение напряжения в преобразователе; - номинальное напряжение якоря двигателя. Для минимальных и максимальных значений коэффициентов формулы (1) вычисляют расчётные значения фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора и , соответственно. , . Расчётное значение тока фазы вторичной обмотки трансформатора вычисляем по формуле: , (2) где - коэффициент, зависящий от схемы преобразования (табл.1); – коэффициент, учитывающий отклонение формы фазного тока от прямоугольной; - номинальный ток якоря двигателя. . Типовая мощность трансформатора характеризует его габариты и расход материалов на изготовление магнитопровода и обмоток. Её определяют в по формуле: , (3) где - коэффициент, зависящий от схемы преобразования и группы соединения обмоток (табл.1). . Таблица 1.2 Коэффициенты преобразования для различных схем Схема преобразования Коэффи иенты схемы KU Ki KS Трёхфазная мостовая 0,427 0,816 1,05 Трансформатор выбирают, определяя его типовую мощность , номинальные значения фазного напряжения и фазного тока вторичной обмотки из соотношений: ; (4) ; (5) . (6) Номинальное значение межфазного напряжение первичной обмотки трансформатора должно быть равно линейному напряжению сети . Для выбранного трансформатора (ТСЗП-100/0,7) из каталога выписываем основные технические данные: Схема соединения обмоток: ?/Y-11; Номинальная мощность, : 93 кВА; Номинальное линейное напряжение первичной обмотки: 660 В; Номинальное линейное напряжение вторичной обмотки: 205 В; Номинальный фазный ток вторичной обмотки : 262 А; Напряжение короткого замыкания : 5,8 %; Потери короткого замыкания : 2300Вт. По техническим данным вычисляем: - коэффициент трансформации: ; (7) - номинальное значение фазного тока первичной обмотки: ; (8) - активное сопротивление фазы трансформатора: ; (9) - индуктивное сопротивление фазы трансформатора: (10) 2.2. Выбор тиристоров Тиристоры выбирают по максимальному значению тока, протекающего через открытый вентиль в переходных режимах пуска и торможения двигателя, и по максимальному значению напряжения, которое прикладывается к вентилю в закрытом состоянии. Среднее значение тока через открытый вентиль вычисляют по формуле: , (11) где – коэффициент запаса, учитывающий увеличение тока через вентиль в переходном процессе пуска или торможения двигателя; – коэффициент, учитывающий интенсивность охлаждения тиристора (при естественном воздушном охлаждении с использованием стандартного радиатора , при принудительном охлаждении ). В паспортных данных тиристоров указан максимально допустимый средний ток в открытом состоянии , значение которого дано для классификационной схемы - однофазной однополупериодной схемы выпрямления синусоидального тока с активной нагрузкой при угле проводимости вентиля 1800. В трёхфазных схемах, работающих на якорь двигателя в режиме непрерывного тока, форма тока вентиля приближается к прямоугольной, а угол проводимости равен 1200. Для правильного выбора тиристора значение необходимо привести к классификационной схеме: , (12) Максимальное напряжение на вентиле в запертом состоянии в трёхфазных схемах равно межфазному напряжению вторичной обмотки трансформатора. С учётом возможных перенапряжений его вычисляют по формуле: , (13) где – коэффициент запаса по напряжению. В паспортных данных тиристоров указано повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии , - максимально допустимое мгновенное значение напряжения, которое может быть приложено к запертому вентилю. Выбирают тиристоры с предельными эксплуатационными параметрами, определяемыми из условий: ; (14) . (15) Для выбранного тиристора (Т253-1000-10) из каталога выписывают предельные эксплуатационные параметры: - повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии : 1000В, - максимально допустимый средний ток в открытом состоянии : 1000А, - ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии при заданной длительности импульса : ( ) 22кА, электрические параметры: - постоянное или импульсное напряжение в открытом состоянии : 1,8 В, - время выключения : 250 мкс, - время обратного восстановления : 25 мкс.
2.3. Расчёт индуктивности уравнительных реакторов В реверсивных тиристорных преобразователях при совместном управлении группами мгновенные значения напряжений выпрямителя и инвертора могут быть неодинаковы, поэтому появляется неуравновешенное напряжение , под действием которого протекает ток. Для ограничения этого тока применяют уравнительные реакторы, индуктивность которых определяют по формуле: . (16) Здесь – действующее значение уравнительного тока, - частота питающей сети, – коэффициент действующего значения уравнительного тока. Для расчёта используют максимальное значение коэффициента , определённое из графика зависимости .
А (17) . В каждый контур уравнительного тока устанавливают либо один ненасыщающийся реактор, либо два насыщающихся. Номинальный ток выбранного уравнительного реактора должен быть не меньше номинального тока якоря двигателя. Выбрал ненасыщающийся уравнительный реактор: , (18) . Для ограничения уравнительных токов нашей схемы выбираем 4 уравнительных реактора типа РОС-32/0,5-Т с основными параметрами: - номинальное постоянное напряжение питания преобразователя: Uур,н=220 В; - номинальная сила постоянного тока реактора: Iур,н=320 А; - сила уравнительного тока реактора: Iур=31 А; - индуктивность: Lур=10,35 мГн.
2.4. Расчёт индуктивности сглаживающего реактора Сглаживающий реактор включают последовательно с якорем двигателя. Его индуктивность выбирают из условия снижения пульсаций выпрямленного тока до допустимого значения, указанного в задании. Расчёт индуктивности цепи выпрямленного тока из условия сглаживания пульсаций до требуемого уровня производят по формуле: , (19) где – количество пульсаций за период сетевого напряжения (для мостовой 6); - допустимый коэффициент пульсаций, вычисляемый как отношение амплитуды основной гармоники выпрямленного тока к номинальному току якоря. ; (20) - амплитуда основной гармоники выпрямленного напряжения, определяемая при номинальных частоте вращения и токе якоря двигателя. Тиристорные преобразователи с симметричными схемами выпрямления при номинальных значениях напряжения и тока имеют угол управления около , что позволяет, в случае необходимости, компенсировать понижение напряжения в сети и увеличение внутреннего падения напряжения в преобразователе. Поэтому величину определяют при , используя график ( ). - по графику. . . Учитывая наличие в цепи нагрузки индуктивности якоря двигателя и уравнительных реакторов , величину индуктивности сглаживающего реактора определяют как: . (21) Коэффициент перед индуктивностью уравнительного реактора в зависимости от его типа и схемы преобразования принимает следующее значение: - при использовании ненасыщающихся реакторов в нулевой встречно-параллельной схеме. Индуктивность якоря двигателя определяют по формуле: , (22) где – для некомпенсированных машин; p – число пар полюсов двигателя, ; – номинальная угловая частота вращения якоря. . . где b = 0,5– для некомпенсированных машин; p – число пар полюсов двигателя; wя.н.– номинальная угловая частота вращения якоря. При раздельном управлении группами тиристорного преобразователя индуктивность сглаживающего реактора должна обеспечивать непрерывность тока в рабочем диапазоне изменения нагрузок. Индуктивность цепи выпрямленного тока при этом определяем по формуле: для трехфазной мостовой схемы
здесь Idгр – гранично-непрерывный ток, определяемый из задания:
Угол регулирования aГР вычисляем по формуле:
Минимальное значение частоты вращения якоря wЯ.ГР. при гранично-непрерывном токе определяем из задания:
Конструктивную постоянную двигателя при неизменном потоке главных полюсов вычисляют по формуле:
и . Установка в схему сглаживающего реактора не требуется.
2.5. Выбор элементов защиты преобразователя 2.5.1 Защита вентилей от перегрузок по току Для защиты вентилей от аварийных перегрузок по току используют плавкие предохранители, которые включают последовательно с тиристорами. Они характеризуются значениями номинального напряжения , номинального тока плавкой вставки и интеграла Джоуля (защитного показателя) . Для обеспечения нормального гашения дуги, возникающей при расплавлении вставки, номинальное напряжение применяемого предохранителя должно быть не меньше номинального напряжения преобразователя:
Рисунок 1. Защита вентилей плавкими предохранителями
. (23) Номинальный ток плавкой вставки определяют по номинальному току двигателя из соотношения: , (24) где - коэффициент запаса, учитывающий увеличение тока через вентиль в переходном процессе пуска или торможения двигателя, - количество параллельно соединённых вентилей. . Номинальный ток держателя (или основания) предохранителя должен быть не меньше номинального тока плавкой вставки: . (25) По условиям (23)…(25) выбираем предохранитель и плавкую вставку для него. Выбранный предохранитель должен ограничивать время протекания аварийного тока через вентиль таким образом, чтобы не превысить максимально допустимую температуру полупроводника и предела термодинамической стойкости элементов конструкции вентиля. Для оценки защищённости вентиля сравнивают его защитный показатель с интегралом Джоуля предохранителя . При этом должно выполняться условие: . (26) Защитный показатель тиристора определяют из каталога или вычисляют по формуле: , (27) Условие (26) должно выполняться во всём диапазоне изменения тока отключения предохранителя.
ПП57-3767: Номинальный ток предохранителя: 400 А, Номинальный ток плавких вставок: 315 А, Номинальное напряжение переменного тока: 660 В, Наибольшее допустимое напряжение постоянного тока: 660 В.
2.5.2 Защита вентилей от перенапряжений Для защиты тиристоров от перенапряжений, возникающих при включении и отключении трансформатора, между фазными выводами вторичной обмотки включают демпфирующие цепи . Ёмкость конденсатора такой цепи определяют по формуле (в микрофарадах): , (28) где - номинальная мощность трансформатора, ; - ток холостого хода трансформатора, ; ; – максимально допустимое повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии вентиля, ; - максимальное напряжение на закрытом вентиле в схеме, ; , . Для обеспечения апериодического переходного процесса в контуре, образуемом демпфирующей цепочкой с индуктивностью рассеяния трансформатора, сопротивление резистора выбирают из соотношения: , (29) , . Для подавления периодических коммутационных перенапряжений на вентиле, возникающих при его запирании, параллельно каждому тиристору подключают цепь . Ёмкость конденсатора в этой цепи определяют по формуле (в микрофарадах): , (30) Здесь - напряжение короткого замыкания трансформатора, в %. Максимальное значения обратного тока тиристора , вычисляют из соотношения: , (31) где - угловая частота сети, ; - время обратного восстановления вентиля; - угол управления при номинальных напряжении и токе преобразователя, - максимальный угол коммутации вентиля.
7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Согласно условиям курсового задания был выполнен расчёт силовой части тиристорного преобразователя, выполненного по нулевой встречно-параллельной схеме с совместным управлением, предназначенного для питания якорной цепи двигателей постоянного тока. Силовая часть содержит следующие элементы: - трансформатор ТСЗП 100/0,7 - тиристоры Т253-1000- 0 - предохранители ПП57 3767 - уравнительные реакторы РОС-32/0,5- - элементы защиты А3796Б, АП50Б2М, АП50Б2М Так же для защиты вентилей от перенапряжения и для подавления периодических коммутационных перенапряжений на вентиле были выбраны резисторы : , : ; конденсаторы : , : . Были построены регулировочные характеристики, семейство электромеханических характеристик привода в зоне непрерывных токов, диаграмма уравнительного напряжения и тока. Рассчитана и построена зависимость потребляемой преобразователем мощности и её составляющих, а так же коэффициент мощности и КПД. Начерчена принципиальная электрическая схема силовой части преобразователя.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Черепанов, А.В. Расчёт силового тиристорного преобразователя для электропривода постоянного тока. / А.В. Черепанов. 2. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. М.: Энергия, 1977 – 432 с. 3. Замятин В.Я., Кондратьев Б.В., Петухов В.М. Мощные полупроводниковые приборы. Тиристоры: Справочник. М.: Радио и связь, 1988 – 576 с. 4. Горячева Г.А., Добромыслова Е.Р. Конденсаторы: Справочник. М.: Радио и связь, 1984 – 88 с. 5. Дубровский В.В., Иванов Д.М. Резисторы: Справочник. М.: Радио и связь, 1991 – 528 с. 6. Зимин Е.Н., Кацевич В.Л., Козырев С.К. Электроприводы постоянного тока с вентильными преобразователями. М.: Энергоиздат, 1981. 7. Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Недошивин Р.П. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1985. 8. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных установок / Под ред. Н.М.Большама и др. М.: Энергия, 1974. 9. Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электротехнические чертежи и схемы. – М.: Энергоатомиздат, 1990.
* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.
