Проектирование системы "Управляемый тиристорный преобразователь–двигатель постоянного тока" - Курсовая работа

4.1 Регулировочная характеристика СИФУТаблица1-Данные электродвигателя постоянного тока Номер варианта 3 Номер варианта 5 максимальный угол регулирования 60 допустимый коэффициент пульсации тока якоря , %1,5 исполнение преобразователя реверсивное, 2-х комплектное с раздельным управлением форма опорного напряжения СИФУ пилообразная Схему тиристорного преобразователя выбираем по номинальной мощности заданного двигателя.Расчетное значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора выбирается из заданных условий работы нагрузки с учетом возможного понижения напряжения сети и допустимых токовых перегрузок, В: , где коэффициент схемы; коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное снижение напряжения в сети; коэффициент запаса, учитывающий снижение напряжения на выходе выпрямителя за счет ограничения угла открывания тиристоров в реверсивных преобразователях с раздельным управлением; коэффициент, учитывающий падение напряжения в вентилях и обмотках трансформатора, а также наличие углов коммутации; В: Действующее значение линейного тока вторичной обмотки трансформатора, А: где коэффициент тока, зависящий от схемы выпрямителя;Выбор тиристоров осуществляется по току и напряжению. Нагрузочная способность вентилей определяется максимально допустимой температурой полупроводниковой структуры, которая не должна быть превышена в любых режимах работы: длительная работа с номинальным током двигателя; рабочая перегрузка двигателя в течение заданного времени; аварийный режим в течение времени срабатывания защиты. Нагрев вентиля зависит от величины и формы тока, а также от условий охлаждения.В анодные цепи преобразователей последовательно с трансформаторами включают реакторы, которые совместно с индуктивностью рассеяния трансформатора ограничивают аварийные токи(действующие значения установившегося тока короткого замыкания), в пределах допустимого ударного тока тиристора. Периодическая составляющая ударного тока, А: где ударный ток вентиля, А;Пульсации выпрямленного напряжения на выходе преобразователя вызывают пульсации тока в силовой цепи, что ухудшает условия коммутации двигателей постоянного тока и приводит к дополнительному нагреву всех элементов силовой цепи.Изза высокой чувствительности тиристоров к перенапряжениям и токовым перегрузкам надежная работа полупроводниковых преобразователей может быть обеспечена при применении соответствующих видов защит, ограничивающих допустимые значения как перенапряжения, так и тока, протекающего через тиристоры. Для защиты тиристорных преобразователей от токов короткого замыкания широко применяют быстродействующие предохранители серии ПБВ, ПНБ5 и ПНБ5М. Как правило, предохранители обеспечивают защиту тиристоров от токов короткого замыкания и не защищают от перегрузки.Достоинством автоматических выключателей (автоматов, выключателей) в том, что в них совмещены устройство защиты и коммутационный аппарат. Поэтому автоматические выключатели в тиристорных преобразователях могут быть использованы как резервные средства защиты, обеспечивающие отключение преобразователя при отказе основных средств защиты и перегрузках. Действующее значение установившегося тока короткого замыкания, А: Фазный ток первичной обмотки трансформатора, А: Ток уставки теплового расцепителя, А: Выбираем автоматические выключатели по условию: , где ток уставки расцепителя.Для защиты тиристорных преобразователей от коммутационных перенапряжений применяют RC-цепочки, включенные параллельно тиристорам. Ток, протекающий через тиристор перед началом коммутации, А: Величина емкости RC-цепочек, МКФ: Принимаем Сопротивление RC-цепочек, Ом: Принимаем (стандартный ряд Е24). Для защиты от перенапряжений при включении ненагруженного трансформатора в большинстве ТП применяются электрические конденсаторы, включенные последовательно с резисторами на выходе вспомогательного выпрямителя на маломощных диодах.Циклическая частота напряжения сети, рад/с: При исследовании статических режимов тиристорных преобразователей значительное место отводится расчету и построению регулировочных характеристик: СИФУ ;силовых схем преобразователей и вентильных преобразователей совместно с СИФУ , а также внешних характеристик преобразователя ,и электромеханических характеристик двигателя в разомкнутой системе. Уравнение регулировочной характеристики тиристорного преобразователя описывается следующими выражениями: Рисунок 3-Регулировочная характеристика силовой схемы тиристорного преобразователя Результирующая регулировочная характеристика преобразователя представляет собой зависимость ЭДС преобразователя от напряжения управления , и определяется регулировочными характеристиками силовой части и СИФУ преобразователя. При наиболее широко используемом вертикальном принципе построения СИФУ вид регулировочной характеристики преобразователя зависит от формы опорного напряжения генератора опорного напряжения (ГОН) СИФУ.

Оглавление тиристорный преобразователь электропривод

Введение

1. Задание на проектирование

2. Расчет и выбор элементов тиристорного преобразователя

2.1 Расчет силового трансформатора

2.2 Выбор тиристоров

2.3 Расчет индуктивности и выбор токоограничивающего реактора

2.4 Расчет индуктивности и выбор сглаживающего дросселя

3. РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ЗАЩИТЫ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

3.1 Выбор плавких предохранителей

3.2 Выбор автоматических выключателей

3.3 Выбор средств защиты от перенапряжений

Введение

Преобразовательные устройства служат для преобразования переменного напряжения (тока) в постоянное, постоянного напряжения (тока) в переменное, переменного напряжения (тока) одной частоты в переменное напряжение (ток) другой частоты. В преобразовательных устройствах используются средства, осуществляющие фильтрацию и стабилизацию тока и напряжения. Основными характеристиками преобразовательных устройств являются коэффициент полезного действия, коэффициент мощности и другие энергетические характеристики.

Преимущества полупроводниковых преобразовательных устройств по сравнению с другими преобразователями неоспоримы: они обладают высокими регулировочными характеристиками и энергетическими показателями, имеют малые габариты и массу, просты и надежны в эксплуатации.

Благодаря указанным преимуществам полупроводниковые преобразовательные устройства получили широкое применение в различных отраслях народного хозяйства.

Основными видами преобразователей электрической энергии являются: - выпрямители (управляемые, неуправляемые);

- инверторы (АИТ, АИН, АИР);

- преобразователи частоты;

- импульсные преобразователи (постоянного или переменного тока);

- преобразователи числа фаз.

В последнее время для анализа процессов в преобразовательных устройствах все шире обращаются к ЭВМ, что позволяет проводить точный расчет и оптимизацию схем.

Силовая схема преобразователя.

Силовая схема управляемого тиристорного преобразователя (ТП) используется в качестве выпрямителя или инвертора.

В связи с дискретностью работы вентилей в силовой цепи возникают пульсации тока, которые вызывают дополнительные потери в обмотках электрических машин, увеличивают нагрев, ухудшают условия коммутации двигателя.

Трехфазная нулевая схема проста и содержит мало вентилей. Однако, изза больших значений действующих анодных токов и обратных напряжений, наличия токов вынужденного намагничивания трехфазные нулевые схемы целесообразны при соединении обмоток звезда-звезда и треугольник-звезда для тиристорных приводов мощностью 5-30 КВТ.

Для реверсивных электроприводов с рекуперативным торможением применяются, как правило, двухкомплектные преобразователи, один из которых работает в выпрямительном, а другой - в инверторном режиме.

В зависимости от порядка работы комплектов различают системы с раздельным и совместным управлением.

При раздельном управлении работает только один комплект преобразователя, обеспечивающий требуемое направление и величину скорости вращения привода. Другой комплект находится в выключенном состоянии. Для изменения режима работы комплектов используется специальное логическое переключающее устройство, которое обеспечивает требуемую последовательность отключения ранее работавшего комплекта и включения другого. Поэтому при раздельном управлении в установившихся режимах характеристики привода не отличаются от работы с однокомплектным нереверсивным преобразователем.

Достоинством раздельного управления является отсутствие контуров уравнительного тока, что позволяет более полно использовать силовой трансформатор, нет необходимости включать токоограничивающие реакторы, уменьшаются потери энергии, вес и габариты преобразователя.

Вместе с тем, при раздельном управлении изменение режима работы привода увеличивает длительность переходных процессов изза необходимой выдержки времени при переключении комплектов. При раздельном управлении возникает режим прерывистых токов преобразователя, что приводит к резкому увеличению скорости привода при малых нагрузках.