Электропривода постоянного тока

 

Вариант № 14

 

Студент группы 5ЭПб3а-2                                   А.А. Нестеренко

               

Преподаватель                                                             Д.В. Чернышев

 

 

 

2017

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

 

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»

 

 

Факультет заочного и дистанционного обучения________________________

Кафедра__электромеханики__________________________________________

Специальность (направление)_13.03.02_ Электроэнергетика и электротехника профиль подготовки – Электропривод и автоматика______________________

ЗАДАНИЕ

На курсовой проект/работу

по курсу (дисциплине)__ Силовая электроника ______________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

 

Выдано студенту Нестеренко А.А

 

Тема курсового проекта/работы (распоряжение №   46  от «» _______2017г.)

Расчет тиристорного преобразователя для электропривода постоянного тока, вариант № 14__________________________________________

________________________________________________________

 

Срок сдачи проекта/работы _______________________________

Исходные данные

Тип двигателя: ПБВ 100; 

Номинальное напряжение, В:U=56;

Номинальная частота вращения, об/мин: n =1000;

Частота питающей сети, Гц: f = 60;

Номинальный ток якоря, А: I=54;

Полное сопротивление якорной цепи, Ом: Rя=0.046

 

Перечень вопросов, подлежащих разработке:

1 Содержание расчётно-пояснительной записки_____________________

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

2 Перечень графического материала_____________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________
________________________________________________________

 

 

Календарный план выполнения задания

 

Разделы курсового проекта/работы	Дата выполнения

 

Руководитель проекта,   _____________ ________Чернышев Д.В..______

(подпись)                                   (Ф.И.О.)

должность, ученая степень ____________________________________

 

                                                                                                            «____»___________ 2017 г.

 

Автор проекта,                ____________ Нестеренко А. А

                                          (подпись)                                  (Ф.И.О.)

студент группы 5ЭПб3а-2

                                                                 «____»___________ 2017 г.

 

Содержание

1 Исходные данные для расчёта тиристорного преобразователя. 3

2 Расчёт параметров и выбор элементов тиристорного преобразователя. 4

2.1 Выбор преобразовательного трансформатора. 4

2.2 Выбор тиристоров. 7

2.3 Выбор реактора для ограничения уравнительных токов при согласованном управлении преобразовательными группами. 8

2.4 Выбор сглаживающего дросселя. 9

2.5 Расчёт и выбор элементов защиты тиристорного преобразователя от токов короткого замыкания и перенапряжений. 11

3 Расчёт основных характеристик тиристорного преобразователя. 15

3.1 Расчёт регулировочной характеристики. 15

3.2 Расчет электромеханической характеристики системы ТП-Д.. 18

3.3 Определение минимального угла инвертирования. 2

Список используемых источников. 2

 

 

1 Исходные данные для расчёта тиристорного преобразователя

Тип силовой схемы реверсивного преобразователя  – встречно-параллельная трёхфазная нулевая с совместным управлением.

Тип электродвигателя, его параметры и параметры сети сведены в таблицу 1.1

Рисунок 1.1 – Схема реверсивного преобразователя

Таблица 1.1 – Параметры электродвигателя и сети

Тип электродвигателя	Параметры электродвигателя				Параметры сети
	Номинальное напряжение Uн, В	Номинальная скорость вращения nн, об/мин	Номинальный ток якоря Iян, А	Полное сопротивление якорной цепи Rd, Ом	Напряжение U1, В	Частота f1, Гц
ПБВ 100	56	1000	54	0,046	440	60

 

2 Расчёт параметров и выбор элементов тиристорного преобразова­теля

2.1 Выбор преобразовательного трансформатора

ЭДС двигателя при его работе в номинальном режиме определяется из выражения, В:

Е_дв.н = U_дв.н – I_дв.н ∙ R_я,

где U_дв.н – номинальное напряжение двигателя, В;

  I _дв.н – номинальное зна­чение тока электродвигателя, А;

 R_я – полное сопротивление якорной цепи, Ом.

Е_дв.н = 56– 54 ∙ 0,046 = 53,52.

Ориентировочное значение ЭДС холостого хода, В:

,

где Е_дв.н – ЭДС двигателя при его работе в номинальном режиме, В;

К₁ – ко­эффициент перегрузки электродвигателя по току;

I _дв.н – номинальное зна­чение тока электродвигателя (I _дв.н = I _dн), А;

R_Σ – суммарное активное сопро­тивление цепи выпрямленного тока (величина I _дв.н∙R_Σ ориентировочно мо­жет быть принята равной (0,1- 0,2)∙ U_дв.н);

  ∆U_в = 1 В – напряжение спрямления вольтамперной характеристики;

К_с – коэффициент, опреде­ляющий возможные колебания напряжения в питающей сети (величина К_с может быть принята 1,1 - 0,9);

α _min = 7 – 10 электрических градусов – мини­мальный угол регулирования преобразователя;

А –  коэффициент, харак­теризующий наклон нагрузочной характеристики преобразователя от влияния коммутации вентилей (для трехфазной мостовой схемы А = 0,5);

U_k%  = (3 – 7)% – напряжение короткого замыкания трансформатора;

= 1 – коэффициент, определяющий степень загрузки преобразовательного трансформатора.

.

Значение требуемого фазного напряжения на вторичной стороне пре­образовательного трансформатора определяется соотношением:

,                                          (2.1)

 В.

Коэффициент трансформации:

,

где U_1л – линейное напряжение первичной обмотки трансформатора (напряжение сети), В;

  U_2л = ∙ U_2ф – линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора (U_2ф = Е_2ф), В;

.

Действующее значение тока вторичной обмотки, А:

,

где I_dн – номинальное среднее значение выпрямленного тока (I _dн = I _дв.н), А.

.

Действующее значение тока первичной обмотки, А:

,

.

Мощности первичной S₁ и вторичной S₂ обмоток, кВт:

,                                         (2.2)

где Р_do = E_do∙I_dн – максимальная расчетная мощность на стороне выпрямленного напряжения, Вт.

Преобразовательный трансформатор выбираем по соотношениям (2.1) – (2.2). Параметры и тип преобразовательного трансформатора сведены в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Параметры преобразовательного трансформатора

Тип трансформатора	Мощность номинальная, кВт	Напряжения обмоток, В		Потери холостого хода, Вт	Потери короткого замыкания, Вт	Напряжение короткого замыкания, %	Ток короткого замыкания, %
		Сетевая	Вентильная
ТСП-100/0,7-УХЛ4	93	660	262	1600	2300	5,3	2,5

 

Пересчитываем значение фазного напряжения на вторичной обмотке пре­образовательного трансформатора, В:

,

Находим уточнённое значение ЭДС холостого хода  преобразователя , решая уравнение (2.1) относительно , В:

,

.

 

 

Выбор тиристоров

Определим максимальное обратное напряжение на вентилях для трёхфазной мостовой схемы, В:

,

.

Необходимый класс вентилей по напряжению выбираем на основании соотношения

U_кл = К_n∙K_н∙U_vm,                                        (2.3)

где К_n = 1,25; К_н = 1,5 – коэффициенты, учитывающие повторяющие и кратковременные перенапряжения на вентилях.

U_кл = 1,25∙1,5∙752,6 = 1411,1В.

Выбор вентиля по току производим на основании максимального среднего значения тока, проходящего через тиристор, А:

,                                                (2.4)

где m₂ = 3 – число фаз преобразователя.

.

Выбор тиристоров производим на основании соотношений (2.3) и (2.4). Выбираем низкочастотные тиристоры типа ТВ 200 со следующими техническими характеристиками:

Класс тиристора: 12

Ток, А: I_пк = 200

Допус­тимое повторяющееся напряжение тиристоров, В: U_п = 1200

Допус­тимое неповторяющееся напряжение тиристоров, В: U_неп = 1400.

 

 

2.3 Выбор реактора для ограничения уравнительных токов при согласованном управлении преобразовательными группами

Требуемая индуктивность уравнительного реактора, исходя из данного допустимого значения уравнительною тока I _ур, может быть оп­ределена из соотношения, Гн:

,                                         (2.5)

где К_д = 0,1– коэффициент действующего значения уравнительного тока;

U _{2 m} – амплитуда фазного напряжения, В;

ω – круговая частота питающей сети, с^-1;

I _ур – допустимое значение уравнительного тока (это значение устанавливается в процессе проектиро­вания, в большинстве случаев его можно принять 10 % от номинального тока двигателя), А.

 Амплитуда фазного напряжения, В:

,

где U _2л – линейное напряжение вторичной обмотки пре­образовательного трансформатора, В.

.

 Круговая частота питающей сети, c^-1:

,

где f ₁ – частота питающей сети, Гц.

.

 Допустимое значение уравнительного тока, А:

  I _ур = 0,1∙ I _дв.н,

  I _ур = 0,1∙ 490 =49.

 Подставляя значения К_д, U _{2 m}, ω, I _ур в формулу (2.5), определяем требуемую индуктивность уравнительного реактора

 Гн.