Тиристорный преобразователь постоянного тока

соответствии с типом силовой схемы преобразователя, способом управления тиристорными группами, особенностями схемы системы импульсно-фазового управления  рассчитать и построить:

а) регулировочные характеристики тиристорного преобразователя: E_d =f (a), U_d= =f (a),a = f (U_У), E_d = f (U_У), где E_d  , U_d – соответственно ЭДС и напряжение на выходных зажимах тиристорного преобразователя; U_У – напряжение управления на входе тиристорного преобразователя; a - угол регулирования, определяющий момент принудительного включения вентилей относительно точек их естественного отпирания;

б) внешние характеристики тиристорного преобразователя U_d =f(I_Д) для углов α, соответствующим следующим значениям ЭДС на двигателе: ±U_ДН ; ±0,75U_ДН ; ±0,5U_ДН ; ±0,25U_ДН ; U_ДН = 0, где U_ДН – номинальное значение напряжения на обмотке якоря двигателя, а также совмещённые внешние U_d =f(I_Д) и регулировочные U_d =f(α) при I_Д.ном характеристики в двух квадрантах для выпрямительного и инверторного режима тиристорного преобразователя;

в) ограничительные зависимости на семействе внешних характеристик для инверторного режима работы тиристорного преобразователя: U_d =f(I_Д) при δ_min =const (δ_min– минимальный угол восстановления тиристоров);

г) построение зоны прерывистых токов;

д) зависимости полной мощности и её составляющих, дисторции, коэффициента мощности от относительной ЭДС E_d^*: S, P, Q, D, χ = f(α) для режима непрерывного тока I_d, а также определить номинальное значение КПД, рассчитать и построить зависимости  η=f(I_Д) при α=α_ном и η=f(α) при I_d=I_{d ном};

   е) электромеханические (скоростные) характеристики ω=f(I_я) при значениях U_Д.Н из пункта 2б для всех режимов протекания тока нагрузки;

ж) временные диаграммы кривой выпрямленной ЭДС при номинальном значении угла ω_ном и кривой входной ЭДС в инверторном режиме при соответствующем угле β;

з) проанализировать структурную или функциональную схему системы импульсно- фазового управления преобразователем, описать назначение блоков, их взаимодействие в структуре. Привести принципиальную электрическую схему системы импульсно-фазового управления, а также схему электронных защит; описать их работу.

Технические данные преобразователя и нагрузки

1.  H-схема реверсивного тиристорного преобразователя с совместным способом управления его преобразовательными группами (ПГ).

2.  Основные параметры двигателя постоянного тока ПБВ-100М, на который работает тиристорный преобразователь:

                                       номинальная мощность

                                           номинальное напряжение якоря

                                            номинальный ток якоря

                                             КПД двигателя

                              номинальная скорость

                              максимальная частота вращения в продолжительном    режиме

                            номинальный момент

                                    максимальный момент при пуске

                                          электромагнитная постоянная времени

                                          индуктивность обмотки якоря

                           сопротивление обмотки якоря при 15^⁰С

                    постоянная ЭДС

                                   масса электродвигателя с тахогенератором

         3. Параметры питающей сети:

                                           линейное напряжение питающей сети

                                    колебания напряжения питающей сети

                                             частота питающей сети

                                          допустимая величина уравнительного тока

                         допустимая амплитуда пульсации тока якоря электродвигателя         

 4. Параметры схемы:

коэффициент схемы тиристорного преобразователя

                                                    число активных тиристоров в схеме тиристорного преобразователя

                                             расчётный коэффициент

                                          расчётный коэффициент

                                            расчётный коэффициент

                                           расчётный коэффициент

число пульсаций

                                                     число фаз выпрямления

Рисунок А - Схема силовой части тиристорного преобразователя

1 СИЛОВАЯ ЧАСТЬ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

1.1 Расчёт мощности и выбор силового трансформатора

При расчёте мощности и выборе трансформатора исходными являются следующие основные величины:

а)    номинальное выпрямленное напряжение и ток преобразователя;

б)    напряжение питающей сети;

в)    допустимые колебания напряжения сети;

г)     число фаз первичной и вторичной обмоток трансформатора;

д)    частота сети.

            Расчёт рекомендуется начинать с определения требуемого значения вторичной ЭДС трансформатора  из общего соотношения для всех схем

,                                                 (1.1)

где m - число эквивалентных фаз выпрямления схемы ТП.

            Выражение (1.1) может быть представлено так же в виде

,                                                             (1.1а)

где - коэффициент схемы тиристорного преобразователя.

            Выражение для определения значения ЭДС  на выходе тиристорного преобразователя при номинальном режиме работы и при непрерывном токе на предварительном этапе расчёта имеет вид:

,                           (1.2)

где        - номинальное значение ЭДС двигателя:

,

 - номинальное напряжение электродвигателя,

 - номинальный ток электродвигателя,

- активное сопротивление обмотки якоря двигателя с учётом сопротивления компенсационной обмотки и добавочных полюсов, приведённое к рабочей температуре 80^⁰С,

                                                     ,                                               (1.3)

где  К=1.32 - для  машин постоянного тока 4÷6 габаритов.  Сопротивления компенсационной обмотки и добавочных полюсов не заданы, соответственно в формуле (1.3) их не учитываем.

,

.

- суммарное активное сопротивление цепи выпрямленного тока (включает в себя сопротивление фазы силового трансформатора , реакторов , полное сопротивление якорной цепи машины постоянного тока , то есть с учётом сопротивления сглаживающего дросселя, динамическое сопротивление  для N – активных тиристоров в схеме тиристорного преобразователя),

                                                     ,                                              (1.4)

на предварительном этапе проектирования величина  принимается равной

 - падение напряжения на уравнительном реакторе, принимается равным

;

 - предварительное значение минимального угла регулирования, соответствующее номинальному режиму электропривода. В случае, когда к проектируемому электроприводу предъявляются высокие требования в отношении быстродействия при отработке разного рода возмущений за счёт изменения напряжения преобразователя (динамический запас ), величину  следует принимать равной (например, при разработке электропривода непрерывного стана горячей прокатки, работающего в режиме ударного приложения нагрузки); если особых требований в отношении динамических показателей к электроприводу не предъявляется или отсутствует «привязка» к технологии, значение угла принимаем равным . В нашем случае принимаем .

 - падение напряжения на тиристоре, на предварительном этапе расчёта можно принять .

 расчётные коэффициенты ,зависящие от схемы выпрямления (смотреть параметры схемы).

 - коэффициент, учитывающий соотношение мощности системы тиристорный