Расчет управляемого выпрямителя

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине

 

«Промышленная электроника в электроприводе»

 

1.003.00.00 ПЗ

обозначение документа

 

 

Выполнил студент: ЭАПБ-19-1      ______________ Багаев Ф.Г.

                     Шифр группы             подпись                   И.О. Фамилия

 

Нормоконтроль                                _____________      Илющенко В.В.

                                              подпись                  И.О. Фамилия

 

 

Курсовой проект защищен с оценкой __________________

 

Иркутск 2021 г.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

 

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

По курсу «Промышленная электроника в электроприводе»

 

Студенту Багаеву Ф.Г.

 

Тема проекта _ РАСЧЕТ УПРАВЛЯЕМОГО ВЫПРЯМИТЕЛя

 

Исходные данные: выполнить проектирование согласно данному варианту.

 

Таблица 1 - Технические данные двигателей

 

№ варианта	Тип	Угловая скорость (nн), об/мин	Мощность (Рн), кВт	Напряжение (Uн), В	Ток (Iн), А
3	4ПО80А1	3000	0,55	220	3,8

 

Рекомендуемая литература:

 

1. И.И.Алиев. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. – Ростов н/Д: Феникс, 2004. – 480 с.

2. Промышленная электроника в электроприводе: Учебное пособие для бакалавров направления 140400. - Иркутск, 2011. - 123 с..

3. Герман-Галкин С.Г. Силовая электроника: Лабораторные работы на ПК. – Спб.: Учитель и ученик, КОРОНА принт, 2002. – 304 с.

Приложения на 3 листах.

 

 

Дата выдачи задания 09.03.2021 г.

Задание получил                             ______________________Багаев Ф.Г.

 

Дата представления проекта руководителю “ ” ____2021 г.

 

 

Руководитель курсовой работы                                              В.В. Илющенко

Содержание

Введение............................................................................................................................................ 5

1 Теоретические сведения............................................................................................................. 6

1.1 Принцип действия.................................................................................................................. 6

1.2 Энергетические показатели силовых схем УВ............................................................... 7

1.3 Однофазная мостовая схема............................................................................................... 8

1.4 Системы управления УВ...................................................................................................... 9

1.5 Защита УВ............................................................................................................................. 11

2 Расчет элементов силовой части............................................................................................ 12

2.1 Выбор трансформатора..................................................................................................... 12

2.2 Расчет и выбор тиристоров............................................................................................... 12

2.3 Выбор сглаживающего дросселя.................................................................................... 13

2.4 Расчет активного сопротивления трансформатора..................................................... 14

2.5 Расчет активного сопротивления сглаживающего дросселя.................................... 14

2.6 Расчет сопротивления тиристора..................................................................................... 14

2.7 Расчет коммутационного сопротивления при включениитиристоров................... 15

2.8 Расчет активного сопротивления УВ.............................................................................. 15

3 Расчет элементов системы управления................................................................................. 16

3.1 Выбор транзистора VT1..................................................................................................... 16

3.1.2. Выбор отсекающего диода VD1............................................................................... 17

3.1.3. Выбор ограничивающего резистора R1................................................................. 17

3.1.4 Выбор цепи заряда генератора С₁, R₂...................................................................... 18

3.2. Расчет элементов компаратора....................................................................................... 18

3.2.1 Выбор транзистора VT2.............................................................................................. 18

3.2.2 Выбор транзистора VT3.............................................................................................. 19

3.2.3 Выбор ограничивающего резистора R₃................................................................... 19

3.2.4. Выбор резистора смещения R₄................................................................................. 20

3.3 Расчет элементов усилителя-формирователя импульсов управления................... 21

3.3.1 Выбор транзистора VT4.............................................................................................. 21

3.3.2 Расчет формирователя коротких импульсов управления С₂, R₆........................ 21

3.4 Выбор элементов гальванической развязки импульсов управления...................... 22

3.5. Выбор элементов блока питания и задатчика напряжения управления................ 23

3.5.1 Выбор понижающего трансформатора блока питания....................................... 23

3.5.2 Выбор выпрямителя и сглаживающего фильтра блока питания....................... 23

3.5.3 Величина емкости сглаживающего конденсатора С4 определяется................ 24

4 Выбор автоматического выключателя.................................................................................. 26

4.1. Выбор автоматического выключателя QF₁................................................................... 26

4.2. Выбор автоматического выключателя QF₂................................................................... 26

4.3 Выбор амперметра PA₁...................................................................................................... 26

4.4 Выбор вольтметра PV₁....................................................................................................... 26

5 Расчет характеристик УВ......................................................................................................... 27

5.1 Регулировочная характеристика...................................................................................... 27

5.2 Выходная характеристика................................................................................................. 28

Заключение..................................................................................................................................... 29

Библиографический список........................................................................................................ 30

Приложение 1. Перечень элементов принципиальной схемы УВ.................................. 31

Приложение 2. Принципиальная схема системы управления УВ.................................. 32

Приложение 3. Принципиальная схема силовой части УВ............................................. 33

Введение

Преобразование переменного тока в постоянный является в настоящее время наиболее распространенным видом преобразования электрической энергии. Полупроводниковые управляемые выпрямители нашли широкое применение в различных отраслях промышленности: на железнодорожном транспорте, питания процессов электролиза в цветной металлургии и химической промышленности, в системах возбуждения крупных электрических генераторов, для питания систем электропривода постоянного тока различного назначения и мощности, на тяговых подстанциях и магистральных электровозах и т.д.

При всем разнообразии схем и нагрузок методика расчета данного класса преобразователей одинакова и может быть сведена к расчету и выбору элементов одного комплекта управляемого выпрямителя.

 

Теоретические сведения

Принцип действия

Рассмотрим принцип регулирования напряжения на примере включения тиристора по однофазной однополупериодной схеме выпрямления (см. рисунок 1.1).

t

0 a t1 t2

t3a t4

VS1

Рисунок 1.1 - регулирования напряжения на примере включения

Управляющие импульсы образуются с помощью системы импульсно-фазового управления (СИФУ), служащего для изменения угла регулирования a. Допустим, что на УЭ тиристора VS1 от СИФУ подан импульс в момент времени t₁. Этот импульс открывает тиристор, и к нагрузке Z_н скачком будет приложено напряжение, которое будет изменяться по кривой U_н. В момент времени t₂ напряжение U_н становится равным нулю и тиристор закрывается, т.к. к нему приложено напряжение отрицательной полуволны. На интервале t₂ - t₃ ток через нагрузку не протекает. В момент t₄ на УЭ тиристора подается следующий импульс управления с СИФУ и работа схемы повторяется. На рис.2 показан график зависимости U_н от угла открывания тиристора a. Максимальное напряжение U_нo получается при полностью открытом тиристоре, когда угол a=0 (естественное открывание относительно синусоиды напряжения питания). При изменении угла a можно изменять среднее значение выпрямленного напряжения.

Аналогично протекают процессы открывания и закрывания тиристоров и в других схемах УВ, например, в однофазной мостовой. Выпрямленные напряжение и ток содержат постоянную и переменную составляющие. Наличие пульсаций (переменной составляющей) ухудшает условия коммутации двигателей постоянного тока и увеличивает потери в них. Поэтому на выходе УВ устанавливается индуктивный фильтр, включаемый последовательно с якорем двигателя (нагрузкой). Этот фильтр обладает большим реактивным сопротивлением для переменной составляющей выпрямленного тока, которая значительно уменьшается. Падение напряжения от этой составляющей на активном сопротивлении фильтра незначительно. Другим средством уменьшения пульсаций является использование многофазных схем выпрямления.