Расчет привода ТП-Д с реверсом по цепи возбуждения (стр. 2 из 5)
Как известно из всех способов регулирования и изменения направления скорости, использование реверсивного тиристорного преобразователя (РТП) является одним из самых современных способов создания быстродействующего регулируемого электропривода постоянного тока. Реверсивным тиристорным преобразователем называется преобразователь, через который ток может протекать в обоих направлениях. Поскольку тиристоры пропускают ток только в одном направлении, то для изменения направления тока нагрузки необходимо использовать две группы вентилей, каждая из которых проводит ток в своем направлении. Эти группы вентилей чаще всего собираются по трехфазной мостовой или трехфазной нулевой схеме. Трехфазная нулевая схема отличается простотой, меньшим числом вентилей применяемых в схеме. Трехфазная мостовая схема обладает рядом преимуществ по сравнению с трехфазной нулевой:
1) Выпрямленная ЭДС при одном и том же вторичном напряжении трансформатора в два раза больше;
2) Пульсации выпрямленной ЭДС в два раза больше по частоте и меньше по амплитуде;
3) Вентильные группы могут подключаться к сети без трансформатора;
4) Типовая мощность трансформатора меньше.
Перечисленные достоинства обуславливают преимущественное применение трехфазной мостовой схемы в системах электропривода (ЭП) мощностью десятки - сотни киловатт. Поскольку мощность ТП, питающего якорную цепь достаточно велика, то выбираем трехфазную мостовую схему.
Как было отмечено выше, для получения реверсивного ТП две группы вентилей определенным образом соединяют между собой. Различают встречно – параллельное и перекрестное соединение. При встречно – параллельном соединении применяется простой двухобмоточный трансформатор меньшей мощности.
Применяются два основных метода управления комплектами РТВ: совместное и раздельное. При совместном управлении импульсы подаются на тиристоры обеих одновременно. При этом одна группа работает в выпрямительном режиме с углом регулирования aВ, развивает среднее значение выпрямленного напряжения UaВ и обеспечивает протекание тока через нагрузку. В это же время вторая группа переводится в инверторный режим с углом регулирования aИ и среднее значение выпрямленного напряжения UaИ. При таком управлении в РТВ образуется замкнутый контур, по которому может протекать уравнительный ток. Для уменьшения этого тока углы регулирования должны быть в определенном соотношении. При согласованном управлении соотношение углов устанавливается таким образом, чтобы выполнялось соотношение:
. Это равенство выполняется при условии 
. При этом способе управления в уравнительном контуре протекает прерывистый ток среднее значение, которого называют статическим уравнительным током и ограничивают до допустимого уравнительными реакторами. Для уменьшения уравнительного тока применяют несогласованное управление группами тиристоров в РТВ. Необходимо отметить также то, что протекание небольшого уравнительного тока благоприятно сказывается на статических характеристиках ТП. Таким образом преимущества совместного управления:1) Отсутствие необходимости в переключениях силовой цепи;
2) Высокое быстродействие при переходе с одного режима в другой и постоянная готовность к этому переходу;
3) Однозначность в статических характеристиках ТП.
В разрабатываемом преобразователе применяется совместное управление вентильными группами.
В цепи якоря установлен сглаживающий дроссель для снижения пульсаций выпрямленного тока.
Трансформаторы предназначены для питания преобразователей, они обеспечивают согласование преобразователей с сетью по уровню напряжения и их потенциальную развязку. СИФУ предназначены для управления тиристорными преобразователями.
Автомат главного тока предназначен для разрыва цепи якоря во время отключения привода и защиты двигателя от перегрузки.
Контроль параметров привода осуществляется с помощью тахогенератора (контроль скорости) и шунта (контроль тока якоря).
Коммутационные аппараты предназначены для отключения от сети соответствующих элементов силовой схемы. Разрядное сопротивление служит для защиты обмотки возбуждения от перенапряжения при коммутации.
Расчет и выбор электрооборудованиясиловой схемы
Расчет основных параметров двигателя
Примем КПД двигателя равным η=70% и определим сопротивление якорной цепи двигателя:
Номинальная частота вращения двигателя:
;Круговая частота двигателя:
;Номинальный момент двигателя:
;Максимальный ток двигателя:
;Дополнительные параметры двигателя
1. Коэффициент пропорциональности между током и моментом:
2. Коэффициент пропорциональности между током возбуждения и магнитным потоком:
3. Сопротивление обмотки возбуждения:
4. Постоянная времени обмотки возбуждения:
5. Индуктивность обмотки возбуждения:
Силовой преобразователь в цепи якоря
Силовой преобразователь выбирается по эффективному току и по максимальному выпрямленному напряжению.
- эффективная мощность двигателя 
- номинальная частота вращения двигателяК – допустимая кратность перегрузки двигателя (К=2,25)
Км - коэффициент пропорциональности между током и моментом двигателя
Кз – коэффициент запаса (Кз=1,1)
- падение напряжения на тиристорах ( 
) 
С учетом номинального напряжения электродвигателя принимаем тиристорный преобразователь ТП4-320/460Р-2-2УХЛ4.
Структура условного обозначения : Т - тиристорный; П - принудительное воздушное охлаждение; 4 - перегрузка 2,25 Iном длительностью 10 с; 320 - номинальный выходной ток (63, 100, 160, 200, 320, 500 А);
460 - номинальное выходное напряжение (230, 460 В); Р - через токоограничивающий реактор; 2 - напряжение питающей сети (1 - 220В, 2 - 380В, 3 - 400В, 4 - 415В, 5 - 440В); 2 - конструктивное исполнение агрегата - защищенное (в шкафу), для незащищенного исполнения номер не ставится* Х4 - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 (УХЛ4 и О4).
Технические характеристики: Напряжение, В: 380 Частота, Гц: 50 Выходные параметры: Номинальный ток, А: 320 Максимальный ток, А: 720 Номинальное выпрямленное напряжение, В: 460 Номинальная мощность, кВт: 147,2
Агрегаты тиристорные серии ТП, ТПР предназначены для питания якорных цепей электродвигателей постоянного тока в электроприводах станкостроительной и других отраслей промышленности.
Выбор силового трансформатора
Трансформатор выбирается по значениям мощности, тока и напряжения вторичной обмотки трансформатора.
Действующее значение фазного тока вторичной обмотки трансформатора:
;Найдем максимально выпрямленное напряжение (оно же ЭДС условного холостого хода преобразователя ):
,где: kз.н ≡ 1,1 - коэффициент запаса напряжения;
DU – падение напряжения на тиристорах;
U0 – напряжение спрямления ВАХ тиристоров ( их количество равно 6 , но одновременно в работе находится 2);
DUк - коммутационное падение напряжения на тиристорах при номинальной нагрузке.
Тогда получим:
где
- классификационное падение напряжения на тиристоре при номинальном токе Uкл=(1...1,8)=1,5Тогда найдем действующее значение вторичного линейного напряжения:
;Типовая мощность трансформатора:
;По данным сайта http://www.cztt.ru выбираем силовой трансформатор типа ТЛС-63.