Преобразовательная техника

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 13 Декабря 2012 в 22:12, курсовая работа

Краткое описание

Автоматизированный электропривод выполняется в виде комплектного устройства, состоящего из регулируемого источника питания двигателя и системы управления приводом. В качестве регулируемого источника питания в этих устройствах применяются тиристорные агрегаты, которые по сравнению с другими преобразователями обладают существенными технико-экономическими преимуществами: высоким к. п. д., компактностью, отсутствием подвижных контактов и вращающихся масс, отсутствием таких токсичных материалов, как ртуть, постоянной готовностью к работе, широким температурным диапазоном работы, высокой надежностью и удобством в эксплуатации.

Содержание работы

Введение 3
1. Технические условия на разработку 4
2.Технические данные двигателя 4
3. Проектирование тиристорного преобразователя 5
3.1 Выбор тиристорного преобразователя 5
3.2 Выбор токоограничивающего реактора 7
3.3 Выбор тиристоров. 8
3.4 Расчёт индуктивности и выбор сглаживающего дросселя 10
3.5 Выбор СИФУ 12
3.6 Характеристики тиристорного преобразователя 17
3.7 Расчёт энергетических характеристик 20
4. 3ащита тиристорного преобразователя 27
4.1. Разновидности и причины аварийных режимов 27
4.2 Требования к защите 29
4.3 Выбор защитных аппаратов 30
Заключение 38
Список использованных источников 39

Содержимое работы - 1 файл

ПТ.docx

— 604.31 Кб (Скачать файл)

Содержание

Введение 3

1. Технические условия на разработку 4

2.Технические данные двигателя 4

3. Проектирование тиристорного преобразователя 5

3.1 Выбор   тиристорного преобразователя 5

3.2 Выбор токоограничивающего реактора 7

3.3 Выбор тиристоров. 8

3.4 Расчёт индуктивности и выбор сглаживающего дросселя 10

3.5 Выбор СИФУ 12

3.6 Характеристики тиристорного преобразователя 17

3.7 Расчёт энергетических характеристик 20

4. 3ащита тиристорного преобразователя 27

4.1. Разновидности и причины аварийных режимов 27

4.2 Требования к защите 29

4.3 Выбор защитных аппаратов 30

Заключение 38

  Список использованных источников 39

 

Введение

Выпускаемые отечественной  промышленностью полупроводниковые  неуправляемые и управляемые вентили позволяют создавать компактные, малогабаритные статические преобразователи тока, которые находят широкое применение в промышленности, на железнодорожном и городском транспорте, самолетах и т.п. Различные выпрямители используются для возбуждения электрических машин, для питания якорей двигателей в системах электропривода постоянного тока, электролизных установок в химической промышленности и цветной металлургии и для многих других потребителей народного хозяйства нашей страны.

Автоматизированный электропривод  выполняется в виде комплектного устройства, состоящего из регулируемого источника питания двигателя и системы управления приводом. В качестве регулируемого источника питания в этих устройствах применяются тиристорные агрегаты, которые по сравнению с другими преобразователями обладают существенными технико-экономическими преимуществами: высоким    к. п. д., компактностью, отсутствием подвижных контактов и вращающихся масс, отсутствием таких токсичных материалов, как ртуть, постоянной готовностью к работе, широким температурным диапазоном работы, высокой надежностью и удобством в эксплуатации.

Однако не только рациональная конструкция и высокое качество изготовления определяют надежность работы тиристорных агрегатов на объекте. Решающим условием надежности, в значительной степени зависящим от обслуживающего персонала, является поддержание качественных показателей, достигнутых на заводе, на должном уровне при эксплуатации.

 

 

 

 

 

 

 

1. Технические  условия на разработку

В качестве нагрузки тиристорного преобразователя применен двигатель  постоянного тока независимого возбуждения типа 2ПФ315МУХЛ4, сеть трехфазная переменного тока 380 В, режим работы электропривода – реверсивный.

2. Технические данные двигателя

Технические данные двигателя 2ПФ315МУХЛ4 представлены в таблице 2.1

Таблица 2.1.

N

п/п

Наименование

Ед. изм.

Величина

1.

  Номинальная мощность, Рн

кВт

160

2.

  Номинальное напряжение,Uн

В

440

3.

Номинальный ток якоря, Iн

A

404,04

4.

  Частота  вращения,

    –– номинальная, nн

     –– максимальная, nmax

 

об/мин

об/мин

 

1900

2400

5.

   КПД, η

%

90

6.

  Сопротивление обмоток  при 15о С

  –– якоря, rя

  –– добавочных полюсов,  rдп

  –– обмотки возбуждения,  rв

 

Ом

Ом

Ом

 

0,012

0,0071

25,6


Номинальный ток якоря, Iн найдем из выражения

 

3. Проектирование тиристорного  преобразователя

3.1. Выбор   тиристорного преобразователя

Для заданной мощности Рн, напряжения Uн, тока Iн, перегрузочной способности = 2,5 наиболее целесообразной схемой выпрямления является трехфазная мостовая схема с питанием от сети переменного тока 380 В., реакторный вариант; преобразователь реверсивный по встречно-параллельной схеме с раздельным управлением вентильными группами.

При определении номинальных  значений выпрямленного напряжения и тока необходимо обеспечить:

и учесть

Этим условиям отвечает тиристорный  преобразователь со следующими номинальными данными:

где - перегрузочная способность тиристорного преобразователя в течение 10 с.

Этим условиям удовлетворяет тиристорный преобразователь из серии КТЭ

КТЭ-500/440-131-1ВМТД-УХЛ4 на = 500 A., U = 440 В. со следующими данными:

КТЭ – комплектный тиристорный электропривод;

500 – номинальный ток;

440 – номинальное напряжение;

1 – однодвигательный электропривод без линейного контактора;

3 – реверсивный с изменением напряжения на якоре;

1 – исполнение ТП с реактором;

1 – АСР скорости однозонная;

В – наличие  устройства питания обмотки возбуждения;

М, Т, Д – наличие питания тормоза, тахогенератора, динамического торможения;

УХЛ – климатическое исполнение;

4 – категория размещения по ГОСТ15150-69.

 

 

Силовая схема представлена на рисунке 3.1. Схема РТП встречно-параллельная.

Рисунок 3.1. Принципиальная схема реверсивного тиристорного преобразователя, работающего на двигатель постоянного тока.

3.2. Выбор токоограничивающего реактора

Максимально расчетное значение выпрямленной ЭДС в режиме непрерывного тока определяется по формуле:

Uн – номинальное значение напряжения на двигатели;

 Iн – номинальное значение выпрямленного тока преобразователя;

 αmin – минимальный угол регулирования;

 αmin=15÷20º – если особых требований в отношении динамических показателей электропривода не предъявляется;

 ∆U – падение напряжения на тиристоре;

 ав – коэффициент, учитывающий число коммутаций фазы за период;

 в, ст, d – расчетные коэффициенты;

 kсет – коэффициент, учитывающий индуктивность сети переменного тока;

 kсет=1,0÷1,2 – при проектировании маломощных и средней мощности электроприводов;

ек% – напряжение короткого замыкания; ек% =5÷10%;

∆Pм% – потери; ∆Pм% =1÷3%;

∆UС% – возможные колебания напряжения сети; ∆UC% =5%.

Таблица 3.1. – Расчетные коэффициенты схемы выпрямления

схема выпрямления

kсх

ав

в

ст

d

kп

трехфазная мостовая

2,34

2

0,0025

0,0052

0,0043

1,045


Силовой реактор выбирается по следующим номинальным данным:

Исходя из тока фазы

и напряжения сети Uс = 380 B.

Выбирается токоограничивающий реактор РТСТ-410-0,101УЗ 
            Iр=410 А.; Uр=410 B.; Lр=0,101 мГн.; Rр=3,8 мОм.

Структура условного обозначения:

Р – реактор;   

Т – трехфазный; 

С – сухой, охлаждение естественное воздушное при открытом исполнении;   

Т – токоограничивающий;  

410 – номинальный ток;

0,101 – индуктивность фазы;

 УЗ – климатическое исполнение.

3.3 Выбор тиристоров.

Расчёт силового модуля

На основании номинальных  данных преобразователя необходимо выбрать тиристоры, схему соединения и число вентилей в плече.

Для трехфазной мостовой схемы выпрямления при  I=500 А. и тп = 2,25 выбираются тиристоры серии Т.

Тиристоры серии  Т допускают эксплуатацию при  температуре окружающей среды от -60° до +55°С с охладителями в соответствии с ТУ-16-729,377-83, с критической скоростью нарастания тока (di/dt) = 320 A/мкc. Время обратного восстановления тиристора не более 40 мкс, падение напряжения в открытом состоянии не более 2,0 В., максимально-допустимый средний ток с охладителем конструкции 0153 находится в пределах (225 640) А. при скорости охлаждающего воздуха соответственно (0 12) м/с.

На    основании    номинальных   данных   тиристорного    преобразователя выбираем тиристор Т123-500-8-4-УХЛ-2.

 

Структура обозначения тиристора следующая:

Т – тиристор;

1– порядковый номер модификации конструкции;

2 – обозначение диаметра корпуса;

3 – обозначение конструктивного исполнения корпуса

500 – максимально допустимый средний ток в открытом состоянии, при tкopnyca=90С;

8 – повторяющееся импульсное напряжение

в закрытом состоянии, 800 В. (класс)

4 – критическая скорость нарастания напряжения в открытом состоянии, не менее 200 В/мкс для 4 гр.;

УХЛ – климатическое исполнение;

2 – категория размещения по ГОСТ 15150-69.

Число параллельно включенных тиристоров в плече определяется

где m=3 – число фаз питающей сети;

 Iпр – предельный ток выбранного тиристора;

 k1 = 0,9 – коэффициент, учитывающий неравномерность загрузки параллельно включённых тиристоров;

 k2 = 0,9 – коэффициент, учитывающий неравномерную длительность включения тиристоров;

 k3 = 1 – для принудительного воздушного охлаждения;

Iпр – предельный ток выбранного тиристора;

По результатам расчётов принимается необходимое (целое) число  параллельно включенных тиристоров в плече (принимается один тиристор в плече).

Число последовательно включенных тиристоров в плече

где - максимальное обратное напряжение на тиристоре

- коэффициент запаса по напряжению;

 В. – номинальное напряжение тиристора (соответствует классу тиристора).

Так как число параллельно и последовательно включенных тиристоров принято равным единице, то нет необходимости в установке индуктивных делителей тока и делителей напряжения

Рисунок 3.2. Вентильная часть  реверсивного тиристорного преобразователя, импульсный узел тиристора.

3.4. Расчёт индуктивности и выбор сглаживающего дросселя

Сглаживающий  дроссель включается последовательно с якорем двигателя и его индуктивность рассчитывается следующим образом.

Критическая индуктивность силовой цепи из условия сглаживания пульсаций выпрямленного тока.

 где

P1% = 5% принятая величина действующего значения основной гармоники переменной составляющей выпрямленного тока.

Еdnm - амплитуда основной гармонической выпрямленной ЭДС n-го порядка

Критическая индуктивность  силовой цепи из условий ликвидации прерывистого режима на холостом ходу двигателя (принять 10% от , яхх= ∙10% =0,1∙404,04=40,404 А.).

Индуктивное  сопротивление 

Из двух значений критической индуктивности выбирается большее, и по уравнению

определяется  требуемая индуктивность сглаживающего дросселя Lсд

 

 

где

где β – эмпирический коэффициент, для компенсированных машин β=0,1;

р – число пар полюсов;

Uн, Iн, ωн – соответственно номинальные значения напряжения, тока, частоты вращения двигателя

Выбирается один сглаживающий дроссель типа ФРОС–500/0,5У3 со следующими техническими данными: А., мГн.

Информация о работе Преобразовательная техника