Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Выбор оборудования

1.1 Выбор двигателя

1.2 Выбор автоматического выключателя

1.3 Выбор токоограничивающего реактора

1.4 Выбор тиристоров и охладителей

1.5 Выбор диодов и охладителей

1.6 Выбор конденсаторов

1.7 Выбор сглаживающего реактора

1.8 Выбор индуктивности в коммутирующем контуре

1.9 Выбор соединителей, проводов, блоков зажимов

1.10 Выбор измерительных приборов

2. Разработка конструкции НКУ

2.1 Разработка требований к конструкции преобразователя

2.2 Компоновка НКУ и его блоков

2.3 Конструирование оболочки НКУ

2.4 Тепловой расчёт НКУ

Заключение

Список использованных источников

Введение

Автономные инверторы - устройства, преобразующие постоянный ток в переменный с неизменной или регулируемой частотой и работающие на автономную (не связанную с сетью переменного тока) нагрузку. В качестве нагрузки автономного инвертора может выступать как единичный потребитель, так и разветвлённая сеть потребителей.

Основой автономного инвертора является вентильное переключающее устройство, которое может выполняться по однофазным и трёхфазным схемам (с нулевым выводом или мостовым), где ключами служат транзисторы и одно- или двухоперационные тиристоры. При использовании однооперационных тиристоров схему дополняют элементами, предназначенными для коммутации тиристоров. Одним из главных является конденсатор. Конденсаторы могут применяться для формирования кривой выходного напряжения инвертора и определять характер процессов, протекающих в схеме. В связи с этим схемы автономных инверторов подразделяют на автономные инверторы напряжения (АИН), автономные инверторы тока (АИТ) и автономные резонансные инверторы (АИР).

Но, как правило, АИТ имеют более простую силовую схему в отличии от АИН, и позволяют обеспечить высокое качество характеристик в электроприводе при сравнительно простой системе регулирования. Особенно существенно преимущества ТПЧ с АИТ сказываются, когда по условиям работы механизма требуется обеспечить рекуперативное торможение двигателя или необходимы частые пуски, торможения и реверсы электропривода. В этих случаях электропривод переменного тока с АИТ приближается к реверсивному тиристорному приводу постоянного тока, а по техническим и эксплуатационным показателям превосходит его.

Задание на проектирование

Спроектировать преобразователь частоты с автономным инвертором тока и коммутирующим LC - контуром.

Степень защиты IP-44.

Мощность двигателя 75 кВт.

1. Выбор оборудования

1.1 Выбор двигателя

По заданным значениям выбираем двигатель серии 4А200М4У3 [1].

Технические данные:

В

- номинальная частота вращения;

- коэффициент полезного действия;

кВт - номинальная мощность;

cosц=0.9 - коэффициент мощности;

I_н=8,5 А - номинальный ток статора;

m=3 - число фаз

1.2 Выбор автоматического выключателя

Условия выбора:

1). Iав=12,0 А ?Iн=8,5 А

2). Uав=380 В ? Uн= 220 В.

Исходя из условий выбора по [2] выбираем автоматические выключатели АЕ2020.



Габаритные размеры (мм) автоматического выключателя АЕ

тип автоматического выключателя A B C D

автоматические выключатели АЕ2020 105 140 90 88

предназначены для защиты электрических цепей от токов перегрузки и токов короткого замыкания, для защиты, пуска и остановки асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором и для коммутации электрических цепей в нормальном режиме напряжением до 380В переменного тока частоты 50, 60 Гц, а также для оперативных включений и отключений указанных электрических цепей. Выключатели имеют повышенную ПКС Icu=6кА.Выключатели выпускаются по ТУ 16-552.148-80 и соответствуют ГОСТ Р50030.2(МЭК 60947-2-98)

Установочные размеры (мм) автоматического выключателя АЕ

Тип автоматического выключателя E F

автоматические выключатели АЕ2020 80 120

Технические характеристики автоматических выключателей

автоматические выключатели АЕ2020

Категория А

Число полюсов 3

Номинальный ток расцепителя (А) 0.3 -16

Номинальный ток выключателя (А) 16

Общее кол-во циклов вкл-выкл. 10 000

масса без контактов (кг) 2.3

масса с контактами 2.53

Номинальные токи максимальных расцепителей тока автоматических выключателей 

Тип автоматического выключателя	Номинальные токи (А)
автоматические выключатели АЕ2020	0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16

Зажимы автоматических выключателей допускают присоединение как медных, так и алюминиевых проводников сечением согласно таблице 1.1.3, зажимы вспомогательной цепи - сечением от 0,5 до 2,5 мм².

Сечения проводников, подсоединяемых к автоматическим выключателям, (мм²)

Тип автоматического выключателя	минимальное	максимальное
	гибкого (медного)	жесткого (одно или многожильного)
автоматические выключатели АЕ 2020	1.5	4	4

Структура условного обозначения

АЕ 20 2 X X 0 Х ХХ XХ Х:



Размер автоматического выключателя в зависимости от номинального тока: 2- 16 А;

1.3 Выбор токоограничивающего реактора

Условия выбора:

1). Iтр= 200 А?Iн=137,8 А

2). Uтр=380 В?Uн=380 В.

Исходя из перечисленных ранее условий выбираем по[3] реактор токоограничивающий типа РТТ 0,38-200.

Реакторы токоограничивающие типа РТТ предназначены для ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях частотой 50Гц, а также могут применяться в качестве индуктивного балластного сопротивления в схемах тиристорных преобразователей.



1.4 Выбор тиристоров

Среднее значение постоянного тока на выходе выпрямителя:

А

Среднее значение тока тиристоров УВ и АИТ:

А

Расчетное обратное напряжение приложенное к тиристору:

В

Коэффициент к_Uобр=1.05 - коэффициент запаса по напряжению и коэффициент обратного напряжения выбирается соответственно .



Напряжение на выходе преобразователя при б=0

В

коэффициент =0.427 выбирается в соответствии с таблицей .

Исходя из рассчитанных нами данных выбираем силовой тиристор.

Условия выбора:

1. I_vsp=58.91 A<Ivs=100 A

2. Uобр.расч=811 B=<Uп=1000 B

Исходя из полученных нами данных выбираем по [4] тиристор Т151-100.

Силовые тиристоры Т151-100:

· Номинальное напряжение до 600 В.

· Номинальный ток до 100 А.

· Масса 0.6 кг



Таким образом мы выбираем по [4] 6 тиристоров Т151-100 для управляемого выпрямителя и 6 Т151-100 тиристоров для инвертора тока с охладителями:

О151-80 (охладитель О151-80, 45х80х80мм, М8, 30 Вт)

Охладитель воздушной системы охлаждения ……………...О151-80

Габаритные размеры . . . . …………….. …...45х80х80 мм (без токовода)

………………………………..45х80х131 мм (с тоководом)

Масса . . . . ……………………………….. 0,365 кг (без токовода)

..………………………..……………. …….0,420 кг (с тоководом)

Диаметр резьбового отверстия . . . ………………..………..М8

Мощность рассеивания при естественном охлаждении . . .….30 Вт

Тепловое сопротивление при естественном охлаждении . . 2,12 град/Вт

Применяемость охладителей О151-80:

Д151-125, Д151-160, ДЧ151-125, ДЧ151-125Х, ДЧ351-160, ДЧ351-160Х, ДЧ351-200, ДЧ351-200Х, Т151-100, ТС151-100, ТС251-100, ТС151-125, ТС251-125, ТС151-160, ТС251-160, ТБ351-80, ТБ351-100



Выходное напряжение управляемого выпрямителя:

В

Где падение напряжений на реакторе, на тиристорах и на диодах соответственно. Но так как эти падения напряжения намного меньше, чем ,то ими можно пренебречь.

Действующее значение линейного напряжения на входе ТПЧ:

В



-минимальный угол включения тиристоров. Примем .

1.5 Выбор диодов. Д232- 63(по [5])

Ток через диод:

А.

МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

Название параметра	Условное обозначение	Значение параметров	Единица измерения
		Мин.	Тип.	Макс.
Повторяющееся импульсное обратное напряжение, Tj = - 60 °C …+ 190 °C	VRRM	100	-	1600	В
Неповторяющееся импульсное обратное напряжение, Tj = - 60 °C …+ 190 °C	VRSM	120	-	1700
Повторяющийся импульсный обратный ток, Tj = 190 °C, VR =VRRM	IRRM	-	-	6	мА
Максимально допустимый средний прямой ток, f = 50 Гц, ТС = 150 °C	IF(AV)	-	-	63	А
Действующий прямой ток	IRMS	-	-	98
Ударный прямой ток, VR = 0, Tj = 190 °C, tp = 10 мс	IFSM	-	-	1,4	кА
Защитный показатель	I2t	-	-	I2t	кА2c
Температура перехода	Tj	- 60	-	+ 190	°C
Температура хранения	Tstg	- 60	-	+ 50

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Импульсное прямое напряжение, IF = 198 A, Tj = 25 °C	VFM	-	-	1.35	В
Пороговое напряжение, Tj = 190 °C, IF = 100 - 300 A	V(TO)	-	-	0.819
Динамическое сопротивление, Tj = 190 °C, IF = 100 - 300 A	rT	-	-	2.85	мОМ
Заряд обратного восстановления, diF/dt = - 5 A/мкс, Tj = 190 °C, IF = 63 А, VR ? 100 В	Qrr	-	-	235	мкКл

ТЕПЛОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Тепловое сопротивление переход - корпус	Rthjc	-	-	0.5	°С/Вт
Тепловое сопротивление корпус - охладитель с токоотводящими шинами	Rthch	-	-	0.3

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

Масса	w	-	0.027	-	кг
Крутящий момент	Md	5.0	-	6.2	Нм

Размещено на http://www.allbest.ru/



1.6 Выбор конденсаторов

Время второго коммутационного интервала АИТ:

с

-максимальная рабочая частота АД.

1/c

Где f_max - максимальная частота, при которой может работать асинхронный двигатель.

1/c



-частота сети.

Эквивалентная индуктивность АД:

Гн

Где индуктивности намагничивания, рассеивания статора и ротора АД соответственно.

Гн

Гн

Гн

Эквивалентная емкость цепи перезаряда конденсатора:

Ф

Емкость каждого коммутирующего конденсатора:

Ф

Линейная эквивалентная ЭДС двигателя:

В



Начальное напряжение на коммутирующем конденсаторе:

В

По заданным данным и по [6] выбираем конденсаторы коммутирующие для тиристорных преобразователей ПСК-1,25-200 У2,Т2.

Условия эксплуатации

Высота над уровнем моря не более 1200 м. Температура окружающего воздуха от минус 45 до 45°С для исполнения У и от минус 10 до 45°С для исполнения Т. Относительная влажность воздуха до 90% при температуре 20°С. Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, снижающих параметры конденсаторов. Требования техники безопасности по ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 12.2.007.5-75. Конденсаторы соответствуют требованиям ТУ 16-673.012-84. ТУ 16-673.012-84

Назначение: для работы в качестве коммутирующих элементов в цепях переменного тока с напряжением трапецеидальной формы.

Технические характеристики конденсаторов коммутирующих для тиристорных преобразователей:

Типономинал	Номинальное значение	Время перезаряда не менее, мкс	Размеры (L-B-H), мм	Высота с выводами, мм	Масса, кг, не более
	Напряжение, кВ	Частота, Гц	Емкость, мкФ
ПСК-1,25-200 У2,Т2.	1.25	60	200	1000	172х110х150	230	5

Конденсаторы пропитаны экологически безопасной диэлектрической жидкостью.

По требованию заказчика могут быть разработаны и изготовлены конденсаторы для силовой электроники с другими режимами работы, значениями напряжения и емкости.

1.7 Выбор сглаживаюшего реактора

Выбираем по [7] реактор СРОС-63/0,5УХ4

Структура условного обозначения

СРОС-Х/Х Х4(Э):

СР - сглаживающий реактор;

О - однофазный;

С - сухой (охлаждение естественное воздушное при открытом исполнении);

Х - типовая мощность, кВ·А;

Х - класс напряжения изоляции обмоток, кВ;

Х4 - климатическое исполнение (УХЛ, О) и категория размещения

по ГОСТ 15150-69;

Э - экспорт.

Технические характеристики реактора

СРОС-63/0,5УХ4:

· Номинальный ток 200 А

· Индуктивность 0.004 Гн



1.8 Выбор величины индуктивности в коммутирующем контуре

Найдем величину индуктивности дросселей в коммутирующем контуре:

Решая это уравнение найдем индуктивность дросселя в коммутирующем LC-контуре:



L= = 1.663 мГн.

По полученным данным и по [8] выбираем RWK212-KL

Тип	Индуктивность, Гн	Номинальный выпрямленный ток, А	Одноминутное испытательное напряжение, кВ (частоты 50 Гц)	Масса, кг	Длина х ширина х высота, мм
RWK212-KL-250	0,0015	250	1,2	0.7	105 х 95 х 130

1.9 Выбор блоков зажимов

По [9] выбираем соединители и блоки зажимов.

ЗАЖИМЫ HАБОРHЫЕ серии ЗH27 И БЛОКИ ЗАЖИМОB серии БЗН27

Общие сведения

Зажимы наборные серии ЗН27 и блоки зажимов серии БЗН27 являются комплектующими изделиями и предназначены для присоединения, ответвления и заземления медных и алюминиевых проводников в электрических цепях переменного тока напряжением от 5 до 600 В частоты 50 и 60 Гц и постоянного тока напряжением от 5 до 440 В.

Структура условного обозначения



ЗН (БЗН) 27-ХХХХ-Х/Х ХХ Х:

ЗН (БЗН) - зажимы наборные (блоки зажимов наборных);

27 - номер серии;

Х - номинальное сечение зажима;

Х - функциональное назначение:

М - мостиковые;

Л - для установки на печатные платы;

Х - номинальный ток при 40°С (в соответствии с табл. 2);

Х - количество выводов с каждой стороны зажима;

Х/Х - способ соединения проводника с выводом с каждой стороны

зажима:

Д/Д - винт-винт;

Д/2П - винт-пайка;

ХХ - климатическое исполнение (У3, Т3, УХЛ4) и категория

размещения по ГОСТ 15150-69;

Х - способ установки зажима на рейку:

тип 1 - с пружиной в хвостовой части;

тип 2 - с пружинящей хвостовой частью.

Условия эксплуатации

Зажимы и блоки предназначены для встраивания в комплектные устройства и обеспечивают работу при температуре окружающего воздуха: для исполнения У до 55°С; для исполнения Т до 60°С.

Высота над уровнем моря до 2000 м.

Верхнее значение относительной влажности окружающего воздуха: для исполнения У3 - 80% при 20°С и при более низких температурах без конденсации влаги; для исполнения Т3 - 98% при 27°С и при более низких температурах без конденсации влаги.

Отсутствие непосредственного воздействия солнечной радиации.

Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, снижающих параметры зажимов и блоков в недопустимых пределах.

Рабочее положение в пространстве любое.

Группа условий эксплуатации М7 и М9 по ГОСТ 17516.1-90.

Конструкция зажимов и блоков соответствует требованиям безопасности по ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 12.2.007.6-75.

Зажимы и блоки для внутренних поставок и поставок на экспорт соответствуют ТУ 16-89 ИГФР.687222.023 ТУ. ТУ 16-89 ИГФР.687222.023 ТУ

Технические характеристики

Основные технические данные зажимов и блоков приведены в табл. 1.

Допустимая длительная нагрузка соответствует в приведенной таблице.

Установленная безотказная наработка - 20000 ч.

Средний срок службы зажимов и блоков - 12 лет.

Гарантийный срок устанавливается: для внутренних поставок 2 года со дня установки зажима, но не позднее 2,5 лет со дня их отгрузки с предприятия-изготовителя; для поставок на экспорт - 1 год со дня ввода в эксплуатацию, но не более 2 лет с момента проследования зажимов и блоков через границу.

Габаритные, установочные размеры зажимов приведены на рис. 1-4. Зажимы мостиковые с выводами винт-винт состоят из изоляционного корпуса, контактного зажима, включающего в себя две скобы, контактную планку и два контактных винта.

Условное обозначение Масса, кг, не более

ЗН27-95М250-Д/Д У3 0.013

ЗН27-95М250-Д/Д Т3 0.013

Габаpитные, yстановочные pазмеpы и масса зажимов мостиковых с выводами "винт-винт" для yстановки на pейкy на ток 250 А

а - зажимы типа 1;

б - зажимы типа 2:



Габаpитные, yстановочные pазмеpы и масса зажимов мостиковых с выводами "винт-винт" для yстановки на pейкy на ток 80 А

а - зажимы типа 1;

б - зажимы типа 2:

Габаритные, установочные pазмеpы и масса зажимов с выводами

"винт-пайка" для установки на печатные платы

Размеpы максимальные:

В корпусе имеются пазы для установки двух маркировочных бирок. Жилы вводятся в скобу до упора и при завинчивании винтов прижимаются к планке. На планке предусмотрено резьбовое отверстие для установки мостиков поперечных соединений.

Зажимы типов 1, 2 должны устанавливаться на рейку Р31, зажимы типа 2 на рейку Р2. Зажимы для установки на печатные платы состоят из изоляционного корпуса и контактного зажима, включающего в себя скобу, планку, пружину и контактный винт. Зажимы в необходимом количестве устанавливаются на печатную плату и закрепляются на ней пайкой. Последний зажим закрывается крышкой.

Зажимы классифицируются:

по функциональному назначению - мостиковые, для печатного монтажа;

по способу установки - типов 1 и 2 на печатной плате;

по конструкции выводов - гнездовые, штыревые;

по способу скрепления между собой - разборные и неразборные;

по способу соединения с проводниками - номинальных сечений 1,5;

6,0; 16,0; 95,0 мм2 - разборные; 1,5 мм2 - неразборные;

количество зажимов в блоке по согласованию с предприятием-изготовителем;

по применению - по классу 1 ГОСТ 10434.

Выбор соединителей.

Общие сведения

Соединители предназначены для быстрого сочленения и расчленения отрезков кабельной сети, различных элементов электроустановок между собой и источниками питания в наземных стационарных и передвижных электроустановках напряжением до 660 В переменного тока частотой до 400 Гц и напряжением до 400 В постоянного тока. Выпускаются в двух исполнениях: прямые и панельные на токи 16, 25, 40, 63, 160 А-4х контактные и 250, 400 А-одноконтактные.

Условия эксплуатации

Вид климатического исполнения В по ГОСТ В.20.39.404-81;

высота над уровнем моря до 2000 м;

температура окружающей среды от минус 60oС до плюс 70oС.

относительная влажность воздуха 100% при температуре 35oС;

степень защиты выключателей IP67 по ГОСТ 14255-69.

Конструкция

Разъемы кабельного исполнения состоят из корпуса, крышки, механизма фиксации, контактной системы и хвостовика.

Разъемы панельного исполнения -- из фланца крышки, механизма фиксации, контактной системы с изоляторами.

Разъемы имеют фиксирующее устройство, предотвращающее самопроизвольное разъединение. При этом фиксация в крайних положениях («открыто» - «закрыто») четкая и ясно ощутимая операция.

Технические данные соединителей:

· Ток до 250 А

· Число контактов 4

· Площадь сечения жил, мм² : 50-70

· Максимальный диаметр отверстия для вывода кабеля, мм: 56



1.10 Выбор измерительных приборов

Выбираем по [10] амперметр и вольтметр.

АМПЕРМЕТРЫ И ВОЛЬТМЕТРЫ Е349

Щитовые показывающие приборы электромагнитной системы Е349 предназначены для измерения тока и напряжения в сетях переменного тока частотой 50 Гц. Подвижная часть прибора выполнена на растяжках.

Е349

По заданным данным выбираем:

Вольтметр Е349 - на напряжение в 500 В

Амперметр Е349 5- шкала на ток в 100 А

Датчик измерения постоянного и переменного тока ДТХ-200

Датчики (измерительные преобразователи) предназначены для измерения постоянных, переменных и импульсных токов без разрыва цепи (см. также датчик ДТХ-Т).

Датчики состоят из корпуса, печатной платы, на которой закреплен кольцевой магнитопровод с компенсационной обмоткой, и электронной схемы. Составным элементом является специальный датчик Холла, который находится в зазоре магнитопровода и работает как «0» - индикатор.

Основные технические характеристики:

Характеристика ДТХ-200

Диапазон измеряемых токов, А 0...200

Допустимая перегрузка по измеряемому току, разы 1,5

Диапазон рабочих температур,°С -20...+80

Основная приведенная погрешность, не более, % 1

Нелинейность выходной характеристики, не более, % 0,1

Выходной сигнал при номинальном измеряемом токе, мА * 50

Коэффициент передачи 1:4000

Полоса пропускания, Гц 0-50000

Источник питания, В ±15 (±5%)

Диаметр отверстия под токовую шину, мм 12

Габаритные размеры, мм 58х48х30

Масса, г 100

Выбор проводов

1). Для проводов, идущих от блока зажимов к автоматическому выключателю и для проводов от блока зажимов к двигателю:

Выбор сечения проводов производится по токовым нагрузкам.

I_1ПР = I_A/k ;

где k=0,7 - коэффициент запаса.

I_1ПР = 137,8/0.7 = 198,86 (A)

Выбираем по [13] провод марки ПВ - 3.

Провод повышенной гибкости с медной многопроволочной токопроводящей жилой с изоляцией из ПВХ-пластиката. Предназначен для прокладки в осветительных и силовых сетях, а также для электрических установок и монтажа электрооборудования. Допускаются частые изгибы провода. Номинальное переменное напряжение: до 450 В, частотой до 400 Гц. Изготовитель: ОАО «Электрокабель» Кольчугинский завод»



КОНСТРУКЦИЯ ПВ-3

1 - токопроводящая медная жила;

2 - изоляция - ПВХ-пластикат.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Рабочее напряжение, В---------------------------------- 450

Маломерные отрезки, м, не менее----------------------20

Минимальный радиус изгиба, диам. Кабеля---------10

сечение, мм2-------------------------------------------------95

Номинальная толщина изоляции жил, мм------------1,6

Расчетная масса провода, кг/км-------------------------1024

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Провода ПВ-3 предназначены для электрических установок при стационарной прокладке в осветительных и силовых сетях, а также для монтажа электрооборудования, машин, механизмов и станков на номинальное напряжение до 450 В (для сетей до 450/750 В) частотой до 400 Гц или постоянное напряжение до 1000 В.

2). Провода для УВ и АИТ:

Выбор сечения проводов производится по токовым нагрузкам.

I_1ПР = I_A/k ;

где k=0,7 - коэффициент запаса.

I_1ПР = 58.91/0.7 = 84,16 (A)



Выбираем по [13] провод марки ПВ - 3.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Рабочее напряжение, В---------------------------------- 450

Маломерные отрезки, м, не менее----------------------20

Минимальный радиус изгиба, диам. Кабеля---------10

сечение, мм2-------------------------------------------------16

Номинальная толщина изоляции жил, мм------------1,0

Расчетная масса провода, кг/км-------------------------113

3). Провода на выходе УВ:

Выбор сечения проводов производится по токовым нагрузкам.

I_1ПР = I_A/k ;

где k=0,7 - коэффициент запаса.

I_1ПР = 176.7/0.7 = 252,43 (A)

Выбираем по [13] провод марки ПВ - 1.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Рабочее напряжение, В---------------------------------- 450

Маломерные отрезки, м, не менее----------------------20

Минимальный радиус изгиба, диам. Кабеля---------10

сечение, мм2------------------------------------------------70

Номинальная толщина изоляции жил, мм------------1,4

Расчетная масса провода, кг/км-------------------------707



2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ НКУ

2.1 Разработка требований к конструкции преобразователя

Требования, установленные ГОСТ 10985--80 , определяют типоисполнения и основные размеры оболочек шкафов, щитов, ящиков и каркасов щитов.

Размещение электрического оборудования в ящике должно подчиняться его функциональному назначению и создавать максимальные удобства при эксплуатации.

Преобразователь должен быть представлен в виде одного конструктива, который выполняется в виде ящика. При монтаже и эксплуатации конструкция должна обеспечивать:

- доступность осмотра и подтяжки контактных соединений и эле-ментов;

- возможность снятия составных частей и элементов, вышедших из строя и подлежащих замене без демонтажа других составных частей или с частичным демонтажем;

- возможность применения грузоподъемных механизмов;

- необходимо предусмотреть меры, обеспечивающие качественную укладку, крепление монтажных проводов, их четкую мар-кировку;

- при установке электроаппаратов между открытыми токоведущими элементами разных фаз необходимо обеспечить изоляци-онные расстояния не менее 20 мм по поверхности изоляции и 12 мм по воздуху;

- выключатель должен быть легко доступен, и устанавливается на высоте не ниже 600 мм от пола и не выше 1800 мм

- удобство подключения внешних соединений к НКУ;

- обеспечение нормального теплового режима НКУ.

- удобство, безопасность обслуживания;

Температура воздуха, внутри ящика преобразователя не должна пре-вышать +55 °С.

Необходимо обеспечить степень защиты оборудования IP 44 .

4- защита от пыли (проникновение внутрь оболочки пыли не предотвращено полностью, однако пыль не может проникнуть в количестве достаточном для нарушения работы изделия);

4- защита от брызг (вода, разбрызгиваемая на оболочку в любом направлении, не должна оказывать вредного воздействия на изделие).

2.2 Компоновка НКУ и его блоков

преобразователь ток низковольтный тиристор

Компоновка НКУ и его блоков произведена графическим способом.

В ящике располагаются токоограничивающий реактор ТР, сглаживающий реактор СР, конденсаторы С, катушки индуктивности L, диоды с охладителями VD, тиристоры с охладителями VS и автоматический выключатель QF. Компоновочный чертеж НКУ представлен на рис.2.1.

Токоограничивающий реактор ТР и сглаживающий реактор СР располагаются в нижней части ящика, для обеспечения необходимой устойчивости конструкции.

Автоматический выключатель с целью уменьшения длины силовой цепи, размещен на правой стенке ящика.

Измерительные приборы располагаются на дверцах.

Над сглаживающим реактором СР располагаются тиристоры и диоды с охладителями. Диоды с охладителями расположены на той же плите, но выше тиристоров. Вентили крепятся на плиту и располагаются в два ряда для лучшего охлаждения. Верхняя часть плиты крепится болтами. Плиту берем стандартную (стеклотекстолит марки КАСТ-В по ГОСТ 10292-74). Выбор проведен согласно рекомендациям [14].

Компановка и плита с вентилями VS и VD показана на рис.2.1.



2.3 Конструирование оболочки НКУ

Основными несущим узлом конструкции преобразователя является корпус. Корпус для ящика выполняется каркасным. Технология изготовления каркаса и оболочки для ящиков выполняется одинаково.

Рис.2.2. Внешний вид каркаса оболочки НКУ.

Каркас оболочки проектируется с учетом крепления элементов для отдельных узлов НКУ, и выполняется из уголков прокатной равнополочной стали .

Стенки оболочки выполняются из листов легированной конструкционной стали общего назначения толщиной 2,0. Боковые стенки крепятся к каркасу сварным соединением. Края листа задней стенки отгибаются до прямого угла и образуют ребра шириной 16, для обеспечения уплотнения «в нож». В качестве уплотнителя задней стенки используют микропористую резину, которая приклеивается непосредственно к каркасу. Передний лист загибается на краях на 16, образуя дверь. Дверь крепится на петлях из материала Ст3, которые приварены к каркасу и к двери. Для обеспечения степени защиты IP44 на двери предусмотрена прокладка из резины. В закрытом положении дверь фиксируется замком с ручкой.

Дно и крышка также выполняются из листов легированной стали, толщиной 2,0. Дно и крышка крепятся к каркасу сварным соединением.

Автоматический выключатель крепится на правую стенку винтами М514.58 ГОСТ 1491-72.

Для закрепления плиты с диодами и тиристорами с охладителями, а также плиты с конденсаторами и индуктивностями, уголок .

Для крепления приборов используют швеллеры К243У2 .

Шкаф устанавливается на основании из швеллеров .

Сзади, снизу к оболочке крепится болт заземления М1030.58 ГОСТ 7805-70 при помощи гайки М12 ГОСТ 5915-70.

Для обеспечения транспортировки НКУ, в конструкции предусмотрены 4 рым-болта М16 ГОСТ 4751- 73, выбираемые исходя из массы НКУ,[14].

Общий вид каркаса шкафа представлен на рис.2.2.

2.4 Тепловой расчёт НКУ

Площадь теплоотдачи НКУ:

S = 1.8*H*(L+B) + 1.4*L*B = (1.8*1600*(1200+400) + 1.4*1200*400)*10^-6 = 5.28 (м²),

где L = 1200 мм - ширина шкафа;

H = 1600 мм - высота шкафа;

B = 400 мм - толщина шкафа.

Объём НКУ:

V = L*B*H = 1200*400*1600*10^-9 ? 0.768 (м³).

Потери в диодах:

?P = 3*I_d*?U = 3*58.91*0.819 = 144.742 (Вт),

где ?U = 0.819 В - пороговое напряжение.

Потери в тиристорах:

?P = 3*I_d*?U = 3*58.91*0.819 = 144.742 (Вт),

Потери мощности в проводах:

?P_П = ? I_i²*R_i = ? I_i²*с*l_i / S_i ,

где m- количество проводов, по которым проходит одинаковый ток;

R_i - сопротивление i-ого провода;

с = 0.0175 (Ом*мм²)/м - удельное сопротивление меди;

S_i - сечение i-ого провода; l_i - длина i-ого провода.

Для проводов, идущих от входного блока зажимов к автоматическому выключателю и через токоограничивающий реактор на выпрямитель:

?P_П = 3*0.0175*(4.2/95)*137.8² = 44.074(Вт).

Для проводов, идущих от входного блока зажимов выпрямителя к блоку зажимов на СР:



?P_П = 3*0.0175*(0.2/16)*58.91² = 2.277(Вт).

Для проводов, идущих от выпрямителя через СР к инвертору:

?P_П = 2*0.0175*(0.7/70)*176.7² = 10.928(Вт).

Для проводов, проложенных в инверторе :

?P_П = 3*0.0175*(5.0/16)*58.91² = 56.936(Вт).

Для проводов, проложенных от инвертора к двигателю:

?P_П = 3*0.0175*(0.7/95)*137.8² = 7.346 (Вт).

Найдем плотность теплового потока:

q = ?P_? / S =(18*144.742 +44.074+2.277+10.928+56.936+7.346)/ 5.28 =516,454 (Вт/м²)

Определим допустимый перепад температур НКУ и окружающей среды:

,

где - температура окружающей среды.

Определяем производительность вентилятора по [14]:

Q=q_п*V=35.985*5.28=190м³/ч



Исходя из этого выбираем по [16]

вентилятор KV 100.

Производительность(максимальная)

вентилятора 190 м³/ч.

Выбранная оболочка по своим

геометрическим размерам удовлетворя-

ет тепловому режиму при выбранном

способе охлаждении НКУ.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте была разработана конструкция преобразователя частоты с автономным инвертором тока и коммутирующим LC- контуром. Был проведен расчет и выбор электрооборудования (токоограничивающий реактор, сглаживающий реактор, автоматический выключатель, тиристоры, диоды, охладители, конденсаторы и индуктивности измерительные приборы, провода, соединитель и блоки зажимов). Произведена компоновка НКУ и его блоков графическим методом. Сконструирована оболочка.

Для включения и отключения НКУ применен автоматический выключатель.

Разработаны требования к конструкции преобразователя с учетом ГОСТ 10985--80, условия эксплуатации разрабатываемого НКУ и требуемой степени защиты НКУ. Произведена компоновка НКУ и его блоков в соответствии с разработанными требованиями и рекомендациями к конструкции преобразователя.

Принято принудительное охлаждение шкафа. Для выбранного способа охлаждения преобразователя, принятые размеры шкафа: H = 1600 мм, L = 1200 мм, B = 400 мм обеспечивают нормальный температурный режим внутри него, при длительной работе преобразователя.



Список используемых источников

1. http://www.proelectro2.ru двигатель серии АИР250S4У3

2. http://www.epk.dp.ua автоматический выключатель

3. http://promsouz.com токоограничивающий реактор

4. http://www.irbis-3.ru тиристоры и охладители

5. http://www.sdiod.ru диоды и охладители

6. http://www.laborant.ru конденсаторы

7. http://www.cpm-reactor.ru/ сглаживающий реактор

8. http://www.complectprom.ru индуктивность в коммутирующем контуре

9. http://www.elkont.ru соединители, провода, блоки зажимов

10. http://www.etpribor.ru измерительная аппаратура

11. http://www.techelectro.ru объединители и наконечники

12. http://www.etaloros.ru/e349.htm измерительные приборы

13. http://www.dinale.ru/kproduct56.html провода

14. Проектирование электротехнических устройств: уч. пособие, В.А. Анисимов, А.О. Горнов. М.:МЭИ, 2001

15. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под общ. ред. В.А. Елисеева, А.В. Шинянского и др. М.: Энергоатомиздат, 1983.- 616 с.

16. http://www.avventa.ru вентиляторы

17. Конструирование силовых полупроводниковых преобразователей, И. Славик, Энергоатомиздат, 1989 г.

18. Разработка конструкции низковольтного комплектного устройства, И.С. Саватеева Изд-во СФ МЭИ, 2002 г.

Размещено на Allbest.ru