Расчет тиристорного преобразователя

      Регулировочная  характеристика представляет собой  зависимость среднего значения выпрямленного  напряжения от угла, соответствующего напряжению до угла . В случае активной нагрузки ( ) уравнения регулировочной характеристики (в зонах непрерывного и прерывистого тока) для нулевых и мостовых симметричных схем имеют вид [5]:

              

где m - число пульсаций выпрямленного напряжения за период напряжения сети.

      Е В случае активной нагрузки ( ) уравнения регулировочной характеристики (в зонах непрерывного и прерывистого тока) для нулевых и мостовых симметричных схем имеют вид:

              

где m - число пульсаций выпрямленного напряжения за период напряжения сети.

      Еdо – мах значение ЭДС преобразователя при α=0

Еdо =

Где:U_2ф – действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора.

К_с – коэф – т схемы (таблица 3) 

    Еdо =

270 В 
 
 

      Значения  граничного угла управления, при котором  ток начинает прерываться (работа на активную нагрузку), определяются из выражения 

 

     d_гр =1,57-0,52=1,05  (60^о)

      Угол  регулирования  , при котором выпрямленное напряжение равно 0, определяется из формулы

     

     d_о =1,57+0,52=2,1 (120^о)

     Среднее значение выпрямленного напряжения при d=  

      Еdа = 270 В

     Аналогично  рассчитываем среднее значение выпрямленного  напряжение для d= , , 2 , полученные данные сводим в таблицу №7 и строим график зависимости Udа = f(d) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица №7 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       4.2  Регулировочные характеристики тиристорных преобразователей

     Результирующая  регулировочная характеристика преобразователя представляет собой зависимость ЭДС преобразователя от напряжения управления и определяется регулировочными характеристиками силовой части и СИФУ преобразователя.

      При наиболее широко используемом вертикальном принципе построения СИФУ вид регулировочной характеристики преобразователя зависит от формы опорного напряжения U₀ генератора опорного напряжения (ГОН) СИФУ.

     Уравнение Еda = f(U_у)для СИФУ с треугольной характеристикой ГОН.

           

    где:    

U_M0 – максимальная величина опорного напряжения СИФУ принятая на практике равной 10 В

U_у – отрицательное напряжение тиристора

Eda =269,32 sin (

) = 240 В

Аналогично  рассчитываем среднее значение Eda в зависимости от U_у, результаты сводим в таблицу и строим регулировочные характеристики преобразователя f(U_у) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица № 8 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4.3 Внешние характеристики тиристорных преобразователей 

Эквивалентное сопротивление преобразователя, содержащего  в силовой цепи якорную цепь двигателя, уравнительные и сглаживающие дроссели и работающего в режиме непрерывного тока находят по формуле

           

     

где R_ТР - сопротивление трансформатора

R_X - эквивалентное сопротивление

R_ДР – активное сопротивление уравнительных и сглаживающего дросселей

R_Я - активное сопротивление якорной цепи двигателя

R_ТР = 0,3 Ом (раздел 2.1)

R_X =

Где: m – число пульсаций выпрямленного напряжения (таблица 3.1) m = 6

Х_тр – индивидуальное сопротивление трансформатора (раздел 2.1) L_тр =13,37∙10^-4 Гн

f – частота сети  f = 50 Гц

R_X =6∙50∙13,37∙10^-4 =0,4 Ом

R_{ДР =}

 

Где: ∆U_др падение напряжение на дросселе.

        ∆U_др = 1,7 В 
I_нd = ток дросселя   I_нd = 200А

R_ДР =

0,02 Ом 
 

      Сопротивление якорной цепи двигателя, приведенное  к рабочей температуре, 

           

,  

     где U_ЯН - номинальное значение напряжения якоря, В;

      I_ЯН – номинальный ток двигателя, А;

        Р_Н – номинальная мощность двигателя, Вт

R_э =0,3+0,4+0,02+0,069 =0,8 Ом

Среднее значение выпрямленного напряжения

Udа =Еdо ∙ cosd

Еdо = 269,3 В значение максимального ЭДС при d = 0

I_dн = номинальный ток двигателя  I_нд = 105 А

R_э ∙ I_dн = 81,9

U_da =E_do∙ cos 0^o =269,3∙1 =269 В

U_da =E_do∙ cos 45^o = 269,3∙ 0,71 = 190 В

U_da =E_do∙ cos 90^o =269,3∙ 0 = 0 В

U_da =E_do∙ cos 135^o =269,3∙ (-0,71) = -190 В 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Строим  внешнею характеристику тиристрного преобразователя.

 

4.4  Электромеханические  характеристики двигателя

      Скоростная  характеристика двигателя в зоне непрерывных токов

W =

I_d =

Где: λ- длительность тока ≥ λ ≥ 0;   1,1 ≥ λ ≥ 0

f – частота сети  f = 50 Гц

Ld – индуктивное сопротивление дросселя

     Ld = 37,83∙10^-4 Гн

     С – коэффициент электродвигателя

     С = 101,5 1/с (раздел 2.5)

     при  λ = 0

     W =

0

     I_d =1,9(-0,33)∙ 0     при λ = 0,5

     W =

0,5

     I_d =1,9(0,33)∙

53 A

     при λ =1

     W =

1

     I_d =1,9 ∙ (-0,33)∙

11 А 
 
 
 
 
 

      Строим  электротехническую характеристику  
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5.   Коэффициент полезного действия преобразователя

Значением КПД  в системе ТП-Д зависит, как  от нагрузки двигателя на валу так  и от скорости при регулирований. В случае постоянного момента  на валу (Id - const)со снижением скорости будет иметь место уравнение КПД: 
 

              

     где - частота вращения двигателя в относительных единицах;

       - частота вращения двигателя на холостом ходу , с^-1. 
 

η_ТП-Д =

0,74 
 
 

η_ТП-Д =

0,7 

η_ТП-Д =

0,6

η_ТП-Д =

0,5

η_ТП-Д =

0,4 
 
 
 

Строим  график зависимости КПД системы  ТП – Д  от частоты вращения при  номинальной нагрузке на валу двигателя.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература. 

1.Горбачёв Г.Н., Чапичин Е.Е.Промышленная электроника. –М. Энергоиздат. 1998

2. Справочник  по преобразовательной технике  Под ред. И.М. Читенко. –Киев:  Техника, 1978

3. Шипилло  В.П. Автоматизированный вентильный  привод. М.: Энергия, 1969

4. Найден  В.А. и др. Системы постоянного тока на тиристорах. –М;Л: Энергия, 1966

5. Забродин  Ю.С. Промышленная электроника:  Учебник для ВУЗов. – М: Высшая  школа, 1982