Реверсивный тиристорный преобразователь для электроприводов постоянного тока

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

УЧРЕЖДЕНИЕ  ОБРАЗОВАНИЯ

ГОМЕЛЬСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ  П.О.СУХОГО

 

Факультет автоматизированных и информационных систем

 

 

 

Кафедра «Автоматизированный  электропривод»

 

 

 

РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

по дисциплине «Силовая преобразовательная техника»

 

на тему: «Реверсивный тиристорный преобразователь

для электроприводов  постоянного тока»

 

 

 

 

                                                        Исполнитель:   студент гр. ЭП-31

                                                                          Рудковский В.В. 

                                                        Руководитель:  доцент к.т.н.

                                                                               Погуляев М.Н.                                                                                                          

 

 

 

                                Дата проверки:                 ___________________

                                Дата допуска к защите:   ___________________

                                Дата защиты:                    ___________________

 

                                Оценка работы:                ___________________ Подписи членов комиссии

по защите курсовой работы: ________________________________

 

Гомель, 2005

 

Задание к курсовому  проекту:

                  

                                           Вариант №18

 

Электродвигатель-2ПН200М

Рн=36кВт;

Uн=220В;

η=88,5%;

Rя=0,026Ом;

Rдп=0,016Ом;

Lя=0,9мГн;

Iгр/Iном=0,08;

Uзад=4,5В;

Tпуск=10сек ;

Вид защиты- Защита от превышения максимальной частоты вращения;

 

 

 

                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Электропривод на основе двигателей постоянного тока используется в  различных отраслях промышленности –металлургии, машиностроении, химической, угольной, деревообрабатывающей и  др.  Развитие  электро-привода направлено на создание  высокопроизводительных  машин с вы-сокой степенью автоматизации.

Регулирование   скорости   двигателей   постоянного   тока  занимает важное место в автоматизированном электроприводе. Применение с этой целью  тиристорных  преобразователей  является  одним из самых совре-менных  путей   создания   регулируемого   электропривода  постоянного тока.

Очень  важным  элементом  при  регулировании  скорости двигателя является  реверс ( изменение  направления  вращения ),  который  может выполняться  с  помощью  контактного  переключателя .  В  этом  случае изменение  направления  вращения не получится плавным. Для плавного реверса  используется  реверсивный  тиристорный   преобразователь, ко-торый состоит из двух управляемых тиристорных преобразователей.

     В  данном  курсовом  проекте  требуется  разработать   следующие элементы реверсивного  тиристорного преобразователя: 

• Силовую схему тиристорного преобразователя;
• Систему управления тиристорным преобразователем;
• Задатчик интенсивности;
• Схему электронной защиты.

Также  требуется  произвести  расчет   энергетических   показателей, построить   регулировочную  и  внешние  характеристики   тиристорного преобразователя и произвести построение графиков выходного напряже-ния при заданном напряжении задания.

 

 

 

1. Выбор силовой схемы преобразователя  

В настоящее время  наиболее распространенными  из схем тиристор-ных преобразователей является мостовая и нулевая схемы.

Выбираем  мостовую  схему  тиристорного  преобразователя так как она  обладает следующими преимуществами над  нулевой:

-При одинаковой фазной  ЭДС среднее  значение выпрямленного  

  напряжения в мостовой схеме  в два раза больше;

-Частота пульсаций выпрямленного  напряжения в два раза выше 

  (300 против 150 Гц). Амплитуда пульсаций  меньше.

-При одинаковой мощности нагрузки  типовая мощность 

  трансформатора меньше, чем  для нулевой;

-Индуктивность в цепи переменного  тока в мостовой схеме в два 

  раза больше;

-Данная  схема дает большой  диапазон регулирования скорости.

Преобразователи,    входящие  в  систему   мостового   реверсивного выпрямителя могут соединяться  двумя способами - по перекрестной или  встречно-параллельным  схемам.  Схемы  отличаются количеством   вто-ричных обмоток силового трансформатора.  Из-за простой  конструкции  трансформатора в мостовой  схеме  со  встречно-параллельным  соедине- нием отдаем ей предпочтение.  Выбранная  схема  преобразователя пред-ставлена на рис. 1.1.

В курсовом проекте отдано  предпочтение совместному управлению двух  тиристорных  групп  перед  раздельным   управлением.  Так  как  в первом  случае  электропривод  обладает лучшими  динамическими свой-ствами.

 

Рис 1.1. Электрическая схема трехфазного реверсивного мостового ТП

со встречно-параллельным соединением  вентильных групп.

2. Расчет и выбор элементов  схемы силовой схемы преобразователя.

2.1. Расчет  и выбор трансформатора.

 

 Определяем   фазную  ЭДС   вторичной   обмотки   трансформатора    по формуле [1, стр.78]:

                                      ,                                      (2.1)

                                                                                                                                                                                                

      где      - теоретическое значение  эффективного напряжения фазы 

                          вторичной обмотки;

           -коэффициент запаса, учитывающий возможное  снижение

                    напряжения сети, принимаем =1,1;

  -коэффициент, учитывающий неполное открытие вентилей 

            при   максимальном   управляющем   сигнале,  принимаем

       =1,2 как для реверсивного электропривода;

                 -коэффициент,   учитывающий   падение   напряжения   на

                           вентилях и обмотках  трансформаторов,  а  также   сниже-    

                 ние   напряжения   вследствии   перекрытия   анодов   в  

                 процессе коммутации, принимаем =1,05;

Определим теоретическое  значение напряжения по формуле [1,стр.78]:

                                      ,                                             (2.2)

 где   - требуемая величина выпрямленного напряжения,

        =220 В;

       - схемный коэффициент напряжения,  принимаем по     

                  [1,табл.1.9] =0,427;

                      В

        Фазная ЭДС вторичной обмотки  форм. (2.2):

                                   В

Рассчитываем действующее значение тока вторичной обмотки по формуле [1,стр.78]:

                              ,                                                 (2.3)

где    - коэффициент прямоугольности, учитывающий отклонение

               формы кривой тока от прямоугольной,  принимаем  =1,1;

 

      

 

 

 

 

 

 

 

-схемный   коэффициент   вторичного   тока,    принимаем              

                [1, табл. 1.9] =0,815;

- среднее значение выпрямленного  тока ,

 

                                        ,                                                 (2.4)

где  - номинальная мощность электродвигателя, =36000Вт;   - КПД электродвигателя, =0,885;

    - номинальное напряжение электродвигателя, =220 В;

               А

 

Действующее значение  тока вторичной обмотки форм.(2.3):

 

                             А

 

Рассчитываем действующее  значение тока первичной обмотки  трансформатора по формуле [1, стр.79]:

                             ,                                              (2.5)

где  - коэффициент трансформации трансформатора,

 

                                                   ,                                (2.6)

                где    - фазное напряжение первичной обмотки транс-

                                   форматора,  =220 В;

                                 - фазное напряжение вторичной обмотки транс-     

                                                 форматора, ориентировочно относительно     

                                                 форм.(2.1)принимаем =119,3 В;

                 

                               

 

       - схемный коэффициент первичного  тока,  принимаем

                 [1, табл. 1.9] =0,815;

                                   

      

 

 

- среднее  значение  выпрямленного  тока,  по  форм.(2.4) 

         = 184,9A

 

                    

Находим мощность первичной обмотки  трансформатора по формуле [1,стр.79]:

                                                                         ,                                                         (2.7)

где   -число фаз первичной обмотки, =3;

     -действующее значение первичного тока трансформатора, по 

                форм.(2.5) =81,9А; 

      -фазное напряжение первичной обмотки трансформатора, 

         =220В;

 

                       ВА

 

Находим мощность вторичной обмотки  трансформатора по формуле [1, стр.79]:

                                  ,                    (2.8)

где   -число фаз вторичной обмотки  трансформатора,  =3;

       -действующее значение вторичного тока трансформатора,

          по форм.(2.3) =165,7А;

   -фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора, 

               ориентировочно относительно форм. (2.1) принимаем

        =119,3 В;

      -номинальная мощность электродвигателя, =36000Вт;

 

                        ВА

 

       Находим  типовую мощность трансформатора  по формуле [1, стр.79]:

                    

                                       ,                                  (2.9)

где  - мощность первичной обмотки трансформатора,     

          =54054 ВА;

                          - мощность вторичной обмотки трансформатора,

=59530,37 ВА;

 ВА

 

Трансформатор выбираем из условий:

        -напряжение вторичной обмотки трансформатора должно быть 

         близким к значению  форм. (2.1);

        -номинальная мощность трансформатора  должна быть больше           

         значения  .

Выбираем трансформатор по [2, табл.8.5] – ТСП-63/0,7-УХЛ4

Параметры выбранного трансформатора сводим в таблицу  №2.1                                                 

Таблица №2.1         

Наименование	Обозна- чение	Величина
Номинальная мощность, кВА	Sн	58
Напряжение  вентильной обмотки, В	U2В	205
Ток вентильной  обмотки, А	I2В	164
Напряжение  сетевой обмотки, В	U1	380
Мощность  холостого хода, Вт	Pхх	330
Мощность  короткого замыкания, Вт	Pкз	1900
Напряжение  короткого замыкания, %	Uкз	5,5
Ток  холостого хода, %	Iхх	6

Из-за значительной индуктивности трансформатора отказываемся от токоограничивающих реакторов.

Рассчитываем действительный коэффициент  трансформации выбранного трансформатора:

                                            

                                                                

                                                                

 

Действительные значения рабочих токов первичной и вторичной обмоток:

                                           I2= I2расч.=165,76 A;

                                      

                                       I1=I2/Ктр                       I1=165,76/1,85=88,65 A