Расчет и построение внешних характеристик тиристорного преобразователя. Расчет и построение скоростных характеристик двигателя постоянного тока. Построение временных диаграмм напряжений и токов в нагрузке

Страницы работы

Содержание работы

3. Расчет и построение внешних характеристик ТП в режиме прерывистого и непрерывного токов при углах управления  a = 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90°.

           Внешняя характеристика ТП – это зависимость Ed = f(Id) при UУ = const (a = const). Внешние характеристики, полученные при различных фиксированных значениях UУ образуют семейство внешних характеристик.

        В режиме непрерывных токов ЭДС (Ed) не зависит от тока нагрузки Id и определяется углом a: 

Ed = Ed0 × cos(a)

         а напряжение:   Ud = Ed – Id ×(Rпер + Rип + Rв)

       Режим прерывистых токов при углах открывания   aгр = 10°05¢ (при       p = 6) ограничен эллипсом, который описывается уравнениями

Ed гр. = В × cos(a) ;    Id гр. =  А× sin(a)

где  В = Ed0 – большая полуось эллипса;

    А – малая полуось эллипса;

гдеX  - приведенное сопротивление обмотки трансформатора;

        Xd- индуктивное сопротивление цепи нагрузки;

k=2 - для мостовых m-фазных схем;

  p – пульсность схемы.

Нелинейность внешних характеристик в зоне прерывистых токов при работе ТП на противо ЭДС Е можно рассматривать как следствие наличия дополнительного фиктивного сопротивления DRdп , тогда за счет этого сопротивления ЭДС Ed будет снижаться в зоне прерывистых токов на величину DЕd

DEd = Id × DRdп

Максимальное значение ЭДС  Ed при холостом ходе равно значению ЭДС в цепи нагрузки и определяется:      

Edm = E2m –амплитудное значение выпрямленной ЭДС.    

Edm = ×E2 –для мостовых схем.

Среднее значение тока нагрузки преобразователя в режиме прерывистых токов определяется выражением:

а ЭДС:

          Произведем расчет для α = 75о,  λ = π/3.

В режиме прерывистых токов:

ЭДС холостого хода:

          Среднее значение тока нагрузки:

где   Xd = 2 × π × f × LЯ = 2 × 3,14 × 50 × 0,011 = 3,456  Ом

              Среднее значение ЭДС нагрузки:

Граничные значения:

Ed гр. = В × cos(a) = Ed0 × cos(a) = 554 × cos(75) = 143,3  В

где  Ed0 = 2,34 × U = 2,34 × 236,7 = 554  В.

Id гр. =  А× sin(a) = 12,7 × sin(75) = 12,3  A

где  

В режиме непрерывного тока ЭДС не зависит от тока, следовательно, характеристика будет проходить параллельно оси тока нагрузки.

Для остальных значений расчет произведем в MathCAD (Приложение 1)

 

Рис.2.  Внешние характеристики ТП при различных углах α.

4. Расчет и построение скоростных характеристик ДПТ в режиме прерывистого и непрерывного токов при углах управления  a = 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90°.

При построении скоростных характеристик будем использовать расчетные формулы из п.3,  а так же дополнительные формулы: 

         отсюда

Граничные значения ω и тока рассчитываются по тем же формулам что и  в пункте 3.

В режиме непрерывных токов характеристики также будут иметь некоторый наклон – это объясняется зависимостью скорости двигателя от тока нагрузки.

Для остальных значений расчет произведем в MathCAD (Приложение 2)

Рис.3.  Скоростные характеристики ДПТ при различных углах α.

5.  Построить характеристики управления  ТП при Id =0,

Id = 0,5×Id гр. и Id = Id гр.  (Id гр. при a = 75°), при пилообразном опорном напряжении, считая, что при   Uу = 10 В (a=0),

Uоп.max = 10 В.

Характеристика управления ТП – это зависимость  Ed = f(UУ) при заданном значении тока нагрузки  Id.

При  a = 75о,   Id гр. = 12,3А.

Характеристика управления будем строить аналитическим способом: используем формулы для  Id  и  Еd. Задаваясь необходимым током  Id (три значения по условию) находим значение λ для всех значений угла a. Далее подставляя полученный диапазон λ и имеющийся диапазон a в формулу для ЭДС определяем величину ЭДС  Еd. Так делаем для трех значений токов Id. Напряжение управления находим по величине угла a по формуле:   (Приложение 3):

Рис.4.  Характеристики управления ТП.

6.  Построение временных диаграмм напряжений и токов в нагрузке при заданных значениях α и тока Id (α = 25оId = 0,4 ∙ Id гр  при  α = 25о).

Значение тока Id  при α = 60о :

Id гр. =  А× sin(a) = 12,73 × sin(60О) = 11,02  A

    Id = 0,2 ∙ 11,02 = 2,2  А.

Используя следующее уравнение, рассчитаем значение  λ:

Отсюда     λ = 0,63974 рад             (λ =  37 град)

Далее, подставляя значение α и λ, найдем значение ЭДС по формуле:

         

Строим временные диаграммы напряжений и токов в нагрузке:

Содержание

1.  Функциональная схема трехфазного нереверсивного мостового ТП с нагрузкой ДПТ НВ……………………………………………….……………….

2.  Расчет и выбор трансформатора ……………………………...………………

3.  Расчет и построение внешних характеристик ТП в режиме прерывистого и непрерывного токов при углах управления  a = 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90°.………………………………………………………………………..……..

4.  Расчет и построение скоростных характеристик ДПТ в режиме прерывистого и непрерывного токов при углах управления  a = 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90°.………………………………………………………………………….

5.  Построение характеристик управления  ТП при Id =0  ,  Id = 0.5×Id гр. и Id = Id гр.  (Id гр. при a = 75°), при пилообразном опорном напряжении, считая, что при   Uу = 10 В (a=0), Uоп.max = 10 В…………………………………….

6.  Построение временных диаграмм напряжений и токов в нагрузке при заданных значениях α и тока Id (α = 60о,  Id = 0,2 ∙ Id гр  при  α = 60о)……...

Приложение 1………………………………………………………………...

Приложение 2………………………………………………………………...

Приложение 3………………………………………………………………...

Похожие материалы

Информация о работе