Xreferat.com » Рефераты по физике » Расчет реверсивного электропривода

Расчет реверсивного электропривода

Размещено на /

СОДЕРЖАНИЕ


Введение

Выбор силовой схемы РТП

2. Расчёты и выбор элементов силовой схемы

2.1 Расчёт и выбор трансформатора

2.2 Расчёт и выбор трансформатора тиристоров

2.3 Расчет и выбор уравнительных реакторов

2.4 Расчет и выбор уравнительных реакторов сглаживающих дросселей

2.5 Расчет и выбор силовой коммутационной и защитной аппаратуры

2.5.1 Расчет и выбор R-C цепочек

2.5.2 Расчет и выбор предохранителей

2.5.3 Расчет и выбор автоматического выключателя

3. ВЫБОР СТРУКТУРЫ И ОСНОВНЫХ УЗЛОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

4. РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ (СИФУ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

4.1 Расчет и выбор генератора опорного напряжения

4.2 Расчет и выбор нуль-органа

4.3 Расчет и выбор формирователя длительности импульсов и элементов согласования с логикой

4.4 Расчет и выбор усилителя импульсов

4.5 Расчет и выбор управляющего органа

4.6 Описание работы СИФУ

5. РАЗРАБОТКА ЗАДАТЧИКА ИНТЕНСИВНОСТИ

5.1 Расчет и выбор элементов задатчика интенсивоности

5.2 Описание работы задатчика интенсивности

6. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ РЕГУЛИРОВОЧНОЙ И ВНЕШНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТП

7. РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

7.1 Расчет полной, активной и реактивной мощностей

7.2 Расчет мощности искажений

7.3 Расчет КПД и коэффициента мощности

8. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ УКАЗАННОМ НАПРЯЖЕНИИ ЗАДАНИЯ

ЛИТЕРАТУРА


ВВЕДЕНИЕ


В замкнутых, а иногда и в разомкнутых структурах автоматизированного электропривода в настоящее время преимущественное развитие получили полупроводниковые преобразователи постоянного и переменного тока. В отличие от машинных преобразователей выходные напряжения полупроводниковых преобразователей характеризуются дискретностью, что может оказать влияние на характеристики электромеханических процессов двигателя. Однако это влияние при малых интервалах дискретности выходного напряжения преобразователя оказываются незначительным. Поэтому в расчетной практике в стадии начального проектирования обычно полагают, что выходные напряжения преобразователей с полупроводниковыми элементами описываются гладкими функциями времени. В последующих исследованиях динамики и статики системы управления электроприводом, полученной в результате проектирования, может быть учтено влияние дискретности выходных напряжений на переходные и установившиеся режимы работы электропривода.

Обобщенная структура электропривода показана на рис. 1.


Расчет реверсивного электропривода

Рисунок 1. Обобщённая структура электропривода.


Уравнения электропривода в случае жесткой механической передачи от двигателя к рабочему органу имеют вид:


Расчет реверсивного электропривода= М - Mc;

Расчет реверсивного электропривода= F(u, ω, M),


где J- момент инерции; М, Мс — моменты двигателя и сопротивления; ω — угловая скорость вала; u — управляющий сигнал на входе преобразователя, от которого получает напряжение двигатель. Функция F(u, ω, M) отражает динамические свойства привода, который обычно является нелинейным звеном.

Достоинствами полупроводниковых преобразователей являются широкие функциональные возможности управления процессом преобразования электроэнергии, высокие быстродействие и коэффициент полезного действия, большие сроки службы, удобство и простота обслуживания при эксплуатации, широкие возможности по реализации защит, сигнализации, диагностирования и тестирования как самого ЭП, так и технологического оборудования, возможность программирования и перепрограммирования работы микропроцессорных средств управления в случае их использования.

Вместе с тем для этих преобразователей характерны и определенные недостатки. К ним относятся высокая чувствительность полупроводниковых приборов к перегрузкам по току и напряжению и скорости их изменения; низкая помехозащищенность, искажение синусоидальной формы тока и напряжения сети.

Преобразователь — это электротехническое устройство, преобразующее электроэнергию одних параметров или показателей качества в электроэнергию с другими значениями параметров или показателей качества. Параметрами электрической энергии считаются род тока и напряжения, их частота, число фаз, фаза напряжения.

По характеру преобразования электроэнергии силовые преобразователи делятся на выпрямители, инверторы, преобразователи частоты, регуляторы напряжения переменного и постоянного тока, преобразователи числа фаз напряжения переменного тока. По элементной базе (видам применяемых силовых приборов) преобразователи могут быть диодными, тиристорными и транзисторными, а по управляемости — неуправляемыми и управляемыми. В управляемых преобразователях выходные переменные — напряжение, ток, частота могут регулироваться.


1. ВЫБОР СИЛОВОЙ СХЕМЫ РТП


Реверсивные электроприводы выполняются с одной (рис. 1.1, а, б) и двумя (рис. 1.1, в, г, д) вентильными группами. В приводах где допустимое время реверса составляет 0,5 – 2,5 с, возможно применение схемы с реверсом в цепи возбуждения (рис. 1.1, а). Недостаток этой схемы – малое быстродействие вследствие большой постоянной времени цепи возбуждения двигателя. Для приводов, где допустимо «мёртвое» время около 0,1 с и более, можно использовать схему тиристорного электропривода с реверсом в цепи якоря (рис. 1.1, б).


Расчет реверсивного электропривода

Рисунок 1.1. Виды реверсивных схем.


Для быстродействующих систем управления применяют схемы с двумя вентильными группами: встречно-паралельного включения вентильных групп V1 и V2, каждая из которых питается от отдельной вторичной обмотке трансформатора Т.: в практике эта схема получила название перекрёстной (рис. 1.1, в) встречно-паралельного включения вентильных групп V1 и V2 с питанием от трансформатора Т с одним комплектом вторичных обмоток (рис. 1.1, г); Н – схема, в которой две группы вентилей, обозначенные буквой В и присоединённые к двум комплектам вторичных обмоток трансформатора, обеспечивают полярность выпрямленного напряжения одного звена, а две группы вентилей, обозначенные буквой Н – полярность выпрямленного напряжения другого знака (рис. 1.1, д). На всех схемах L – сглаживающий дроссель, L1, L2 – уравнительные дроссели.

Исходя из выше сказанного выбираем трёхфазную мостовую схему соединения вентилей в группах 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), а 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.

Вентильные группы, входящие в схему реверсивного выпрямителя могут, как указывалось выше, соединяться двумя способами: по перекрестной или встречно-параллельным схемам. Схемы отличаются количеством вторичных обмоток силового трансформатора. Из-за простой конструкции трансформатора отдадим предпочтение схеме со встречно-параллельным соединением тиристоров. Силовая схема трехфазного мостового реверсивного преобразователя с устройствами коммутации и защиты представлена на рис. 1.2. По заданию, в курсовом проекте управление вентильными группами - совместное согласованное. Для ограничения возникающих при этом уравнительных токов используются два ненасыщающихся уравнительных реактора LR1 и LR2.

Расчет реверсивного электропривода

Рисунок 1.2. Электрическая схема трехфазного мостового ТП со встречно-параллельным соединением вентильных групп.


2. Расчёты и выбор элементов силовой схемы


2.1 Расчёт и выбор трансформатора


Выбор силового трансформатора производится по расчетным значениям тока I2ф, напряжению U2ф, и типовой мощности Sт. Напряжение первичной обмотки U2ф должно соответствовать напряжению питающей сети.

Расчетное значение напряжения U2ф,pасч вторичной обмотки трансформатора, имеющего ТП с нагрузкой в режиме непрерывных токов, с учетом необходимого запаса на падение напряжения в силовой части, определяется формулой


U2ф,pасч = kи · kс ka kR ·Ud ,(2.1)


где kи=0,427 - коэффициент, характеризующий отношение напряжений U2ф/Ud0 в идеальном трехфазном мостовом выпрямителе;

kс—1,1— коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное снижение напряжения сети;

ka =1,1 - коэффициент запаса, учитывающий неполное открытие вентилей при максимальном управляющем сигнале;

kR=1,05 - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий падение напряжения в обмотках трансформатора, в вентилях и за счет перекрытия анодов;

Ud- номинальное напряжение двигателя, Ud = UH.

Подставив значения в формулу (2.1) определяем расчетное значение напряжения U2ф,pасч вторичной обмотки трансформатора:

U2ф,pасч = 0,427∙1,1∙1,1∙1,05∙220 = 119,4 В.

Расчетное значение тока вторичной обмотки


I2расч = k/· ki·Idн,(2.2)


где k/ =0,815 - коэффициент схемы, характеризующий отношение токов I2ф/Id в идеальной схеме;

ki =1,1 - коэффициент, учитывающий отклонение формы анодного тока вентилей от прямоугольной;

Idн - значение номинального тока двигателя.


Idн =Расчет реверсивного электропривода(2.3)


где РН - номинальная мощность электродвигателя;

η- КПД электродвигателя; Uн - номинальное напряжение электродвигателя.

Для двигателя 2ПН180М мощностью 15 кВт номинальное значение тока двигателя по формуле (2.3):

Idн =Id=Расчет реверсивного электропривода= 76,2 А.

Расчетное значение тока вторичной обмотки по формуле (2.2):

I2расч = 0,815∙1,1∙76,2 = 68,3 А.

Рассчитываем (предварительно) действующее значение тока первичной обмотки трансформатора


Расчет реверсивного электропривода·ki1·Idн,(2.4)


где Расчет реверсивного электропривода - расчетный коэффициент трансформации трансформатора.


Расчет реверсивного электропривода= Расчет реверсивного электропривода (2.5)

где U1ф- фазное напряжение первичной обмотки трансформатора, U1ф =220 В; ki1 - схемный коэффициент первичного тока. Принимаем ki1 =0,815 [1, табл. 2.1].

И так расчётный коэффициент трансформации по формуле (2.5):

Расчет реверсивного электропривода= Расчет реверсивного электропривода= 1,84.

Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора по формуле (2.4):

Расчет реверсивного электропривода·0,815∙76,2 = 33,8 А.

Находим мощность первичной обмотки трансформатора


S1 =m1·Расчет реверсивного электропривода(2.6)


где m1 - число фаз первичной обмотки, m1 =3.

Подставив значения в формулу (2.6), имеем:

S1 = 3∙33,8∙220 = 22 308 В∙А.

Находим мощность вторичной обмотки трансформатора


S2 =m2·I2расч·U2ф+0,5%РН (2.7)


где m2-число фаз вторичной обмотки трансформатора, т2=3.

I2расч -действующее значение вторичного тока трансформатора, по форм.(2.2);

U2ф -фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора, ориентировочно принимаем U2ф =U2фрасч .

И так имеем:

S2 =3∙68,3∙119,4+Расчет реверсивного электропривода∙0,5 = 24540 В∙А.

Находим типовую мощность трансформатора по формуле

ST= Расчет реверсивного электропривода,(2.8)


ST= Расчет реверсивного электропривода=22,38 кВ∙А.

Трансформатор выбираем из условий:

-номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора должно быть близким к значению U2фрасч: 0.95· U2фрасч ≤U2фн <1.2· U2фрасч; для нашего случая

113,4 В ≤U2фн < 143,3 В.

-ток вторичной обмотки трансформатора должно быть больше или равен к I2расч : I2н≥I2 расч, т.е. I2н ≥ 68,3 А.

-номинальная мощность трансформатора должна быть больше или равна типовой: Sн ≥ Sт, т.е. Sн ≥ 22,38 кВ∙А.

Выбираем трансформатор ШЛ 100Ч160, с сечением магнитопровода 160 см2.

Параметры выбранного трансформатора сводим в таблицу 2.1.


Таблица 2.1 – Параметры трансформатора.

Наименование Обозначение Величина
Номинальная мощность, кВА SH 26
Напряжение вентильной обмотки(линейное), В U2H 205
Ток вентильной обмотки, А I2H 82
Напряжение сетевой обмотки(линейное), В

U1H

380
Мощность холостого хода, Вт Pxx 220
Мощность короткого замыкания, Вт

Pкз

420
Напряжение короткого замыкания, %

Uкз

3,2
Ток холостого хода, % Ixx 8,0

Рассчитываем действительный коэффициент трансформации выбранного трансформатора


k mр= Расчет реверсивного электропривода, (2.9)


k mр= Расчет реверсивного электропривода= 1,85.

Действительные значения рабочих токов первичной и вторичной обмоток

I2= I2расч= 68,3А,


I1=Расчет реверсивного электропривода, (2.10)


I1= Расчет реверсивного электропривода= 36,6 А.


2.2 Расчёт и выбор трансформатора тиристоров


Тиристоры выбираются по среднему значению тока, протекающему через них и величине обратного напряжения.

При этом должен быть обеспечен достаточный запас по току и напряжению. Среднее значение тока тиристора


Ia=kзiРасчет реверсивного электропривода, (2.11)


где kзi =1,5 - коэффициент запаса по току;

kоx - коэффициент, учитывающий интенсивность охлаждения силового вентиля. При естественном охлаждении kоx =0,35;

kвэ - коэффициент, принимаем по [1, табл.1.9], kвэ =0,333.

Среднее значение тока тиристора по формуле (2.11):

Ia=1,5∙Расчет реверсивного электропривода=108,7 А.

Максимальная величина обратного напряжения


Ubmax=kЗU∙kUобр∙Udo, (2.12)


где kЗU =1,8 - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможные повышения напряжения питающей сети (включая режим холостого хода) и периодические выбросы Uобр, обусловленные процессом коммутации вентилей;

kUобр - коэффициент обратного напряжения, равный отношению напряжений Udmax/Udo, для мостовой схемы выпрямления kUобр = 1,045;

Udo - наибольшая величина выпрямленного напряжения преобразователя (среднее значение за период). Для трехфазной мостовой схемы выпрямления Udo =2,34U2ФН=2,34∙118=276,2 В.

Максимальная величина обратного напряжения по формуле (2.12)6

Ubmax=1,8∙1,045∙276,2 = 519 В.

Условия выбора тиристоров:

- Максимальный средний ток тиристоров открытом состоянии должен быть больше или равен значению la, Ioc.cp.max>Ia, в нашем случае Ioc.cp.max> 108,7 А.

- Повторяющееся обратное напряжение тиристора должно быть больше или равно значению Ub. max , Uo6p. n >Ub. max , т.е. Uo6p. n > 519В.

Из справочника [3] выбираем марку тиристоров (низкочастотных).

Параметры выбранных тиристоров сводим в таблицу 2.2. Выбираем марку тиристора – 2Т223-200-6.


Таблица 2.2 - Параметры выбранных тиристоров

Наименование Обозначение Величина
Максимальный средний ток в открытом состоянии, А Ioc.cp.max 200
Повторяющееся импульсное обратное напряжение, В Uобр.п 600
Ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии, А Iос.удр 4000
Критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии, В/мкс (dUзс/dt)кр

500…

1000

Ток удержания, мА Iуд 300
Импульсное напряжение в открытом состоянии, В Uос.u 2
Отпирающий постоянный ток управления, мА Iупр 300
Время включения, мкс tвкл 25
Время выключения, мкс tвыкл 50…100
Отпирающее постоянное напряжение, В Uупр 5

2.3 Расчет и выбор уравнительных реакторов


В мостовом преобразователе с совместным управлением присутствуют уравнительные токи.

Для уменьшения уравнительных токов в схему вводят 4 насыщающихся или 2 ненасыщающихся уравнительных реактора.

Принимаем для расчета схему с двумя ненасыщающимися уравнительными реакторами,

Определяем индуктивность уравнительных реакторов по формуле [4, стр.133]


Lур=kД∙Расчет реверсивного электропривода (2.13)


где kД - коэффициент действующего значения уравнительного тока, принимаем по [4, стр.1-158] kД =0,62;

U2m -амплитуда фазного напряжения, U2m=Расчет реверсивного электропривода ∙ Uф =1,41∙127=179 В ,

где ω - круговая частота сети, ω =314 рад/с ;

Iур - действующее значение уравнительного тока,


Iур = Расчет реверсивного электропривода∙ Idн (2.14)


Iур = Расчет реверсивного электропривода∙ Idн=0,12∙76,2=9,14А.

Расчет реверсивного электропривода= 0,12 – ширина зоны прерывистого тока (по условию).

По формуле 2.13 имеем:

Lур=0,62∙Расчет реверсивного электропривода=0,0387 Гн.

Для схемы выбираем 2 ненасыщающихся уравнительных реактора LR1 и LR2 с рассчитанной индуктивностью 0,0387 Гн.


2.4 Расчет и выбор уравнительных реакторов сглаживающих дросселей


Пульсации выпрямленного напряжения приводят к пульсациям выпрямленного тока, которые ухудшают коммутацию электродвигателя и увеличивают его нагрев.

Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения применяют сглаживающие дроссели.

Определяем индуктивность сглаживающего дросселя по формуле [4, стр. 132]


Ld2 =Расчет реверсивного электропривода, (2.15)


где, k - кратность гармоники, так как в симметричной мостовой схеме наибольшую амплитуду имеет первая гармоника, то принимаем k =1;

р- количество пульсаций, принимаем по [1,табл. 2.1], р =6;

Р(1)%- допустимое действующее значение основной гармоники тока, принимаем р(1)%- =8%;

Ud, n, т -амплитудное значение гармонической составляющей выпрямленного напряжения, определяем по [4,стр.131]:


Ud,n,m =Расчет реверсивного электропривода, (2.16)


где а - угол управления тиристорами, a =30 °;

Udo - максимальное значение выпрямленного напряжения, Udo=2,34∙I2ФН=2,34∙127= 297В; ω - круговая частота сети;

IdН - номинальный выпрямленный ток преобразователя.

И так,

Ud,n,m =Расчет реверсивного электропривода= 53 В.

Определяем индуктивность сглаживающего дросселя по формуле 2.15:

Ld2 =Расчет реверсивного электропривода= 0,0032 Гн.

Так как индуктивность выбранного уравнительного реактора больше индуктивность сглаживающего дросселя (LУP>Ld2), то отказываемся от установки последнего в силовую цепь преобразователя.

Уравнительного реактора будет достаточно для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения.


2.5 Расчет и выбор силовой коммутационной и защитной аппаратуры


2.5.1 Расчет и выбор R-C цепочек

Для ограничения скорости нарастания прямого напряжения используем R-C цепочки, которые включаем параллельно каждому тиристору.

Используя стандартный ряд сопротивлений выбираем резистор R с сопротивлением в пределах 18... 51 Ом. Принимаем 36 Ом.

Из уравнения [5, стр.81]

Расчет реверсивного электропривода, (2.17)


где Uycm- установившееся напряжение на тиристоре, Uуст= Расчет реверсивного электроприводаU2л=1,41∙220=310,2 В.

Расчет реверсивного электропривода -максимально допустимая критическая скорость нарастания прямого напряжения на тиристоре (из табл. 2.2), находим постоянную времени τ:

τ = Расчет реверсивного электропривода= Расчет реверсивного электропривода=0,245 мкс.

Значение емкости определяем по формуле:

С =Расчет реверсивного электропривода=Расчет реверсивного электропривода=0,0068 мкФ.

Используя стандартный ряд емкостей выбираем емкость конденсатора 0,0068 мкФ.


2.5.2 Расчет и выбор предохранителей

Для защиты тиристорного преобразователя от внутренних коротких замыканий во вторичную обмотку трансформатора поставим предохранители.

Находим амплитудное значение базового тока короткого замыкания по формуле


I2кm= Расчет реверсивного электропривода, (2.18)


где U2тф- амплитуда фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора;

Х2к -индуктивное сопротивление, приведенное к вторичной обмотке трансформатора;

r2к -активное сопротивление, приведенное к вторичной обмотке трансформатора.

Находим полное, активное и индуктивное сопротивления вторичной обмотки трансформатора [4, стр.105]:


Z2к =Расчет реверсивного электропривода, (2.19)


где UK%-напряжение короткого замыкания, из табл. 2.1

U2ЛН -линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора;

По формуле 2.19 имеем: Z2к =Расчет реверсивного электропривода= 0,0595 Ом.

Активное сопротивление, приведенное к вторичной обмотке трансформатора


r2к = Расчет реверсивного электропривода, (2.20)


где Ркз -мощность короткого замыкания, из табл. 2.1; I2фН-ток вентильной обмотки.

По формуле 2.20 имеем: r2к = Расчет реверсивного электропривода = 0,030 Ом.

Индуктивное сопротивление, приведенное к вторичной обмотке трансформатора


Xк2=Расчет реверсивного электропривода , (2.21)


где Z2к -полное сопротивление, приведенное к вторичной обмотке.

По формуле 2.21 имеем: Xк2=Расчет реверсивного электропривода=0,0514 Ом.

По формуле 2.18: I2кm= Расчет реверсивного электропривода= 3008 А.

Для нахождения ударного тока внутреннего короткого замыкания определяем коэффициент k1 по [4, рис.1-129а] в зависимости от ctg φк:

ctg φк = Расчет реверсивного электропривода = Расчет реверсивного электропривода= 0,5837→ k1= 0,3.

Ударный ток внутреннего короткого замыкания

Iуд = k1∙ I2кт= 0,3∙3008 = 902 А.

Выбираем плавкий предохранитель, исходя из условий:

- номинальное напряжение предохранителя должно соответствовать напряжению цепи, в которой он установлен;

-номинальный ток предохранителя должен быть больше максимального рабочего тока, протекающего через него;

-номинальный ток плавкой вставки должен быть больше или равен максимальному рабочему току, протекающего через него.

Выбираем предохранитель ПР10-82-1000.

Проверка предохранителя на срабатывание при коротком замыкании

3∙Iплавст < Iуд /Расчет реверсивного электропривода.

3∙82 = 246А < 902/1,41=639A, как видим условие выполняется.

Параметры выбранного предохранителя необходимо сводим в таблицу (см. п. 2.5.3.).


2.5.3 Расчет и выбор автоматического выключателя

Для защиты тиристорного преобразователя от внешних коротких замыканий в первичную обмотку трансформатора устанавливают автоматический выключатель.

Для вычисления ударного тока внешнего короткого замыкания определяем коэффициент k2 по [4, рис.1-127а] в зависимости от ctg φк:

ctg φк = Расчет реверсивного электропривода= 0,5837→ k2= 0,7.

Ударный ток внутреннего короткого замыкания:

Iуд2 = k2∙ I2кт= 0,7∙3008= 2105А.

Автоматический выключатель выбирают из условий:

-номинальный ток автомата должен быть больше рабочего тока первичной обмотки трансформатора: I1=Расчет реверсивного электропривода= Расчет реверсивного электропривода= 39,5 А;

-номинальное напряжение автомата должно быть больше или равно сетевому напряжению;

-число полюсов должно быть равно числу фаз питающей сети;

-номинальный ток теплового расцепителя должен быть больше рабочего тока I1;

-номинальный ток электромагнитного расцепителя должен быть больше рабочего тока I1;

-ток срабатывания электромагнитного расцепителя должен быть меньше действующего значения ударного тока внешнего короткого замыкания протекающего через выключатель Iуд2/ Расчет реверсивного электропривода∙kmp, т.е. 2105/1,41∙1,73=860А, условие 250А<860А – выполняется.

-ток термической устойчивости должен быть больше тока внешнего короткого замыкания Iуд2/ kmp , в нашем случае 2105/1,73= 1217А < 3500А.

Выписываем параметры выбранного автоматического выключателя в таблицу


Ток плавкой вставки, А 82




Тип автоматического выключателя АЕ
Номинальный ток автомата, А 50
Номинальное напряжение, В 1000
Число полюсов 3
Номинальный ток теплового расцепителя, А 50
Номинальный ток электромагнитного расцепителя, А 50
Ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А 250
Ток термической устойчивости, А 3500

3. ВЫБОР СТРУКТУРЫ И ОСНОВНЫХ УЗЛОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ


Система управления преобразовательным устройством предназначена для формирования и генерирования управляющих импульсов определенной формы и длительности, распределения их по фазам и изменения момента подачи на управляющие электроды вентилей преобразователя. В настоящее время широкое распространение получили электронные (полупроводниковые) системы управления вентильными преобразователями, так как они имеют ряд преимуществ перед электромагнитными системами: высокое быстродействие, надежность, малая потребляемая мощность и малые габариты.

Системы управления, в которых управляющий сигнал имеет форму импульса, фазу которого можно регулировать, называют импульсно-фазовыми.

Системы управления выполняют по синхронному и асинхронному принципам.

Синхронный принцип импульсно-фазового управления преобразователями является наиболее распространенным. Его характеризует такая функциональная связь узлов СУ, предназначенных для получения управляющих импульсов, при которой синхронизация управляющих импульсов осуществляется напряжением сети переменного тока.

Асинхронные системы управления преобразователями применяются при существенных искажениях напряжения питающей сети, в частности при значительной несимметрии трехфазных напряжений по величине и фазе. Использование в таких условиях синхронной системы невозможно ввиду получающейся недопустимой асимметрии в углах а по каналам управления тиристорами. Наиболее распространены асинхронные СУ в преобразователях, потребляющих мощность, соизмеримую с мощностью питающей сети. В данном проекте необходимо использовать синхронную систему управления.

Существуют системы управления, построенные по горизонтальному и вертикальному принципу. Горизонтальное управление не нашло широкого распространения, так как мостовые фазовращатели критичны к форме и частоте подаваемого напряжения. Из-за этого выбираем систему управления, построенную по вертикальному принципу.

Функциональная схема СИФУ изображена на рис 3.1 и содержит:

ИСН - источник синхронизирующего напряжения (трехфазный трансформатор);

ГОН - генератор опорного напряжения;

Н01,Н02- нуль-органы;

УИ - усилитель импульсов;

ВУ - выходное устройство;

ФИ - формирователь импульсов;

УО- управляющий орган.


Расчет реверсивного электропривода

4. РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ (СИФУ) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ


Для расчета основных элементов системы импульсно-фазового управления (СИФУ) преобразователя принимаем для конструирования цифровые микросхемы серии К176, а аналоговые типа К140УД8А.


Микросхемы серии К561.

Параметры Значения
1 2

Напряжение источника питания, В

Напряжение логического нуля, В

Напряжение логической единицы, В

Входной ток, мкА

Ток потребления, мА

10

1,0

9,0

± 0,3

20…250


Микросхема К140УД8А. Операционный усилитель общего назначения с полевыми транзисторами во входном каскаде и внутренней частотной коррекцией.


Параметры Значения
1 2

Напряжение источника питания, В

Ток потребления, мА

Входной ток, нА

Разность входных токов, нА

Выходное напряжение положительного уровня, В

Выходное напряжение отрицательного уровня, В

Коэффициент усиления напряжения, В

Сопротивление нагрузки, кОм

± 15

5

≤ 0,2

≤ 0,02

10

-10

≥ 50 000

2


4.1 Расчет и выбор генератора опорного напряжения


Для работы СИФУ используется косинусоидальное или линейное пилообразное опорное напряжение, максимальное значение которого должно находиться в точках естественной коммутации вентилей.

Выбираем генератор опорного косинусоидального напряжения (рис 4.1). Он состоит из трансформатора синхронизации (ИСН), действующее значение фазного напряжения вторичной обмотки U2m = 15 В, и инвертирующего усилителя (на основе операционного усилителя).

Чтобы максимальное значение опорного напряжения находилось в точках естественной коммутации вентилей, берем напряжение последующей фазы трансформатора синхронизации и инвертируем его с помощь инвертирующего усилителя. Этим достигается нужный сдвиг косинусоиды на 60°.


Расчет реверсивного электропривода

Рис 4.1. Электрическая схема генератора опорного напряжения.


Выбираем Rз=R4=12 кОм, тогда коэффициент передачи усилителя на ОУ будет равен единице, т.к. для пропорционального П-регулятора собранного на DA1.1 преобразование входного сигнала осуществляется с коэффициентом k=R4/R3=12/12=1.

Амплитудное значение опорного напряжения на входе инвертора

Uоnm=(1,1... 1,2)∙Uзад max= (1,1... 1,2)∙10 = 12 В. Для соответствия напряжения U2m с Uоnm на входе инвертора ставим делитель напряжения (R1, R2). Тогда коэффициент передачи делителя напряжения:


Kд= Расчет реверсивного электропривода=Расчет реверсивного электропривода=0,8.

Так как делитель напряжения является источником по отношению к инвертирующему усилителю, то должно выполняться условие R1+R2«R3.

Принимаем значение R2 в пределах 820 Ом... 1,0 кОм, т.е. R2= 910 Ом и из соотношения


Кд=Расчет реверсивного электропривода получаем R1= R2∙Расчет реверсивного электропривода=910Расчет реверсивного электропривода≈ 227,5 Ом.


Из стандартного ряда выбираем значение R1=230 Ом.


4.2 Расчет и выбор нуль-органа


С помощью нуль-органа опорное напряжение генератора сравнивается с управляющим напряжением Uynp преобразователя. Когда опорное напряжение в (процессе его увеличения или уменьшения) достигает напряжения Uynp на выходе нуль-органа возникает импульс, который поступает на формирователь отпирающих импульсов. Принципиальная электрическая схема нуль-органа представлена на рис. 4.2.


Расчет реверсивного электропривода

Рисунок 4.2. Электрическая схема нуль-органа.


Выбираем R5=R6=12 кОм. Амплитудное значение опорного напряжения равно 12В, а максимальное напряжение управления равно 10В. Максимальное значение их разности составляет 22В, что превышает максимально допустимое значение входного напряжения ОУ. Поэтому для защиты ОУ ставим два диода, включенных встречно-параллельно. Выбор диодов производим по прямому току и по максимальной величине обратного напряжения с коэффициентом запаса равным 2. Выбираем по [8] тип диода и записываем его параметры.

Из справочника выписываем технические данные применяемых полупроводниковых диодов


Тип диода Iдоп., мА Uобр.,В
КД521В 50 50

Проверяем диод по параметру Uобр. Для данной схемы диод должен удовлетворять условию Uобр> 22∙2= 44В. В данном случаи условие соблюдается, так как 50> 44 В.

Определим прямой ток: Iпр=Расчет реверсивного электропривода= 0,00092А=0,92 mA. Условие Iдоп= 50mA>Iпр=0,92 mA – выполняется.


4.3 Расчет и выбор формирователя длительности импульсов и элементов согласования с логикой


Формирователь длительности импульсов служит для формирования отпирающих импульсов определенной длины, которые после усилителя поступают на управляемый тиристор.

Принципиальная электрическая схема формирователя длительности импульсов и элементов согласования с логикой представлена на рис.4.3.


Расчет реверсивного электропривода

Рисунок 4.3. Формирователь длительности импульсов

Формирователь импульсов собран на ОУDА2.1. Он представляет собой дифференцирующее с замедлением звено, который описывается уравнением


h(t) = Расчет реверсивного электропривода,


где Т1= С1∙ R8 ,Т2 = С1∙R7-постоянные времени.

Вход данной цепи подключен к нуль-органу и переход напряжения на входе составляет ∆Uвх=2Uоу нас.

Величину напряжения импульса принимаем равным Uynp=9 В.

Для нормального открывания тиристоров необходимо обеспечить длительность импульса 7° -10є.

Время импульса составляет:

tu= Расчет реверсивного электропривода

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: