Расчет реверсивного электропривода (стр. 2 из 7)
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=
= 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
·ki1·Idн,(2.4)где
- расчетный коэффициент трансформации трансформатора. = 
(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):
= 
= 1,84.Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора по формуле (2.4):
·0,815∙76,2 = 33,8 А.Находим мощность первичной обмотки трансформатора
S1 =m1·
(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+
∙0,5 = 24540 В∙А.Находим типовую мощность трансформатора по формуле
ST=
,(2.8)ST=
=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 100×160, 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
kmр=
, (2.9)kmр=
= 1,85.Действительные значения рабочих токов первичной и вторичной обмоток
I2= I2расч= 68,3А,
I1=
, (2.10)I1=
= 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=kзi 
, (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∙
=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∙
(2.13)где kД - коэффициент действующего значения уравнительного тока, принимаем по [4, стр.1-158] kД =0,62;
U2m -амплитуда фазного напряжения, U2m=
∙ Uф =1,41∙127=179 В ,где ω - круговая частота сети, ω =314 рад/с ;
Iур - действующее значение уравнительного тока,
Iур=
∙ Idн (2.14)Iур=
∙ Idн=0,12∙76,2=9,14А. = 0,12 – ширина зоны прерывистого тока (по условию).По формуле 2.13 имеем:
Lур=0,62∙
=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 =
, (2.15)где, k - кратность гармоники, так как в симметричной мостовой схеме наибольшую амплитуду имеет первая гармоника, то принимаем k =1;