Схема нереверсивного ШИП с одним тиристорным ключом и цепями коммутации для питания электропривода постоянного тока

Содержание

1. Схема нереверсивного ШИП с одним тиристорным ключом и цепями коммутации для питания электропривода постоянного тока……………….
2. Расчет напряжения питания ШИП для заданной нагрузки…………………
3. Расчет параметров узла принудительной параллельной двухступенчатой коммутации и выбор всех его элементов…………………………………….

3.1  Предварительный расчет и выбор тиристора VS1……………………..

3.2  Расчет емкости коммутирующего конденсатора……………………….

3.3  Расчет коммутирующей индуктивности………………………………..

3.4  Определение собственной частоты контура ……………………...

3.5  Определение максимальной частоты работы ШИП……………………

3.6  Определение рабочей частоты ШИП……………………………………

3.7  Определение среднего значения тока через диод VD1………………...

3.8  Уточнение выбора тиристора VS1………………………………………

3.9  Выбор диода VD1…………………………………………………………

3.10    Расчет и выбор коммутирующего тиристора VS2…………………….

3.11    Расчет и выбор обратного диода VD_{0.…………………………………………………….}

4. Определение диапазона регулирования напряжения на нагрузке…………
5. Построение временных диаграмм напряжений и токов отражающих работу узла искусственной коммутации…………………………………………….
6. Расчет и построение внешних характеристик ШИП  при изменении тока нагрузки от 0 до 2ином………………………………………………………
7. Расчет величины пульсации тока в нагрузке в режимах непрерывного и прерывистых токов. Построение диаграммы напряжений и токов в нагрузке для рассчитанных режимов…………………………………………………..
8. Расчет и построение электромагнитной и механических характеристик ДПТ…………………………………………………………………………….

Литература…………………………………………………………………….

Задание

1. Изобразить схему нереверсивного ШИП с одним тиристорным ключом и цепями коммутации для питания электропривода постоянного тока.

2. Рассчитать напряжение питания ШИП (U_d) для заданной нагрузки, принимая γ_max=0,92.

3. Рассчитать параметры узла принудительной параллельной двухступенчатой  коммутации и выбрать все его элементы.

4. Определить диапазон регулирования напряжения на нагрузке.

5. Построить временные диаграммы напряжений и токов (в цифрах), отражающих  работу узла искусственной коммутации при γ=0,4.

6. Рассчитать и построить внешние характеристики ШИП при: γ=0,3; γ=0,6; γ=0,8;  γ=0,92, при изменении тока нагрузки от 0 до 1.5∙I_н. Внутреннее сопротивление источника питания принять равным 15% от сопротивления нагрузки, которое  равно: R_н=R_я+R_дп.

7. Рассчитать величину пульсаций тока в нагрузке в режимах непрерывного и  прерывистого токов при γ=0,6. Для рассчитанных режимов построить диаграммы токов и напряжений в нагрузке.

8. Рассчитать и построить электромеханические и механические характеристики  ДПТ при: γ=0,3; γ=0,6; γ=0,8; γ=0,92.

Необходимые для расчёта данные в соответствии с вариантом задания свести в таблицу 1.

Таблица 1

№ варианта	Тип двигателя	Pн, кВт	Uном, B	η,  %	Rя, Ом	Rдп, Ом	Lя,  мГн
8	2ПН132М	7,0	220	83	0,226	0,166	4,6

1. Схема нереверсивного ШИП с одним тиристорным ключом и цепями коммутации для питания электропривода постоянного тока (рис.1).

Рис.1 Электрическая схема нереверсивного ШИП

2.   Расчет напряжения источника питания ШИП .

,

 В

где  В – прямое падение напряжения на тиристоре VS1;

- внутреннее сопротивление источника питания, определяемое по формуле:

.

 Ом

- номинальный ток нагрузки, определяемый по формуле

;

А

- максимальная скважность.

3. Расчет параметров узла принудительной параллельной двухступенчатой  коммутации и выбор его элементов

3.1. Предварительный расчёт и выбор рабочего тиристора VS1.

,

 А

.

 В

Тиристор VS1 выбираем исходя из нижеуказанных условий

А

В

Выбираем тиристор  и записываем его параметры в таблицу 2

В схеме ШИП необходимо использовать высокочастотные или быстродействующие тиристоры.

Таблица 2

Тип тиристора	IVS1ос.ср.max, A	Iос.и., A	UVS1обр.п., B	tвыкл., мкс	tвкл., мкс
ТБ151-50-5	50	157	500	16…25	2

где           А

3.2. Расчёт ёмкости коммутирующего конденсатора С_к.

,

 Ф

где- номинальное значение ЭДС якоря ДПТ

.

 В

.

 В

Конденсатор выбираем исходя из условий

.

      .

Выбираем конденсатор(ы) (указать тип) с параметрами указанными  в таблице 3. Рекомендуется использовать неполярные конденсаторы следующих типов МБГО, КБГ-МП, К40У-5, БГТ и другие. Если необходимо соединяют несколько конденсаторов параллельно.

Таблица 3

Тип конденсатора	Сном, мкФ	Uном, B	Количество
МГБО	30	400	1

3.3. Расчёт коммутирующей индуктивности L_к.

.

 Гн

Выбираем дроссель с индуктивностью равной  3,14 мкГн.

3.4. Определяем собственную частоту колебаний контура L_кС_к.

;

 

Тогда

;

 Гц период колебаний контура L_кС_к

;

с

Время перезаряда конденсатора С_к

.

 c

3.5. Определяем максимальную частоту работы ШИП

 ,

Гц где

с,

.

3.6. Определяем рабочую частоту ШИП

 Гц, где   с.

3.7. среднее значение тока диода VD1.

;

 А.

3.8. Уточнение выбора тиристора VS1. Уточняем значение среднего тока тиристора VS1

;

А

Далее необходимо проверить выполнение условия 

3.9. Выбор диода VD1.

Выбранный диод должен удовлетворять трём условиям:

                   А,

             А,

 B, где

;

А.

После выбора диода (указать тип) сводим его параметры в таблицу 4.

В схеме ШИП необходимо использовать высокочастотные или быстродействующие диоды.

Таблица4

Тип диода	Iпр.ср.max, A	Iпр.и., A	Uобр.и.п., B	tвос.обр., мкс
2Д151-125-3	125	125	300	15

 А.

3.10. Рассчитываем и выбираем коммутирующий тиристор VS2, который должен удовлетворять следующим трём условиям:

            А,

       А

                                      В

где

А

 А.

где  определяется по следующей формуле

 с.

А

Параметры выбранного тиристора (указать тип)  заносим в таблицу 5.

Таблица 5

Тип тиристора	IVS2ос.ср.max, A	IVS2ос.и., A	UVS2обр.и.п., B	tвыкл., мкс	tвкл., мкс
ТЧ25-3	25	78	300	5	12..30

3.11. Выбор диода VD₀. Выбранный диод должен удовлетворять трём условиям

                  А,

         А,

             В, где

 А.

.

 А

После выбора диода (указать тип) сводим его параметры в таблицу