Проектирование двухкомплектного реверсионного тиристорного преобразовательного (стр. 1 из 4)

Министерство образования Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра ЭПА

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту на тему:

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДВУХКОМПЛЕКТНОГО РЕВЕРСИВНОГО ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ»

Выполнил: Юрченко К.Н..

Группа: зф-324-с

Вариант: 12

Проверил: Гельман М. В.

Челябинск

2006

ВВЕДЕНИЕ

Вентильные преобразователи широко применяются для преобразования энергии, вырабатываемой и передаваемой в виде переменного напряжения промышленной частоты 50 Гц в электрическую энергию другого вида в постоянный ток или переменный ток с нестандартной или изменяемой частотой. Почти половина энергии в нашей стране потребляется в преобразованном виде, прежде всего в виде постоянного тока. Электропривод постоянного тока, в том числе тяговый электропривод, мощные электротермические и электротехнологические установки – это наиболее энергоемкие потребители постоянного тока. Для их питания ток промышленной частоты преобразуется в постоянный ток с помощью выпрямителей.

Таким образом, значительное число потребителей электроэнергии большой мощности подключается к промышленной сети с помощью вентильных преобразователей. Вентильные преобразователи являются в настоящие время самыми распространенными потребителями электрической энергии.

Однако применение вентильных преобразователей вызывает ряд проблем связанных с тем, что они являются нелинейной нагрузки сети, и их работа сильно влияет на режим сети и качество электрической энергии.

Цель курсовой работы – закрепление и систематизация знаний в области важного раздела промышленной электроники – преобразовательной техники, путём самостоятельного решения комплексной задачи проектирования двухкомплектного реверсивного тиристорного преобразователя, для электропривода постоянного тока. Спроектированный реверсивный преобразователь должен удовлетворять всем условиям задания.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Задание

2. Выбор силового трансформатора

2.1 Расчёт параметров и выбор силового трансформатора

2.2 Проверка выбранного трансформатора

3. Выбор тиристоров

3.1 Предварительный выбор тиристоров

3.2 Выбор предохранителей и проверка тиристоров на токи короткого замыкания

4. Расчёт параметров и выбор сглаживающего реактора

5. Расчёт и построение внешних, регулировочных и энергетических характеристик преобразователя

6. Анализ полученных характеристик

7. Построение временных диаграмм

Заключение

Литература

1. ЗАДАНИЕ

Спроектировать двухкомплектный реверсивный тиристорный преобразователь, работающий на якорь двигателя постоянного тока, предназначенного для привода тележки. Тележка совершает движение вперед-назад между двумя станциями. При движении вперёд тележка загружена, при движении назад она идёт порожняком. При движении вперед комплект вентилей «Вперёд» преобразователя работает в выпрямительном режиме, обеспечивая разгон тележки, а затем и равномерное движение. Торможение осуществляется при работе комплекта «Назад» в инверторном режиме. При обратном движении тележки процессы происходят аналогично для соответствующих комплектов.

Рисунок 1. График нагрузки для двухкомплектного преобразователя

где I_ПВ, I_ПИ– токи перегрузки в выпрямительном и инверторном режимах;

I_УВ, I_УИ– установившиеся токи в выпрямительном и инверторном режимах;

t_ПВ, t_ПИ – длительности перегрузок в выпрямительном и инверторном ре жимах;

t_УВ, t_УИ – длительности установившихся нагрузок выпрямительном и инверторном режимах;

t_Ц– время цикла;

₀– время паузы в нагрузке; индексы 1 относятся к комплекту «Вперед», а 2 – к комплекту «Назад» двухкомплектного преобразователя.

Таблица 1. Исходные данные

Тип двигателя	Д 806
Номинальная мощность двигателя P_Н, кВт	32
Номинальное напряжение двигателя U_Н, В	220
Время цикла t_Ц, с	40
Время перегрузки t_П, с	1,5
Время установившейся нагрузки t_У, с	10
Время паузы между выпрямительным и инверторным режимом t₀, с	7
Номинальный ток двигателя I_Н, А	165
Отношение тока перегрузки к номинальному току двигателя I_П/I_Н	2,1
Отношение установившегося тока к номинальному току двигателя I_У/I_Н	0,9
Активное сопротивление якоря r_Я, Ом	0,0532
Индуктивность якоря двигателя L_Я, мГн	3,9
Частота вращения n, об/мин	980

Для упрощения расчётов принято:

I_ПВ1=I_ПИ2=I_П; I_УВ1=I_У; I_ПВ2=I_ПИ1=0,6^.I_П; I_УВ2=0,6^.I_У

t_ПВ1=t_ПВ2=t_ПИ1=t_ПИ2=t_П; t_УВ1=t_УВ2=t_У.

Опорное напряжение в системе управления линейное (пилообразное).

Проектирование преобразователя выполнить при следующих технических условиях:

а) Номинальное линейное напряжение сети U_СН= 380 В;

б) Колебания напряжения сети ± 10%;

в) номинальное напряжение на двигателе должно быть обеспечено при установившемся токе нагрузки I_У и допустимых колебаниях напряжения сети;

г) схема выпрямления – трёхфазная мостовая;

д) коэффициент пульсаций тока q при токе установившейся нагрузки I_У не более 2% ;

е) температура окружающей среды T_а = +40° C; охлаждение воздушное (естественное и принудительное);

ж) амплитуда опорного напряжения в системе импульсно-фазового управления 10 В.

2. ВЫБОР СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

2.1 Расчёт параметров и выбор силового трансформатора

Выбор трансформатора производится по расчётным значениям первичного и вторичного токов (I₁,I₂), фазных напряжений (U₁,U₂) и типовой мощности S_т. Расчётное значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора:

, (1)

где K_R– коэффициент, учитывающий падение напряжения за счет коммутации и активных сопротивлений трансформатора, вентилей, сглаживающего реактора; предварительно K_R = 1,05;

K_U– коэффициент схемы (для трехфазной мостовой схемы K_U = 2,34);

K_Cmin – коэффициент, учитывающий допустимое понижение напряжения сети до U_Cmin,

; (2)

;

В каталогах на трансформаторы обычно указывается линейное вторичное напряжение:

, (3)

Расчетное значение тока вторичной обмотки при токе нагрузки I_d:

, (4)

где K_I– коэффициент схемы, характеризующий отношение токов I₂/I_d в идеальном выпрямителе при X_d= ∞ (для трёхфазной мостовой

При расчёте токов можно предварительно принять, что номинальный ток выпрямителя I_d равен установившемуся току I_У, а он в свою очередь равен номинальному току I_Н,что следует из исходных данных (Табл. 1). Поэтому I_У= 165 А.

Тогда по формуле (4):

;

Расчётный коэффициент трансформации:

, (5)

;

Расчётное значение тока первичной обмотки:

, (6)

;

Расчётное значение типовой мощности трансформатора:

, (7)

;

По расчётным данным с помощью [1] выбираем трансформатор, имеющий параметры, удовлетворяющие условиям:

U₁_ЛН= U_СН ; S_ТН> S_Т ; U₂_ЛН> U₂_Л ; I₂_Н> I₂;

Параметры выбранного трансформатора приведены в табл. 2.

Таблица 2. Параметры трансформатора

Тип трансформатора		ТСП-63/0,7
Номинальная мощность S_ТН, кВт		58
Номинальное напряжение	силовой обмотки U_1ЛН, В	380
	вентильной обмотки U_2ЛН, В	205
Номинальный ток вентильной обмотки I_2Н, А		164
Напряжение короткого замыкания U_К, %		5,5
Ток холостого хода I_ХХ , %		5

Потери	холостого хода P_ХХ , Вт	300
Потери	короткого замыкания P_КЗ , Вт	1900

2.2 Проверка выбранного трансформатора

При проверке трансформатора необходимо проверить, обеспечивает ли он нужное напряжение на выходе выпрямителя, выдерживает ли заданные перегрузки и удовлетворяет ли условиям допустимости нагрева.