Расчеты, необходимые для выбора основных элементов выпрямителя: силового трансформатора, тиристоров, сглаживающего реактора, выходного каскада СИФУ, источника питания схемы управления

РАСЧЕТ СИЛОВОГО УПРАВЛЯЕМОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

СОДЕРЖАНИЕ

1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ........................................... 2

2. СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ.... 2

3. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ.................. 2

4 РСЧЕТ ВЫПРЯМИТЕЛЯ.................................................................. 5

4.1. Исходные данные для расчета...................................................... 5

4.2. Расчет силового трансформатора.................................................. 6

4.3. Выбор тиристоров силового преобразователя............................. 7

4.3.1 Определение характеристик импульсов управления тиристорами.......................................................................................... 9

4.4. Расчет сглаживающего реактора................................................. 13

4.5. Расчет внешних характеристик преобразователя...................... 14

4.6. Составление принципиальной схемы......................................... 18

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................... 22

1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ 

1.1. Рассчитать силовой трансформатор. 

1.2. Рассчитать предельные режимы и выбрать тиристоры. 

1.3. Рассчитать сглаживающий реактор, обеспечивающий заданную зону непрерывного тока δ_I.

1.4. Рассчитать и построить внешние характеристики выпрямителя для углов управления  = 30°, 60°, 90°, 120°. 

1.5. Разработать принципиальную схему управляемого выпрямителя. 

1.6. Рассчитать номиналы элементов принципиальной схемы. 

2. СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ 

2.1. Расчеты, необходимые для выбора основных элементов выпрямителя: силового трансформатора, тиристоров, сглаживающего реактора, выходного каскада СИФУ, источника питания схемы управления. 

2.2. Расчеты и графики характеристик управляемого выпрямителя. 

2.3. Описание и чертежи разработанной принципиальной схемы, выполненные в соответствии с требованиями ЕСКД.

3. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ 

Функциональная схема управляемого выпрямителя (УВ) должна содержать узлы, указанные на схеме рис. 2, где обозначено: 

УЗ - устройство токовой защиты; Т - силовой трансформатор; СИФУ - система импульсно-фазового управления; СВБ - силовой вентильный блок; Н - цепь нагрузки. 

Защита от перегрузок и коротких замыканий обычно осуществляется автоматическим выключателем с электромагнитным и тепловым расцепителями. Кроме того, должна быть предусмотрена защита тиристоров от коммутационных перенапряжений в виде RС-цепочек, шунтирующих каждый вентиль. 

При расчете параметров силового трансформатора принять активные потери короткого замыкания Р_К = 2.5 % от его номинальной мощности, а напряжение короткого замыкания U_K = 3 % от номинального вторичного фазного напряжения. 

Цепь нагрузки управляемого выпрямителя (см. рис. 1, в) включает в свой состав якорную цепь двигателя, а также эквивалентное сопротивление R_э выпрямителя и индуктивность реактора L_p. Сопротивление R_э обусловлено процессами коммутации в выпрямителе и его численное значение рассчитывается с использованием результатов расчета силового трансформатора Т, а значение L_p определяется исходя из условия обеспечения заданной зоны δ_I непрерывного тока якорной цепи двигателя. 

4 РСЧЕТ ВЫПРЯМИТЕЛЯ

4.1. Исходные данные для расчета 

В расчетах используются каталожные данные двигателя постоянного тока П61 независимого возбуждения со стабилизирующей последовательной обмоткой номинальным напряжением U_н = 220 В.  Основные технические характеристики двигателя П61:

-  номинальный ток якоря I_ян = I_Н – I_B = I_H – U_H/R_B = 29,08 А; 

-  номинальная мощность Р_Н = 5,15 кВт; 

-  номинальная скорость вращения п_нmax = 750 об/мин.; 

-  суммарное сопротивление обмотки якоря и добавочных полюсов 

R_я + R_дп= 0,54+0,22 =0,76 Ом (при температуре 20⁰с); 

-  сопротивление стабилизирующей обмотки R_CT = 0,326 Ом (при 20⁰с); - R_B = 216 Ом.

Номинальная ЭДС силового преобразователя U_dO должна быть выбрана такой, чтобы обеспечивалась номинальная скорость вращения двигателя при возможном снижении напряжения сети на 10 % и ограничении минимального угла управления amin (обычно amin = 10°), а также содержать некоторый запас по напряжению (≈ 20%) для форсировки переходных режимов. Последнее требование является необходимым условием хорошей динамики при использовании комплекса «управляемый выпрямитель - двигатель» в составе замкнутой системы автоматического регулирования.

Средняя мощность на выходе выпрямителя 

P_d =Ud0*I_d =296*29,08=8608 Вт,(2)где I_d - номинальный ток выпрямителя, I_d = I_ян. 

Полученные значения являются исходными для расчета силового трансформатора преобразователя. 

4.2. Расчет силового трансформатора 

Целью расчета является определение следующих характеристик трансформатора: 

-  номинального фазного напряжения U_2Ф вторичной обмотки, обеспечивающего получение номинальной ЭДС силового преобразователя U_d0; 

-  типовой мощности ST; 

-  активного R_ф и индуктивного Хф сопротивлений фазы трансформатора;  -      эквивалентного    сопротивления     R_э         тиристорного       преобразователя, обусловленного процессом коммутации тока в преобразователе и определяемого сопротивлениями R_ф и Х_ф [1, стр. 20 - 24].