Основные преимущества, схема питания вспомогательных цепей и описание ее работы. Расчет вторичных цепей, индуктивностей сглаживающих реакторов и фильтра. Выбор вентилей вторичных цепей и автономного инвертора. Функциональная схема управления инвертором.
Аннотация к работе
Современный электрический подвижной состав (ЭПС) содержит разнообразные преобразователи, построенные на базе современных полупроводниковых приборов. Совершенствуются схемы силовых, а также вспомогательных цепей ЭПС, в трех направлениях: создание более экономичных, более надежных и более удобных в эксплуатации преобразователей. В настоящее время могут быть предложены следующие схемы питания вспомогательных цепей: а) непосредственно от контактной сети (современный подвижной состав постоянного тока);В данном курсовом проекте по дисциплине «Электронная техника и преобразователи» ставится задача рассчитать параметры основных элементов силовой цепи преобразователя «автономный однофазный инвертор-трансформатор - управляемые выпрямители» для электровоза постоянного тока с коллекторными вспомогательными машинами. Такая схема питания вспомогательных машин имеет следующие преимущества по сравнению с традиционной схемой: а) меньшая установленная мощность вспомогательных машин (мотор - компрессора, мотор - вентилятора и др.) изза отсутствия колебаний напряжения на них и, в частности, падение напряжения до минимальной величины, что и является причиной завышения мощности приблизительно на 15...20% у вспомогательных машин, устанавливаемых на современном ЭПС;Схема питания вспомогательных цепей постоянного тока приведена на рисунке 2.1. QF1 - быстродействующий выключатель; защищает электрическую цепь, как тяговых двигателей, так и вспомогательных цепей от токов короткого замыкания и токов аварийной перегрузки; автономный однофазный мостовой инвертор напряжения; построен на запираемых тиристорах (VS1...VS4) и обратных диодах (VDI...VD4), преобразует постоянное напряжение контактной сети в прямоугольное переменное напряжение; Изза эффекта вытеснения тока и периферии проводника его эффективное сопротивление возрастает. Чтобы уменьшить эти потери, используют полые проводники или делают обмотку из фольги.Среднее значение выпрямленного напряжения холостого хода можно определить, суммируя заштрихованные площадки согласно рисунку 3.1, при угле коммутации ?=0 (3.1) где - амплитуда ЭДС вторичной обмотки, равная по величине действующему значению этой ЭДС (при прямоугольном, приложенном к первичной обмотке трансформатора, напряжении), В; Среднее значение падения напряжения, связанное с коммутацией вентилей, определится из площади прямоугольника, приведенного на рисунке 3.1. Выбираем двигатель для компрессора типа 4ПФ200М с напряжением Uk = 440 В, который имеет следующие характеристики: · Мощность - 55 КВТ, · Напряжения якоря - 440 В, · Ток якоря - 144 А, · КПД - 84,9 %, · Номинальная частота вращения - 1000 об/мин, · Максимальная частота вращения - 4000 об/мин. Выбираем двигатель для вентилятора типа 4ПФ180М с напряжение Uв=440 В, который имеет следующие характеристики: · Мощность - 37 КВТ, · Напряжения якоря - 440 В, · Ток якоря - 97,6 А, · КПД - 83 %, · Номинальная частота вращения - 825 об/мин, · Максимальная частота вращения - 4500 об/мин.Максимальное значение выпрямленного тока, протекающего в якоре двигателя компрессора, определяется по формуле Максимальные значения токов тиристоров возбудителя двигателей компрессора и вентилятора. Значение максимального тока возбуждения тяговых двигателей находится по формуле: (3.19) Выбор типа тиристора определяется величиной среднего значения тока, а также условиями эксплуатации, в которые входит и частота. При этом ЭДС на вторичных обмотках и соответственно на тиристорах определяется: , (3.27) где-максимальное значение ЭДС вторичной обмотки трансформатора при максимальном рабочем напряжении в контактной сети, В;В общем случае выходные фильтры должны содержать индуктивности, запасающие энергию в магнитном поле и сглаживающие в основном выпрямленный ток и емкости, запасающие энергию в электрическом поле и сглаживающие в основном напряжение, приложенное к нагрузке (в нашем случае к двигателю компрессора и вентилятора). Если в качестве фильтра используется сглаживающий реактор, то он выполняет две функции: сглаживание пульсаций тока и напряжения двигателя. Сглаживание пульсаций напряжения на двигателе происходит за счет того, что переменная составляющая выпрямленного напряжения приходится на сглаживающий реактор, а постоянная составляющая этого напряжения приходится в основном на двигатель, уравновешивая противо-ЭДС , которая практически постоянна, если магнитный поток главных полюсов также постоянен. Энергия, запасаемая в индуктивности за время приложения положительного импульса выпрямленного напряжения к нагрузке, может быть определена из выражения: , (3.35) где и - соответственно максимальное и минимальное значение выпрямленного тока, А. Энергия, отдаваемая индуктивностью обратно в сеть и в двигатель в течение времени, соответствующего углу регулирования , определится из выражения: , (3.37) где - угловая частота питающей сети.На рисунке 3 изображена функциональная схема управления инвертором, где приведены следующие обозначения: ЗГ - задающий генератор; В качестве задающего генератора чаще всег
План
Содержание
1. Основные преимущества схемы питания вспомогательных цепей
2. Схема питания вспомогательных цепей и описание ее работы
Современный электрический подвижной состав (ЭПС) содержит разнообразные преобразователи, построенные на базе современных полупроводниковых приборов.
Совершенствуются схемы силовых, а также вспомогательных цепей ЭПС, в трех направлениях: создание более экономичных, более надежных и более удобных в эксплуатации преобразователей.
В настоящее время могут быть предложены следующие схемы питания вспомогательных цепей: а) непосредственно от контактной сети (современный подвижной состав постоянного тока);
б) от вращающегося расщепителя фаз (современный подвижной состав переменного тока);
в) от непосредственного преобразователя частоты (на электровозах переменного тока с асинхронными вспомогательными машинами);
г) от трехфазного автономного инвертора (асинхронные машины на электровозах постоянного тока);
д) от преобразователя «автономный однофазный инвертор трансформатор - управляемые выпрямители» (на электровозах постоянного тока).
Возможны другие схемы питания вспомогательных машин, не перечисленные выше.
В курсовом проекте выполнен расчет параметров основных элементов силовой цепи преобразователя «автономный однофазный инвертор - трансформатор - управляемые выпрямители» для электровоза постоянного тока с коллекторными вспомогательными машинами.