Керований випрямляч великої потужності

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

У роботі об'єктом розрахунку є керований випрямляч великої потужності, виконаний на базі трифазної мостової схеми випрямляча. Як навантаження випрямляча використовується електродвигун постійного струму з незалежним збудженням.

Аналіз техніко-економічних показників випрямлячів, показує, що для тиристорних електроприводів постійного струму середньої і великої потужності трифазна мостова схема випрямлення є найбільш економічною. Її пропонується вибрати як задану базову схему в режимі керованого випрямляча, іменованої надалі напівпровідниковим комплексом (НПК).

Для реверсивних швидкодіючих електроприводів використовується двокомплектні випрямлячі, окремі НПК яких з'єднуються за перехресною схемою, або по зустрічно - паралельній схемі включення НПК. Іноді використовується так звана "Н" - схема. У цих схемах можуть застосовуватися як узгоджений, так і роздільний спосіб керування НПК. При роздільному керуванні в одній із НПК відключаються керуючі імпульси на тиристори, а потім друга працює в звичайному режимі. При реверсу струму після зменшення його до нуля (приблизно в плині 5-10 мс) імпульси керування в не працюючій НПК деблокуються і вона вступає в роботу, а НПК яка працювала раніше відключається.

При узгодженому керуванні керуючі імпульси надходять одночасно на обидві НПК, при цьому фазировка керуючих імпульсів в одній з них відповідає випрямному режиму, а в іншій - инверторному. Основним недоліком такого способу є наявність зрівняльних струмів. Для зменшення яких використовують зрівняльні реактори (ЗР), індуктивність яких залежить від необхідного обмеження величини зрівняльного струму, а кількість визначається типом реактора і видом силової схеми випрямляча.

1. Розрахунок параметрів та вибір трансформатора

Випрямляч містить трансформатор, що служить для узгодження напруги живильної мережі з напругою на навантаженні випрямляча й обмеження швидкості зміни струму (di/dt) у тиристорах НПК. При використанні трансформатора здійснюється поділ ланцюга навантаження від живильної мережі. Вибір цього елемента випрямляча буде виробляється в припущенні, що навантаження на валу електродвигуна не залежать від напрямку його обертання. У цьому випадку кожна НПК у двухкомплексному ВП буде працювати зовсім однаково, отже, розрахунок можна проводити тільки для однієї НПК.

Розрахунок ведеться в такий спосіб. Спочатку орієнтовно задаються можливими спадання напруги в різних елементах схеми випрямляча і визначають необхідну фазну напругу на вторинній обмотці U2ф трансформатори, а потім, після того як будуть обрані всі елементи схеми, прийнята раніше величина U2ф уточнюється.

Орієнтована величина U2ф може бути визначена зі співвідношення:

(1.1)

де:

Udo - ЕРС на виході випрямляча при нульовому значенні кута керування

Значення Udo приймаються рівними сумі значень Udo1 і Ud02 двох послідовних з'єднань НПК;

Кс - коефіцієнт, що визначає можливі коливання напруги в живильної мережі, Кс = 0,9 -0,95;

min - мінімальний кут керування випрямляча чи кожної НПК із системи,

min = 10°-15°эл.град.;

Едн - ЕРС електродвигуна при його роботі в номінальному режимі:

Kt - коефіцієнт приведення опорів обмоток до нагрітого стану,

Kt =1.24,

Rяц=1.24(0.00317+0.0028+0.000662)=6.63 мОм

R- сумарний опір ланцюга випрямного струму (обмоток трансформатора Ra, реакторів Rp, якірного ланцюга електродвигуна Rяц, сполучних проводів Rпр, динамічного опору тиристорів Rд):

R = Ra +Rp + Rnp + Rяц + Rд

А - коефіцієнт, що характеризує нахил навантажувальних характеристик випрямляча чи НПК від впливу комутацій тиристорів, А = 0,5;

Uo - напруга випрямлення вольтамперной характеристики тиристора (варто враховувати загальне число послідовне з'єднаних приладів);

Idmax - максимальний випрямний струм:

Idmax=IднКп=3620*2,25=8145А

Примемо Кс=0.9 бmin=10є

Uкз - напруга короткого замикання трансформатора у відносних

одиницях:

екз=(3-7)%

Uкз=0,05

Величина ІднR орієнтовно може бути прийнята рівною (0,1 - 0,02)Uдн, а U0 = (0,95-1,34)B. Uo=1.2B

Вирішуючи (1.1) відносно Udo одержимо:

(1.2)

Величина необхідної фазної напруги на вторинній стороні трансформатора для мостових схем випрямлення визначається співвідношенням:

(1.3)

Трансформатор вибирається в залежності від силової схеми випрямляча, конструктивного виконання трансформатора, розрахункових значень потужності, струму і вторинної напруги, а також заданої напруги живильної мережі.

Приймається, що номінальна потужність трансформатора однакова у випрямному і инверторном режимі роботи випрямляча.

Діюче значення струму вторинної обмотки визначається співвідношенням:

Розрахункове значення потужності кожної обмотки дорівнює:

S1=S2=/3 Ud0Iдн

S1=S2=4910 кВт

Тому що обидві вторинні обмотки знаходяться на тому самому стрижні, то потік змушеного намагнічування буде відсутній, тобто трансформатор буде працювати так само як у мостовій схемі випрямлення трифазного струму.

На підставі розрахунків був обраний трансформатор, а його характеристики занесені в таблицю 1.1.

Таблиця 1.1-характеристики трансформатора

Назва	У вторинній обмотці	Uкз
	Струм, А	Напруга, В
ТМПД-5000/10	2х3150	660	(6 - 7.8)%

2. Вибір тиристорів

2.1 Вибір класу тиристорів по напрузі

Тиристори вибираються по напрузі з обліком робочої напруги, що рекомендується, схеми випрямляча U2ф, можливого повторюваного перенапруги UП і можливого неповторюваних (випадкової) перенапруги UH. Необхідний клас тиристора по напрузі може бути обраний на підставі співвідношення:

де:

Кпн,Кнн -- коефіцієнти, що враховують повторювані UП і короткочасні неповторювані перенапруги UH на тиристорах; Кпн = 1,25; Кнн =1,5.

Клас тиристора Ктир вибирається з умови, що Ктир> Uкл /100.

У такий спосіб Ктир=31.

2.2 Розрахунок числа послідовно включених тиристорів

Визначаються припустимі Un і UH як: Un = 100Ктир; UH = 111Ктир.

Un=3100В; UH=3441B.

Число послідовно включених тиристорів по повторюваній напрузі знаходять з виразу:

(2.1)

де:

Кпд -- коефіцієнт нерівномірного розподілу напруги між послідовно включеними тиристорами; Кпд = 1,15.

So -- число, що округляє розрахунок до цілого.

;

Число послідовне включених тиристорів по неповторюваному напрузі знаходять зі співвідношення:

(2.2)

;

Остаточно приймаємо число послідовно включених тиристорів Sтир по більшому результату Sтп і Sтн. Отже число послідовне включених тиристорів дорівнює 1.

2.3 Розрахунок числа паралельно включених тиристорів

Число рівнобіжне включених тиристорів залежить від максимального середнього значення струму, що проходить через вентельне плече НПК випрямляча, що обчислюється по формулі:

(2.3)

Для того, щоб вибрати тиристор, призначений для роботи в схемі, що розраховується, необхідно попередньо по співвідношенню (2.3) визначити максимальний струм, а потім, вважаючи що він буде працювати в класифікаційній схемі, вибрати тиристор. Реальний граничний струм для обраного типу тиристора розраховується по формулі, що включає параметри вольтамперної характеристики, умов охолодження і форми реального струму:

де:

Uo -- гранична напруга;

Кд -- динамічний опір;

RT -- загальний усталений тепловий опір системи; (тиристор -середовище) при типовому охолоджувачі;

Кф -- коефіцієнт форми струму;

;

-- припустиме перевищення максимальне -- припустимої температури

тиристора над температурою навколишнього середовища;

=125-(з+с),

де: с=40С, с=(3 - 5)С,

тоді =125-45=85С.

Якщо Iрпр < Ia, необхідно застосовувати паралельне включення тиристорів. У цьому випадку їх варто вибирати з таким розрахунком, щоб при виході з ладу одного з паралельно включених тиристорів, випрямляч міг завершити роботу з подальшою заміною ушкодженого тиристора. Число паралельних включень тиристорів розраховується по формулі:

 (2.4)

де:

Кн -- коефіцієнт, що враховує нерівномірний розподіл струму між паралельно включеними тиристорами; Кн = 1,2.

Перевіряють число паралельно включених тиристорів по ударному струмі для найбільш важкого режиму -- внутрішнього К.З., що виникає при пробої тиристора в момент закінчення комутації. При цьому не повинно відбуватися вигоряння тиристорів, які живлять контур К.З. Для розрахунку теплового еквівалента струму К.З. можна зробити допущення про наявність швидкодіючого "сіткового" захисту, що блокує керуючі імпульси тиристорів. У цьому випадку в контурі К.З. протікає одиничний імпульс струму. Визначаємо параметри контуру К.З. за даними трансформатора:

де:

Za -- приведений до вторинної обмотки опір К.З.;

I2 -- номінальний струм вторинної обмотки.

Активний опір обмотки трансформатора може бути знайдено виходячи з потужності втрат К.З.:

де: PM-- потужність утрат К.З. трансформатора, її величина приводиться в каталожних даних на трансформатор, для вибраного трансформатора PM=25кВт.

m2 -- число вторинних фаз трансформатора, m2=6.

Потужність утрат К.З. РМ і напруга К.З. екз% вибраного трансформатора були знайдені орієнтовно по каталожним даним типового трансформатора порівнянної потужності.

Індуктивна складова опору обмотки трансформатора дорівнює:

(2.5)

Тоді базисний струм визначається по формулі:

де:

Uпр -- гранична діюча напруга на вторинній обмотці

трансформатора при максимально припустимій напрузі живильної мережі;

Unp = U2ф/KC=660/0,9=733В. Тоді .

Співвідношення між базисним струмом і ударним струмом К.З., а також тепловим еквівалентному струму К.З. залежить від реактивності контуру К.З.:

де:

щ -- кругова частота напруги живильної мережі;

La -- індуктивність розсіювання вторинної обмотки трансформатора.

Амплітуда ударного струму К.З.:

Ikmax=KудIб

де:

Куд -- коефіцієнт, що залежить від співвідношення Ra/Xa.

Куд=1,8, для Ra/Xa=0.

Ikmax=170 кА

Тепловий еквівалент струму К.З. визначається по формулі:

де:

-- коефіцієнт, що залежить від співвідношення Ra/Xa.

=8 для Ra/Xa=0.

Частота дорівнює .

Тоді:

Отримане значення теплового еквівалента не повинне перевищувати захисний показник, прийнятих тиристорів Wтиp:

Число рівнобіжне включених тиристорів по ударному струмі перевіряється з наступного співвідношення:

керований випрямляч трансформатор тиристор

(2.6)

Iудт=21кА.

Збільшення в раз Ikmax у формулі (2.6) обумовлене тим, що в контурі при внутрішньому К.З. діє лінійна напруга двох фаз вторинних обмоток трансформатора. ;

Остаточне число рівнобіжне включених тиристорів Nn у плечах випрямляча приймається за більшим значенням, обчисленому по формулі (2.4) чи (2.6). Отже число рівнобіжне включених тиристорів Nn=18.

На підставі приведених розрахунків вибираємо тиристор. Його дані приведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Гранично припустимі значення параметрів таблеткового тиристора Т-173-1250

Клас	U0,В	Rд,мОм	Iобр,мА	Wтир,	Iуд,кА	Rт,?С/Вт	Тип охлоджувача
20-28	1,6	0,25	120	205	21	0,124	ОА-033

2.4 Розрахунок кількості тиристорів у випрямлячі

Загальне число тиристорів у випрямлячі визначається по формулі:

де:

КНПК -- кількість напівпровідникових груп у випрямлячі (КНПК=2).

3. Розрахунок елементів схеми захисту від струмів короткого замикання і перенапруг

3.1 Розрахунок і вибір плавких запобіжників

Захист тиристорів у НПК від струмів внутрішнього К.З. провадиться за допомогою швидкодіючих плавких запобіжників типів ПНБ5, ПНВ -- 5М и ПП 57. Запобіжники можуть або встановлюватися в плечі НПК послідовно з тиристором або у фазі живильної мережі. У випадку рівнобіжного включення тиристорів запобіжники встановлюються в ланцюг кожного тиристора.

Вибір плавкої вставки провадиться з урахуванням величини струму, що протікає через запобіжник при нормальному режимі роботи НПК, величини напруги в момент спрацьовування, температури навколишнього середовища, температури плавкої вставки до моменту спрацьовування, кількості енергії, необхідної для спрацьовування запобіжника (Wnp) і припустимого значення еквівалентного теплового впливу на тиристори (Wтир), при цьому варто враховувати, що при виборі запобіжника струм його плавкої вставки повинний розраховуватися по діючому (ефективному) значенню струму в ланцюгу установки запобіжника, а напруга -- за номінальним значенням напруги живильної мережі (U1 чи U2).

У випадку паралельного включення тиристорів при пробої одного з них аварійний струм внутрішнього К.З. через запобіжник, встановлений у ланцюзі ушкодженого тиристора в Nn раз більше, ніж струм у ланцюгу кожного з неушкоджених тиристорів.

Тепловий вплив аварійного струму на неушкоджені тиристори в цьому випадку буде:

де:

Кзпр -- коефіцієнт запасу, рівний Кзпр = 1.2... 1.5, приймемо Кзпр=1,3.

Wтир-- максимально припустиме значення інтеграла квадрата аварійного струму, при тривалості імпульсу струму 10мс і температурі напівпровідникової структури 125°С.

На підставі розрахункових даних виберемо запобіжник. Дані обраного запобіжника в табл.3.1.

Таблиця 3.1 - Основні параметри плавкого запобіжника ПП57-34671-У3

Iном, А	Uном,В	Iдоп, при 45?С,А	Рном,Вт	Інтеграл плавління(WПР)*
630	660-850	475;600	150;180	200;300

3.2 Розрахунок вибору елементів схеми захисту від комутаційних перенапруг

При вимиканні силових тиристорів випрямляча з -- за обриву зворотного струму на індуктивності комутаційного контуру виникає ЕРС самоіндукції, що сумуеться з комутуючою ЕРС. Результуюча ЕРС звичайно називається комутаційною перенапругою. Для обмеження цих перенапруг застосовуються захисні RC -- ланцюги, що включаються паралельно тиристорам.

Для розрахунку захисного ланцюга необхідно знати амплітуду зворотного струму тиристора, що захищається, Іобр і індуктивність контуру комутації LK, що визначається, як:

Iобр = 120мА;

Опір резистора захисного ланцюга доцільно вибирати рівним хвильовому опору контуру, що складає з комутаційної індуктивності і ємності захисного ланцюга. У цьому випадку існує залежність між первісним стрибком напруги на резисторі ДUr=ІобрR і амплітудою напруги на ємності UСmax. Використовуючи цю залежність, можна вибрати параметри захисного ланцюга в такий спосіб:

1. Задаючи напругою на ємності, визначають коефіцієнт перенапруги:

UСmax=2500B, тоді .

2. Потім знаходимо з графіка, приведених у [15].

3. Обчислюють опір резистора захисного ланцюга, рівний хвильовому опору контуру:

Rтабл=12 кОм.

де:

U*r - відносна величина початкового стрибка напруги.

4. Обчислюється ємність захисного ланцюга:

Резистор R захисного ланцюга вибирається по потужності на підставі співвідношень:

Дані на обрані резистор і конденсатор у таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 - Дані на резистор і конденсатор

Резистор	Конденсатор
Тип	R,кОм	Тип	Uc,B	C, пФ
ПЭ-150	12	МБМ	2500	0,5

3.3 Розрахунок і вибір елементів схеми захисту від зовнішніх перенапруг

Для захисту випрямляча від зовнішніх неперіодичних комутаційних перенапруг можна використовувати також захисні RC -ланцюга.

Величини опорів і ємності вибираються зі співвідношень:

(3.1)

де:

m2 - число фаз вторинної обмотки трансформатора;

I02 - діюче значення струму, приведеного до вторинного ланцюга (для стандартного трансформатора ця величина може бути прийнята рівної (3-7)% від I2);

I02=0.05?I2=148А.

б1 - коефіцієнт, що визначає відношення амплітудного значення

випрямленної напруги до діючого значенню фазної напруги. Для мостової схеми НПК:

Кз - коефіцієнт запасу;

Uмт - максимальна миттєва напруга, що прикладається до тиристорів

при перенапругах, величина його приймається рівної значенню припустимої неповторюваної напруги Uмт = Uн =3031В;

UM - максимальна розрахункова зворотна напруга схеми:

Тоді Кз=1,87.

Id3 - струм на виході випрямляча захисного ланцюга.

При розрахунку R2 необхідно попередньо задатися величиною

Id3 = (50-150)мА, вибираємо Id3 =0,15А, потім після знаходження R1 і R2 необхідно уточнити його значення. Величина R2 повинна бути проконтрольована співвідношенням:

ф = R2C1 < 1 с.

Звідки: .

Табличні значення опорів:

R1табл=1Ом

R2табл=3,6кОм.

Після визначення розрахункових значень ємності й опорів необхідно визначити потужність для резисторів і напругу для конденсаторів, зробити їхній вибір по каталогу і вказати їхні паспортні дані в таблиці 3.3.

Потужність резисторів R1 і R2 визначається співвідношенням:

де:

Кn1 - коефіцієнт перевантаження, Кn1=(8 - 10);

Приймемо Кn1=10.

Таблиця 3.3 - Паспортні дані на резистори і конденсатор

Резистор R1	Резистор R2	Конденсатор C1
Тип	R, Ом	Тип	R,кОм	Тип	C, мкФ
ПЭ-150	6,2	ПЭ-150	3,6	Електролітичний	290

4. Вибір реакторів для обмеження зрівняльних струмів

У двокомплектних реверсивних випрямлячах при узгодженому керуванні НПК через нерівність миттєвих значень напруги виникають статичні зрівняльні струми. Для їхнього обмеження в контурі встановлюються зрівняльні реактори (ЗР). Так як, ми маємо справу з розузгодженим способом керування, то для нашої схеми зрівняльний реактор не потрібний.

5. Розрахунок індуктивності дроселя, що згладжує

Індуктивність дроселя, що згладжує, повинна визначатися як з умови забезпечення заданого коефіцієнта пульсації в струмі навантаження, так і з умови забезпечення заданої ширини зони переривчастих струмів. При проектуванні випрямляча необхідно перевіряти обидві умови і вибрати більше значення індуктивності Lсд.

Відомо [1], що амплітуда першої гармоніки пульсації вихідної напруги Um випрямляча залежить від кута керування б. Звідси можна визначити максимальне значення цього кута, задаючись діапазоном регулювання вихідної напруги, що визначається як:

(5.1)

де:

Udomax -- ЕРС на виході випрямляча при мінімальному значенні кута

керування бmin і максимальної величини діючого значення напруги живильної мережі (граничного з урахуванням коливання, вираженого Кс);

, D=10.

ДUd -- середнє значення сумарного падіння випрямленної напруги на елементах схеми випрямляча;

бmах -- максимальний кут керування (эл.град.);

Величина сумарного падіння випрямленної напруги на елементах схеми випрямляча обчислюється таким чином:



де:

ДUвп-- спадання напруги в плечах випрямного моста з обліком кількості включених тиристорів у ланцюзі навантаження, послідовного і рівнобіжного з'єднання пари включених "тиристор - запобіжник" у кожному плечі;

ДUa -- спадання напруги на сумарному активному опорі однієї обмотки чи трансформатора токообмежуючого реактора, включеної в ланцюг навантаження;

ДUд -- спадання напруги на активному опорі що згладжується дроселя, зрівняльного реактора (при його наявності) ошиновки випрямляча;

ДUг -- комутаційне спадання напруги;

nф1-- число фазних обмоток трансформатора, включених у ланцюг навантаження.

Розрахунок і вибір складових, що вхідять у ДUd, провадитися таким чином:

ДUу - середнє значення спадання напруги в тиристорі.

Величина ДUв обчислюється по формулі:

Uo і Rд параметри тиристора.

ДUпр -- спадання напруги на запобіжнику;



де:

gm2-- пульсність схеми випрямляча;

ДUвп=0.0004В

Якщо відсутні дані активних опорів дроселя, що згладжує, зрівняльного реактора й ошиновки випрямляча, то величина Uд, вибирається орієнтовно так:

ДUд = (0,005-0,015) Uдн

ДUд=0.01?Uдн=9,3B.

ДUd=48B;

;

.

Після обчислення бмах розраховуємо амплітуду першої гармоніки пульсацій випрямленної напруги по формулі:

Тоді необхідна індуктивність дроселя, що згладжує, визначається по формулі:

(5.2)

де:

(gm2)щ -- кругова частота першої гармоніки пульсацій;

Кпт -- коефіцієнт пульсацій струму у відносних одиницях

Кпт=(0,02 - 0,1), приймаємо Кпт=0,02.

Lя-- індуктивність якірного ланцюга електродвигуна.

Величина Lя обчислюється по формулі:

де:

коефіцієнт K=0.1

Рд -- число пар полюсів;

Оскільки по розрахунках Lсд негативна величина, то дросель, що згладжує, у випрямлячі не потрібний.

6. Побудова характеристик випрямляча

6.1 Побудова регулівних характеристик

Регулівна характеристика Ud = f (б) для кожної з розглянутих схем перетворювача в зоні безупинного струму може бути побудована при Id=Const на основі співвідношення:

Ud = Udo cosб

При відомій характеристиці Ud = f (б) будуємо графік випрямленої напруги на якорі електродвигуна при номінальному струмі навантаження у функції зміни б = 10 - 60 эл.град. по співвідношенню:

Uяд = Ud0cosб - ДUd

Рисунок 6.1 - Регулівна характеристика Ud = f (б)

Особливістю керованих випрямлячів є його здатність регулювати середнє значення випрямленої напруги при зміні кута б. При б=0 крива вихідної напруги відповідає випадку некерованого випрямляча і воно максимально. Отже, при зміні кута керування здійснюється регулювання напруги Ud. Коли Ud=0, йому повинний відповідати кут б=р. Розбіжність викликана величиною ДUd.

6.2 Побудова електромеханічної характеристики системи ТП - Д

Характеристика щд = f (Id) може бути побудована із співвідношення:

RТП-Д - повний опір ланцюга випрямленного струму системи ТП - Д:

RТП-Д = Raц + Rтпp + Ra + Rг + Rсp

Rтпр -- активний опір тиристорів і запобіжників;

Rсд -- активний опір дроселя, що згладжується, зрівняльного реактора й ошинковки постійного струму;

Rг -- комутаційний опір випрямляча, приведеного до вторинної обмотки трансформатора;

Rпp -- активний опір плавкої вставки запобіжника, визначаеться як:

CeФ - визначаємо при номінальних і :

Електромеханічна характеристика приведена на рис. 6.2.

Рисунок 6.2 - Електромеханічна характеристика системи ТП - Д

щд = f (Id) для кутів, відповідних щдн, 0,75щдн, 0,5щдн

6.3 Побудова зони переривчастих струмів

Для перетворювачів з розузгодженим керуванням НПГ необхідно визначити зону переривчастих струмів навантаження. Граничне значення переривчастого струму Іdгp визначає цю зону в залежності від кута регулювання б у загальному виді для будь-якого m - фазного перетворювача може бути визначене зі співвідношення:

LУ- сумарна індуктивність ланцюга выпрямленного струму:

LУ= 2La + Lcp + Lя =3,2мГн

Після визначення Іdгр = f(б) ця залежність будується графічно на сімействі навантажувальних характеристик системи ТП - Д при б = 10 - 60 эл.град.

Рисунок 6.3 - Графік залежності Іdгр = f(б)

6.4 Визначення мінімального кута інвертування

При роботі випрямляча в инверторному режимі система керування повинна забезпечувати обмеження величини мінімального кута регулювання (кута випередження інвертора) вmin для того, щоб уникнути можливого прориву інвертора. Цей кут повинний бути більше суми кута комутації г і кута, що визначає час відновлення замикаючих властивостей тиристора д, тобто вmin > г + д. Величина кута комутації визначається співвідношенням:

(6.1)

А значення:



де:

tвыкл - час вимикання тиристора.

;

;

вmin > 0,35 рад.

6.5 Визначення повної потужності, її складових і коефіцієнта потужності випрямляча

Величина повної потужності і її складових визначається при лінійному законі зміни комутаційного струму на підставі приведених нижче співвідношень. Відносна величина повної потужності, споживаної випрямлячем з живильної мережі дорівнює:

де:

K1, K2 -- коефіцієнт, величина яких залежить від схеми випрямителя (для всіх 6-пульсних схем K1 = K2 = 1).

Відносна величина активної складової потужності обчислюється по виразу:

Відносна величина реактивної складової потужності дорівнює:

Відносна величина потужності першої гармоніки:

Відносна величина потужності перекручувань розраховується по формулі:

Коефіцієнт потужності перетворювача дорівнює:

На основі приведених співвідношень для двох значень струму навантаження 2Ідн і 0,5Ідн будуються розраховані залежності у функції відносного значення швидкості обертання електродвигуна щд/щдн =1; 0.75; 0.5. Для цього спочатку при заданих значеннях кутів регулювання б, визначаються кути комутації г, а потім ведеться побудова шуканих залежностей.



а)

б)

а) для 2IДН

б) для 0,5IДН

Рисунок 6.5 - Графіки залежності

6.6 Розрахунок ККД випрямляча

Коефіцієнт корисної дії випрямляча розраховується по номінальному навантаженню Iдн по формулі:



де:

Pdн -- активна потужність на виході випрямляча при номінальному струмі навантаження:

ДPтр - втрати потужності в трансформаторі:

ДРст -- втрати в сталі;

ДРм- втрати міді з паспортних даних;

ДРу -- втрати в тиристорах:

ДРf - втрати в плавких запобіжниках:

Nf-- кількість запобіжників,

Рf-- втрати в запобіжнику;

ДРф -- втрати потужності в реакторі, що згладжує;

ДРRC -- втрати потужності в резисторі RC ланцюга:



NR -- число резисторів у RC ланцюгах;

PR-- потужність втрат у резисторах;

ДРсн -- утрати потужності в допоміжних пристроях власних нестатків випрямляча (СІФУ, вентиляція, сигналізація і т.п.):

ДРсн = (2 - 5)Рдн%

ДРсн =0,05?Рдн=170кВт;

.

Заключення

Були розраховані параметри й обрані елементи силових ланцюгів керованих випрямлячів для електроприводів постійного струму по заданих технічних умовах, а саме: трансформатор для живлення випрямляча, тиристори, і проведена їхня перевірка за ударним струмом, що згладжує дросель, елементи схеми захисту від зовнішніх і комутаційних перенапруг, плавкий запобіжник.

Розраховані і побудовані основні робочі характеристики випрямлячів: регулювальна, електромеханічна, визначений мінімальний кут інвертування, зроблений розрахунок повної потужності її складових і коефіцієнта потужності, а також ККД.

Перелік посилань

1. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. Учебник для ВУЗов.- М: Высшая школа, 1982. -496с., ил.

2. Беркович Е.И., Ковалев Ф.И Полупроводниковые выпрямители. - 2 изд., переработаное. М.: "Энергия", 1978.-448с.

3. СТП 20708.48.82-90. Курсовые и дипломные проекты (работы). Правила оформления.-Запорожье: ЗМИ им. В.Я.Чубаря, 1983.- 14 с.

4. ГОСТ 7.32-81. Отчет о научно - иследовательской работе. Общие требования и правила оформления.-М.: Издательство стандартов 1981.- 14с.

5. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова MB. Выполнение электрических схем по ЕСКД. Справочник.- М.: Издательство стандартов 1989.- 325 с.

6. Башарии А.В. и др. Примеры расчета автоматизированного электропривода.-Л.:"Энсргия", 11Л2.-440с.

7. Чиженко И.М и др. Основы преобразовательной техники. Учебное пособие.- М.: Высшая школа, 1980.-430 с., ил.

8. Чиженко И.М. Справочник по преобразовательной технике.-М.: Киев.Техника, 1978.-447с.

9. Резинский С.Р. Силовые полупроводниковые преобразователи в металлургии.- М.: Металлургия, 1976,- 96 с., ил.

10. Фншлер Я.Л. Преобразовательные трансформаторы,- М.: "Энергия", 1974,- 222 с.

11. Крупович И.В. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода.-М.: "Энергоиздат", 1982.- 416 с.

12. Чебевский О.Г. Силовые полупроводниковые приборы.- М.: "Энергия", 1975.- 160 с.

13. Чебевский О.Т., Моисеев Л.Г. Силовые полупроводниковые приборы. Справочник.- М.: "Энергоиздат", 1985.-401 с.

14. Глух Е.М.,Зеленов В.Е. Защита полупроводниковых преобразователей.- М.:"Энергия", 1970.- 152с., ил.

15. Методические указания к выполнению курсовой работы «Расчет выпрямителя для электропривода постоянного тока» по дисциплине «Электроника, микропроцессорные и преобразовательные устройства».- Запорожье ЗГТУ, 2000.

Размещено на Allbest.ru