Выбор силовой схемы реверсивного тиристорного преобразователя

где    - наибольшая величина среднего выпрямленного напряжения;

- угол управления тиристорами;

  - ток нагрузки;

  - анодное индуктивное сопротивление. В нашем случае = ;

  - активное сопротивление трансформатора, приведенное к вторичной обмотке;

=1,8 В - прямое падение напряжения  на  открытом  вентиле;

N - количество вентилей одновременно обтекаемых током.

Внешние  характеристики  ТП рассчитываем и строим  для  напряжений U_зад, которые указаны в задании на курсовой проект.

Считая, что  U_зад=U_упр по  форм. (7.1) находим угол управления тиристорами. Ток нагрузки необходимо изменять от до . В записке приводим расчета a и U_d для одного значения U_зад = 5 В и тока I_d = .

Результаты расчета  внешних характеристик сводим  в  таблицу 7.2.

 

таблица 7.2

Результаты расчета  внешних характеристик

		Id, А	-186	-120	-80	-20	0	20	80	120	186
Uзад1=-10В	a1=165град	Ud, В	-521	-528	-532	-538	-540	-542	-549	-553	-559
Uзад2=-5 В	a2=127,5град	Ud, В	-323	-330	-334	-340	-342	-344	-350	-355	-361
Uзад3=0  В	a3=90 град	Ud, В	14	7,5	3,3	-2,9	-5	-7	-13	-17,5	-24
Uзад4=5В	a4=52,5 град	Ud, В	351	344	340	334	332	330	324	320	312
Uзад5=10В	a5=15  град	Ud, В	549	542	538	532	530	528	521	517	510

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Расчет энергетических показателей

 

8.1. Полной, активной  и реактивной мощностей

 

активная  мощность,  потребляемая  ТП в номинальном режиме

активная  мощность,  потребляемая  ТП в номинальном режиме

, (8.1)

где  - действующее значение фазного напряжения с учетом всех

его гармоник, =220 В;

-действующее значение первой  гармоники тока, соответствующее  номинальному току нагрузки

,                                   (8.2)

где  - номинальное значение тока нагрузки;

- коэффициент трансформации  трансформатора;

-угол отставания основной  гармоники тока.

Угол сдвига первой гармоники потребляемого тока относительно напряжения питания определяется по формуле [11, форм.6.62]:

,                                       (8.3)

где - угол управления при номинальном режиме работы электродвигателя

;                                   (8.4)

- угол  коммутации  вентилей

, (8.5)

 

где  х_а - анодное индуктивное сопротивление. В нашем случае х_а = ;

- фазное напряжение вторичной  обмотки трансформатора;

Реактивная мощность, потребляемая ТП в номинальном режиме

.

Полная мощность, потребляемая ТП в номинальном режиме

,

где I₁- действующее значение тока первичной обмотки трансформатора.

 

8.2. Расчет мощности искажений

 

Мощность искажений  определяем по формуле

кВА,             (8.6)                                  

где   - полная мощность, потребляемая ТП;

Р_1ном- активная мощность, потребляемая ТП в номинальном режиме;

Q_1ном- реактивная мощность, потребляемая ТП в номинальном режиме.

 

8.3. Расчет КПД  и коэффициента мощности

 

Коэффициент полезного  действия (КПД) преобразователя характеризуется  отношением  активной  мощности,  отдаваемой в нагрузку,  к полной мощности, потребляемой преобразователем.

КПД преобразователя  определяется по формуле 

,                                            (8.7)

где   - мощность, потребляемая электродвигателем, ;

-суммарная мощность потерь  в преобразователе.

Суммарная  мощность  потерь в преобразователе

          ,   (8.8)                           

где  - потери в вентилях

,                               (8.9)

где  n-количество вентилей в схеме выпрямителя;

-прямое падение напряжения  на вентиле;

-средний ток в вентиле, ;

- мощность, потребляемая системой  управления. принимаем

;

-потери в силовом трансформаторе

,                          (8.10)

где - потери в стали трансформатора, =P_хх=520Вт;

-потери в меди трансформатора

.           (8.11)

Коэффициент  мощности определяется  отношением  активной мощности,  потребляемой  преобразователем,  к  полной  мощности  и характеризует использование питающей сети.

Коэффициент мощности определяем по формуле:

, (8.11)

где P_1ном - активная мощность , потребляемая ТП, в номинальном режиме;

S₁- полная мощность, потребляемая ТП, в номинальном режиме.

 

9. Построение графиков выходного  напряжения при указанном напряжении задания

 

Для построения диаграмм напряжений и токов определим  значение угла открывания тиристоров при заданном значении напряжения управления и угла коммутации, приняв, что ток преобразователя равен номинальному току двигателя.

, 
, 

Диаграммы токов тиристоров, напряжений и ЭДС преобразователя приведены на рис. 9.1. Кривые токов построены при предположении об идеальном сглаживании выпрямленного тока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Рис.9.1. Диаграммы напряжений и токов преобразователя.

 

Заключение

 

В результате выполнения проекта разработан тиристорный преобразователь для двигателя 2ПH180L с номинальной мощностью 18.5 кВт. Разработанный преобразователь обладает высоким КПД η=0,95. При потреблении двигателем номинальной мощности преобразователь из сети потребляет активную мощность , реактивную и полную . При этом мощность искажений составляет , а коэффициент мощности имеет значение .

 

Литература

 

1. Анхинюк В. Л., Опейко  О. Ф. Проектирование систем автоматического управления электроприводами. Мн.: Вышэйш. шк., 1986.

2. Комплектные   тиристорные  электроприводы:  Справочник /  
И. Х. Евзеров, А. С. Горобец, Б. И. Мошкович и др.; Под ред. канд. технических наук В. М. Перельмутера.  – М.: Энергоиздат, 1988.-319с.: ил.

3. Тиристоры:  Справочник /О. П. Григорьев,  В. Я. Замятин,  Б. В. Кондратьев, С. Л. Пожидаев. – М.: Радио и связь, 1990. – 272с.: ил.

4. Справочник по проектированию электропривода и систем управления технологическими процессами /под ред. В. И. Круповича, Ю. Г. Барыбина, М. Л. Самовера. изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: Энергоиздат, 1982. – 486с., ил.

5. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник /О. Г. Чебовский, Л. Г. Моисеев, Р. П. Недшивин. – 2-е изд., перераб.  и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 400с., ил.

6. Цифровые микросхемы: Справ./ М. И. Богданович, И. Н. Грель, В. А. Прохоренко, В. В. Шалимо. – Мн.: Беларусь, 1991 – 493с., ил.

7. Аналоговые интегральные схемы: Справочник /А. Л. Булычев, В. И. Галкин, В. А. Прохоренко. – 2-е изд., перераб. и доп. – Мн.: Беларусь, 1993. – 382с.: ил.

8. Диоды: Справочник /О. П. Григорьев, В. Я., Замотин Б. В. Кандратьев, С. Л. Пожидаев. – М.: Радио и связь, 1990. – 336с.: ил.

9. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник / К. М. Брежнева, Е. И. Гантман, Т. И. Давыдова и др. Под ред. Б. Л. Перельмана. – М.: Радио и связь, 1981. – 656с., ил.

10. Чернов Е.А., Кузьмин В.П. Комплектные электроприводы станков с ЧПУ: Справочное пособие. – Горький: Волго-Вятское кн. изд-во, 1989. –320 с., ил.

11. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник /Н.Н. Акимов, В.П. Вашуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок. – Мн.: Беларусь, 1994. – 
591 с.: ил.

12. Справочник по проектированию электропривода силовых и осветительных установок. / Под ред. Я.М. Большама, В.И. Круповича, М.Л. Самовера. изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Энергия, 1974. –728 с., ил.