Расчет тиристорного преобразователя

      m – число пульсаций выпрямленного  напряжения (табл. 3);

      I_dН - номинальное значение тока двигателя;

      f - частота питающей сети;

      е_П -, относительная величина действующего значения первой гармоники выпрямленного напряжения при максимальном угле управления :

               

     E_d0- максимальное значение ЭДС преобразователя при = 0.

      

      где:

    Kc – коэффициент схемы по напряжению (табл.3). Kc = 0,427 

    Е_do =

140 В

    е_П =

0,314 %

    Необходимая индуктивность сглаживающего дросселя, Гн,

    

,

где :

  L_УДР - индуктивность уравнительного дросселя (в реверсивных схемах с совместным управлением группами вентилей);

      L_ТР – индуктивность рассеяния силового трансформатора;

      Lя  – индуктивность якорной цепи двигателя, Гн,

    L_d =

64∙10^-4 Гн

    

.

    Здесь = 0,25 для компенсированных и =0,6 для некомпенсированных электродвигателей;

    P – число пар полюсов; Р=2

    _{ωН – номинальная угловая скорость двигателя, С ^-1 .} 

    W =

 

    где:  n – число оборотов двигателя в минуту

    W =

102 c^-1

    L_я =

13∙10^-4 Гн

    Индуктивность сглаживающего дросселя

    L_др = 64∙10^-4 – 14∙10^-4 - 13∙10^-4 = 38∙10^-4 Гн

    Выбираем  сглаживающий дроссель типа СРОС 63/0,5 У4, Т4 (сглаживающий реактор однофазный, охлаждение естественное)

    Данные  дросселя в таблице №6

    таблица №6

 
 
 
 
 

     3. РАСЧЕТ И ВЫБОР  ЭЛЕМЕНТОВ ЗАЩИТЫ

     ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

    3.1 Автоматические выключатели

    Автоматический  выключатель выбирается по номинальным  параметрам силовой части преобразователя (току и напряжению), с учетом его коммутационной способности.

    У ставки защит автоматического выключателя, установленного на первичной стороне силового трансформатора, рассчитывают следующим образом.

    Действующее значение установившегося тока короткого  замыкания, А

    

,

    где  -   I_1фн – номинальный ток первичной обмотки силового трансформатора;

    U_К% - напряжение короткого замыкания трансформатора.

    I_1кз =

729 А

      Ток уставки электромагнитного расцепителя  автоматического выключателя

    I_УЭМ < I_1КЗ

      Ток уставки теплового расцепителя

           I_УТ = (1,2 - 1,3)× I_1ф ,     

     где - - фазный ток первичной обмотки трансформатора;

      I_dн – номинальный ток двигателя;

       =3,3 - коэффициент трансформации, 

      К_I ,К_З, К_i – коэффициенты схемы, которые взяты из табл. 3. 

    I_1ф =

30 А

    I_ут = 1,3∙30,1=39 А 

Выбираем автоматический выключатель типа А3710Б 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.2 Средства защиты  от перенапряжений

    Для защиты тиристорных преобразователей от коммутационных перенапряжений применяют RC - цепочки, включенные параллельно тиристорам ( R₁ и С₁ на рис. 4.2)

    Величина  емкости RC - цепочек определяется по формуле:

    

,

    где С₁ – емкость, мкФ;

      – ток, протекающий через  тиристор перед началом коммутации, А

    

    I_dн – номинальный ток электродвигателя

    m₂ – коэффициент схемы (табл. №3)

    I_в =

35 А

      U_ВM – максимальное допустимое обратное напряжение тиристора, В.

      С₁ =

= 3 мкФ

      Чтобы поддержать разрядный ток С₁ в допустимых пределах от 10 до 50 А (для обычных коммутационных конденсаторов и тиристоров с допустимым средним значением тока не менее 50 А) сопротивление R₁ допускается выбирать в омах. численно равным от 0,02 до 0,1 от наибольшего прямого напряжения на вентиле.

      R₁ =0,1∙U_dн = 0,1∙110 = 11 Ом

      Для защиты от перенапряжений при отключении ненагруженного трансформатора в большинстве тиристорных преобразователей применяются электролитические конденсаторы, включенные последовательно с резисторами на выходе вспомогательного трехфазного выпрямителя на маломощных диодах VD1-VD6 (R₂, R₃ и C₂ на рис.З;2). Величина емкости конденсатора С₂, мкФ, рассчитывается по формуле.

                 

     где I_μ – намагничивающий ток силового трансформатора,  %; I_μ =2.5

      - номинальный вторичный ток трансформатора, А; I_2н=139,66 А

    U_2H – номинальное вторичное линейное напряжение трансформатора, В; U_2H = 115 В.

    К_Н – допустимая кратность возрастания напряжения на вентилях, К_Н = 1,25 - 1,5.

    С₂ =

72,8 ≈100 мкФ

      Номинальное напряжение электролитических конденсаторов  должно быть больше амплитуды выпрямительного напряжения.

    Резистор  R₂ должен ограничивать ток через вентили диодного моста при включении.

      Величина  резистора R₂ может быть определена из соотношения, Ом,

           

      Здесь L_ФТР – индуктивность фазы вторичной обмотки трансформатора, Гн; L_ФТР =12,4∙10^-5 Гн

    С₂ – ёмкость цепи защиты, мкФ

    R₂ ≥

32,5 Ом

    Ближайшее стандартное сопротивление 32 Ом. Принимаем R₂ =32 Ом

      Диоды моста выбираются (по справочнику [13]) по среднему значению прямого тока вентиля I_В, А, и максимально допустимой  величине обратного напряжения U_Bm, В:

 

где: К_с – коэффициент схемы   К_с =0,427 

I_в =

2,82 А 

U_ВМ =

282 В

Выбираем  диоды КД 202 М

I_{пр ср} =5 А ;  U_обр =300 В

      Величину  разрядного резистора R₃ выбирают из соотношения, Ом,

 

где: С₂ – ёмкость разрядной цепи, мкФ

R₃ =

20000 Ом = 20 кОм

      Мощность  резисторов Р_R2 и P_R3 определяется по условиям надежности по формулам:

P_R2 = 60

0.06 Вт

P_R3 = 12

8 Вт

Из ближайших  стандартных значений мощности резисторов выбираем мощность P_R2 = 0,125 Вт; P_R3 = 10 Вт 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ  ТИРИСТОРНЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

      Функциональная  схема разомкнутой системы "Управляемый  вентильный преобразователь – двигатель" состоит из следующих составных частей:

Рис. 5.1

      СИФУ - системы импульсно - фазового управления;

      СЧ  – силовой части преобразователя;

       М - двигателя.

      На  рисунке используются следующие  обозначения:

      U_y - управляющие напряжение на входе СИФУ;

       - угол управления тиристорами;

      U_dα - среднее значение  выпрямленного напряжения;

      Х_вых - выходная координата двигателя (частота вращения, угол поворота вала, момент и др.)

      При исследовании статических режимов  тиристорных преобразователей значительное место отводится расчету и построению регулировочных характеристик: силовых схем преобразователей и вентильных преобразователей совместно с  СИФУ , а также внешних характеристик преобразователя и электромеханических характеристик двигателя в разомкнутой системе. Эти характеристики определяют возможности работы тиристорного электропривода и являются основанием для анализа и расчета замкнутых систем автоматического управления и выбора оборудования. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.1Регулировочные  характеристики силовых  схем преобразователей