Реверсивный тиристорный преобразователь для электроприводов постоянного тока

На  второй  вход  DD3.1 подаются  импульсы с канала управления тиристором  VS1.2, которые сдвинуты на относительно импульсов, формируемых каналом управления тиристором VS1.1.

 Когда напряжение Uоп становится больше Uупр DA2.1 переключает-ся  с -Uнас  на  + Uнас, то  на  выходе  DA3.1,  появляется отрицательный импульс,  который затем инвертируется DA4.1 и подается  на  DD1.4. Далее при наличии сигнала разрешения  на  работу  вентилей  сигнал поступает на DD3.4, с выхода DD4.4 на усилитель импульсов. С послед-него сигнал идет на тиристоры VS2.1 и VS2.6.

Каналы управления остальных вентилей работают аналогично.

 

 

 

 

 

 

 

               5.Разработка задатчика интенсивности.  

        5.1.Расчет и выбор элементов задатчика интенсивности.

 

Предполагаемая принципиальная электрическая  схема задатчика интенсивности  изображена на рис.5.1.

 

                 Рис. 5.1. Электрическая схема задатчика  интенсивности                      

                         (предполагаемая).

 

Необходимые параметры для расчета  задатчика интенсивности берем  из условий  курсового  проекта:  tпуска=10с; Uзад max=10В; Uвых=10В.

Рассчитываем интегратор на (ОУ DA1.2).

Конденсатор  С1  должен  быть  неэлектролитическим;  емкость конденсатора С1 принимаем равной С1=1,0мкФ.

Выбираем по [9] стабилитроны КС 168А  с  Uстаб=6,8В.

Из формулы  находим :

                       МОм,                                                                   

где U1=Ucтаб VD1+ U VD2=6,8+0,7=7,5В.

По расчетам R3 велико. Следовательно необходимо уменьшить R3. Для этого ставим делитель напряжения. Принимаем R 3=1МОм.

Находим уровень напряжения

                       В.

 

 

 

 

Выбираем  R6 и R7 из условий:                                                

(R6+R7)<< и (R6+R7) Rн min Ом.

Пусть (R6+R7) 0,05 =0,05 кОм.

Принимаем R6=2,2кОм, тогда

      Ом. Принимаем R7=330 Ом.

 

Принимаем сопротивления R1=R2=R4=10кОм.

Рассчитываем  сопротивление R5:

              кОм.

Окончательно  схема задатчика интенсивности  имеет вид (рис 5.2).

 

             Рис.5.2. Электрическая схема задатчика  интенсивности.  

             5.2.Описание работы задатчика  интенсивности.

 

Задатчик  интенсивности формирует плавное  изменение  задающего сигнала  при переходе от одного уровня к  другому, т. е. создает линейное нарастание и спад сигнала.

Первый  ОУ  DA1.1 работает без обратной  связи, но с ограничением выходного напряжения  U1 и имеет характеристику прямоугольной фор-мы.

 

Третий ОУ DA2.1- формирует отрицательное напряжение обратной связи U3.

При подаче на вход  задающего  напряжения Uзад напряжение на вы-ходе линейно нарастает.

В  момент  времени t=tпуска( ) интегрирование прекращает-ся и выходное напряжение остается на уровне

                                     

 

 

  6. Разработка схемы  электронной защиты ТП. Расчет  и выбор  

         элементов  схемы электронной защиты.

По  заданию  на  курсовой  проект  необходимо  разработать  схему  электронной  защиты ТП от превышения максимальной частоты вращения.

 

Рис. 6.1. Схема электронной защиты ТП от превышения максимальной частоты  вращения.

Сигнал, пропорциональный частоте  вращения двигателя, снимается с делителя напряжения тахогенератора. При n<n_MAX DA2 находится в состоянии отрицательного насыщения и защита не работает . Величина

n_MAX   устанавливается потенциометром RP1.

     При  n>n_MAX  выходное напряжение схемы  выделения модуля становится больше положительного насыщения и DA2 переходит в состояние положительного насыщения, открывая транзистор VT1. Горит светодиод VH1, снимается сигнал «Готовность», блокируется привод

Сброс триггера и восстановление работоспособности  осуществляет-ся сигналом начальной установки при повторном включении преобразо-вателя.                                                                                               

 

 

 

 

 

7. Расчет и построение  регулировочной и внешней

характеристик ТП.

Регулировочная характеристика СИФУ определяется  при косину-соидальном опорном напряжении выражением:

                                                                                 (7.1)

Регулировочная характеристика ТП имеет вид:

                                      ,                                        (7.2)

где Ud0 – наибольшая  величина  выпрямленного  напряжения,  по

               форм.(2.12) Ud0=277В.

Тогда  обобщенная  характеристика  СИФУ  и  ТП  определяется выражением:

        .

 

 Регулировочная обобщенная характеристика представлена на рис.7.1.

Uупр, В	-10	-9	-7	-5	-3	-1	0	1	3	5	7	9	10
Ud, В	-271,46	-249,3	-193,9	-138,5	-83,1	-27,7	0	27,7	83,1	138,5	193,9	249,3	271,46
,рад	180	154	134.4	120	107.45	95.74	90	84.26	72.54	60	45.57	25.84	0

     Рис 7.1Обобщенная  регулировочная характеристика  СИФУ и ТП.

 

 

  Внешняя  характеристика  ТП - это зависимость среднего  значения выпрямленного напряжения  от тока нагрузки. Для управляемого выпря-мителя при активно-индуктивной нагрузке внешняя характеристика рас-считывается по формуле [4,стр.83]:

                

,               (7.3)

 

где    - наибольшая величина выпрямленного напряжения, по

                  форм.(2.12) Ud0=277В;

       - угол управления тиристорами, град;

   - ток нагрузки, А;

      - индуктивное сопротивление трансформатора,  по 

            форм.(2.21) =0,0398Ом;

  - активное сопротивление трансформатора, по форм.(2.20) 

       =0,0235Ом;

          - падение напряжения на  вентилях, принимаем из табл. 2.2  

                   =1,75В;

           -количество вентилей в группе, =2.

Внешние  характеристики  ТП  строим  для  напряжения Uзад=4,5В, которое дано в задании на курсовой проект.

Допускаем, что  Uзад=Uупр=4,5В,  тогда по  форм. (7.1) находим угол управления тиристорами:

                                  .

       

  Внешняя характеристика ТП  изображена на рис 7.2.         

Uзад, В	,град	Id, A	-184,9	-150	-100	-50	0	50	100	150	184,9
-10	0	Ud1	284.7	282.6	279.6	276.5	273.5	270.5	267.4	264.4	262.3
-5	60	Ud2	-256.1	-258.2	-261.3	-264.3	-267.3	-270.3	-273.4	-276.4	-278.5
0	90	Ud3	-116.4	-118.5	-121.5	-124.6	-127.6	-130.7	-133.7	-136.7	-138.8
5	120	Ud4	233.24	231.13	228.09	225.06	222.03	219	216	212.9	210.8
10	180	Ud5	-158.06	-160.2	-163.2	-166.2	-169.3	-172.3	-175.34	-178.4	-180.5

           

Рис.7.2. Внешняя характеристика ТП при

.

                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Расчет энергетических  показателей.

               8.1. Полной, активной и реактивной  мощностей.

Находим  активную  мощность,  потребляемую  ТП  по  формуле         [11, форм. 6.59]:

                                    ,                              (8.1)

где  - действующее значение фазного напряжения с учетом всех 

              его гармоник, =220В;

  -действующее значение первой гармоники тока, по

         формуле  [11, форм.6.57]:

                                 ,                                   (8.2)

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

                =184,89А

         - коэффициент трансформации трансформатора, 

                     =1,86;

                       А;

                          -угол отставания основной гармоники тока от напряжения с

                                 учетом всех гармоник;

Угол сдвига первой гармоники потребляемого тока относительно напряжения питания определяется по формуле [11, форм.6.62]:

                                           ,                                       (8.3)

где - угол управления при номинальном режиме работы электродвигателя (Uн=220В), определяем по форм. (7.2):

               ;                         (8.3а)

   - угол  коммутации  вентилей,  находим  по   формуле                 

      [11, форм.6.43] :

                                     ,                     (8.4)

           где   - по форм. (8.3а) = ;

          - индуктивное   сопротивление   трансформатора,   по 

                 форм.(2.21) =0,0389Ом;

          - см. форм. (2.4);

           

 

 

 

  - фазное напряжение вторичной обмотки трансформа-

                       тора,  =118,4В;

    .

Угол сдвига по форм.(8.3):

                                    .

Активная мощность, потребляемая ТП форм.(8.1):

          Вт.

Реактивная мощность, потребляемая ТП:

          ВА.

Полная мощность, потребляемая ТП:

          ВА,

где I1- действующее значение тока первичной обмотки

            трансформатора, по форм(2.5) I1=77,5А.

 

                     8.2.Расчет мощности искажений.

 

Мощность искажений определяем по формуле :

                                  ,                                    (8.5)

где   - полная мощность, потребляемая ТП, =51150ВА;

         -активная мощность, потребляемая ТП, =39386ВА;

         -реактивная мощность, потребляемая ТП, =32635ВА;

            ВА.

 

      8.3.Расчет КПД   и коэффициента мощности.

 

Коэффициент полезного действия (КПД) преобразователя характе-ризуется  отношением  активной  мощности,  отдаваемой в нагрузку,  к полной мощности, потребляемой преобразователем.

 

КПД преобразователя определяется по формуле [11, форм.6.69]:

                            

                                       ,                                            (8.6)

где   - мощность электродвигателя,  = Вт;

     -суммарная мощность потерь преобразователя.

Суммарная  мощность  потерь  преобразователя  определяется выражением:

                            ,                               (8.7)

где  - потери в вентилях, по форм. [11,стр.352]:

                                        ,                               (8.8)

            где   -количество вентилей в схеме выпрямителя, =6;

                                        -падение напряжения на вентиле, для кремние- 

                                         вого   тиристора =1,75В;

                         -средний ток вентиля, по форм. (2.10) =153,9А;

                                               Вт;

                 -потери мощности в системе управления, принимаем

                      ВА;

       -потери в силовом трансформаторе, определяемые выражением:

                                 ,                          (8.9)

       где  - потери в стали трансформатора, из табл.(2.2) 

                        =Pхх=330Вт;

           -потери в меди трансформатора,

          Вт;

 Таким образом,

                            =330+1939,59=2269,59Вт;

Тогда, суммарная мощность потерь преобразователя:

                             Вт.

 

 

КПД преобразователя по форм.(8.6):

                                    .

Коэффициент  мощности определяется  отношением  активной мощности,  потребляемой  преобразователем,  к полной  мощности  и характеризует использование питающей сети.

Коэффициент мощности определяем по формуле:

                                              ,                                              (8.10)

где  - активная мощность , потребляемая ТП, =39386ВА;

     - полная мощность, потребляемая ТП, =51150ВА;

                                                         .