Методические рекомендации по выполнению

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

 

К выполнению контрольной работы следует приступать только после изуче­ния соответствующих тем.

      Расчет и выбор элементов трехфазной мостовой схемы выпрямления

Выбор силового трансформатора

Напряжение условного холостого хода тиристорного преобразователя (ТП) определяется выражением

E ' _do = U_dα + ΔU _С.Д. + Δ U _Тр + Δ U _к + Δ U + Δ U _В.ср.,

где U_dα - среднее значение выпрямленного напряжения;

ΔU _{С.Д .}, Δ U _Тр – падения напряжения на активных сопротивлениях сглаживающего дросселя и силового трансформатора;

ΔU _к - коммутационное падение напряжения;

Δ U - возможное изменение напряжения на выходе ТП, вызванное колебанием напряжения в питающей сети;

Δ U _{В.ср .} – среднее падение напряжения на тиристорах.

В связи с тем, что в начальной стадии расчета еще не выбраны трансформатор, тиристоры и сглаживающий дроссель, при предварительном оп­ределении составляющих данного выражения следует принимать:

1. Максимальное среднее значение выпрямленного напряжения определяется номинальным напряжением на якоре двигателя:

U_dα = U _н;

2. Падение напряжения на активных сопротивлениях сглаживающего дросселя и трансформатора можно определить приближенно:

    ΔU _С.Д. ≈ (0,005 – 0,01) U_{dα ,}

    Δ U _Тр ≈ (0,015 – 0,025) U_{dα ;}
3. Коммутационное падение напряжения

,

 

где U _к % - напряжение короткого замыкания силового трансформатора;

А - коэффициент, определяемый схемой выпрямления (для 3^х - фазной мостовой схемы А=0,5).

Напряжение на выходе ТП при условном холостом ходе с учетом коле­баний напряжения в питающей сети

E_do = 1,1 E ' _{do .}

Необходимое напряжение на вторичной обмотке трансформатора

; .

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора без учета коммутационных режимов и пульсаций:

,

где I _Н - номинальный ток двигателя.

Действующее значение тока первичной обмотки

I ₁ = k _тр · I ₂,

 где k _тр - коэффициент трансформации.

Требуемая мощность трансформатора определяется по длительной мощ­ности преобразователя:

Р_тр  = k _н · Р_н,

где k_H - коэффициент использования трансформатора по мощности (для трехфазной мостовой схемы k_H = 1,045); P _н - номинальная мощность двигателя.

По расчетной мощности, вторичному току и напряжению по каталогу выбирается силовой трансформатор.

Выбор тиристоров

При выборе тиристоров по току и напряжению следует учитывать, что тиристоры допускают кратковременные перегрузки по току (величина и продолжительность которых дается в каталогах), но не допускают даже кратковременных перенапряжений.

Средний ток через тиристор определяется выражением

I _В.ср = k _зн · k _тв · I _н,

где k _зн = 1,1-1,3 - коэффициент запаса, который вводится для повышения надежности преобразователя; 

k_{T В} - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (для трехфазных схем k _ТВ =0,333),

Максимальное обратное напряжение на тиристоре

                                             ,

 

где k_u = (1,1 - 1,3) - коэффициент запаса.

Выбор сглаживающего дросселя

 

Основными расчетными параметрами сглаживающего дросселя являют­ся его номинальный ток I _ДР и индуктивность L _ДР.

При выборе дросселя по току необходимо обеспечить условие

 

I _ДР ≥ I _Н,

где I _Н - номинальный ток двигателя.

Индуктивность сглаживающего дросселя

L _ДР = L _ЯЦ – (2 L _ТР + L _Д),

 

где L _ЯЦ - индуктивность якорной цепи системы ТП-ДПТ;

L тр- индуктивность силового трансформатора;

L _Д — индуктивность якоря двигателя.

Требуемая индуктивность якорной цепи рассчитывается из условия ог­раничения пульсаций тока. Обычно относительную величину эффективно­го значения пульсаций первой гармоники выпрямленного тока принимают i_e =0,02,

тогда

 ,

 

где ω=2π fm - угловая частота пульсаций выпрямленного напряжения;

  e_n  - относительная величина эффективного значения 1- й гармоники.

Индуктивность якоря двигателя

 

 ,

где n _н – номинальная скорость электродвигателя;

P – число пар полюсов;

k - коэффициент компенсации (для быстроходных неком­пенсированных машин k = 6-8; для нормальных некомпенси­рованных k = 8-12, для компенсированных k = 5-6).

Активное, индуктивное и полное сопротивления трансформатора опре­деляются из выражений:

     ;  ;  ;

     ;  ,

где Δ P _КЗ; U _КЗ - мощность и напряжение короткого замыка­ния.

 

 

 

Регулировочная характеристика преобразователя при условном холостом ходе может быть построена по уравнению

                                             .

Зависимость напряжения на якоре двигателя в функции угла регулиро­вания в номинальном режиме определяется выражением:

                                     U_dα = E_d0·cosα – I _Н ·R_Σ,

где R_Σ = R _СД + R _Д + R _ТР + R _{К ,}

R _СД - сопротивление сглаживающего дросселя;

R _Д - динамическое сопротивление тиристора;

R _ТР - приведенное активное сопротивление фазы транс­форматора;

- коммутационное сопротивление.

 

                           .

РАСЧЕТ

Исходные данные для расчета: параметры силовой цепи U _Л =380В, частота = 50Гц, возможные колебания напряжения сети ±10%;

Параметры электродвигателя постоянного тока Р _н = 11кВт, I_н = 59А,    

n_Н = 745 об/мин, U_Н = 220В, Z _Р = 4, R _Я.Ц. = 0,28 Ом.

Режим работы привода длительный, время реверса и пуска не более 5секунд.

Для управления выпрямительной и инверторной группами преобразователя используется согласованное управление.

Диапазон регулирования скорости вращения при любом направлении вращения электродвигателя 50.

Нагрузочный момент на валу электродвигателя не зависит от направления вращения.