ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

   ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

   Факультет автоматики и вычислительной техники

   Кафедра «Электропривод и  автоматизация промышленных установок» 
 
 
 
 
 

   КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

   по  дисциплине

   «Преобразовательная техника»

   Тема: «Тиристорный преобразователь постоянного тока»

   Пояснительная записка

   ТПЖА.180400.027.ПЗ

   Вариант 27 
 
 
 
 

Разработал  студент гр. ЭП-31                                          /                      /

 

Руководитель  к.т.н., доцент                                            / Лалетин В.И. / 

Проект  защищён с оценкой     «                       » «    »                   2008 г. 
 
 

   Киров,

   2008

   

   

   Содержание 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   

   

     

1 РЕФЕРАТ

     Проектирование тиристорного преобразователя для электропривода постоянного тока: Вариант 27. Курсовой проект/ ВятГУ, каф. ЭП и АПУ; рук.         - Киров, 2008. Гр.ч. 1 л. Ф. А1, ПЗ 39с, 23 рис., 8 табл., 8 источников. 

  ЭЛЕКТРОПРИВОД, ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИЙ РЕАКТОР, ТИРИСТОР, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, СОВМЕСТНОЕ СОГЛАСОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ, УРАВНИТЕЛЬНЫЕ РЕАКТОРЫ, СИСТЕМА ИМПУЛЬСНОГО ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ, ВРЕМЕННАЯ ДИАГРАММА, ЗАЩИТНЫЕ УСТРОЙСТВА. 

  В курсовом проекте рассмотрен и исследован технический объект ТП-ДПТ, рассчитан и выбран ряд основных узлов силовой схемы тиристорного преобразователя с трехфазной шестипульсной нулевой схемой выпрямления, предназначенного для работы на якорь электродвигателя постоянного тока: токоограничивающий реактор, уравнительные реакторы, тиристоры. Осуществлен выбор системы импульсно-фазового управления (СИФУ), описан принцип ее работы. Рассчитаны основные характеристики и параметры преобразователя, проанализированы аварийные режимы и на основе их расчета выбраны устройства защиты. Важное место в проекте отведено расчету энергетических показателей проектируемого преобразователя.

  Рассмотренная в данном курсовом проекте схема относится к реверсивным, двухкомплектным, перекрёстным, сложным преобразователям.  

   

     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КУРСОВОМ ПРОЕКТЕ И ПОРЯДОК ЕГО ВЫПОЛНЕНИЯ 

   Задание 

   Программа проектирования системы ТП-Д включает следующие действия:

   1) рассчитать параметры и выбрать элементы силовой схемы тиристорного преобразователя (трансформатор или токоограничивающий реактор, вентили, уравнительный реактор (УР) и/или сглаживающий  дроссель (СД), защитную аппаратуру), привести структурную и полную принципиальную электрическую схему СИФУ преобразователя с подробным описанием ее работы и назначения всех элементов, а также схему электронных защит;

   2) в соответствии с типом силовой схемы преобразователя, способом управления тиристорными группами (ТГ), особенностями схемы СИФУ рассчитать и построить:

   а) регулировочные характеристики ТП: 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 ТП; U_У – напряжение управления, подаваемое на входные клеммы ТП; a - угол регулирования, определяющий момент принудительного включения вентилей относительно точек их естественного отпирания;

   б) внешние характеристики ТП U_d = f(I_d) для углов a, соответствующим следующим значениям ЭДС на двигателе: ±U_ДН ; ±0,75×U_ДН ; ±0,5×U_ДН ; ±0,25×U_ДН ; U_ДН = 0, где U_ДН – номинальное значение напряжения на обмотке якоря двигателя. Показать эти графики с учётом режима прерывистого тока (т.е. показать зону прерывистого тока с примерным видом или рассчитанными зависимостями внешних характеристик в этой зоне), если таковой имеет место в данном ТП;

   

   в) ограничительные зависимости на семействе внешних характеристик для инверторного режима работы ТП: U_d = f(I_d) при δ_min=const (δ_min- минимальный угол для восстановления тиристоров), а также I_MAX.тир=const;

   г) при наличии зоны прерывистых токов -совмещенные временные диаграммы кривых e_d(u), i×R_Д(u), E_d(u), i(u) для трех случаев (номинальный, граничный и прерывистый токи) при a_ном = const, где u = w_С×t ;

   д) зависимости полной мощности и ее составляющих, дисторции, коэффициента мощности от угла a: S, P, Q, D. χ= f(a) при варьировании угла a от a_min до a_max для режима непрерывного тока I_d, а также определить номинальное значение КПД, рассчитать и построить зависимости η= f(I_d),при a=a_НОМ и η= f (a), при I_d = I_dНОМ;

   е) электромеханические (скоростные) характеристики при заданных значениях из пункта б программы для всех режимов протекания тока нагрузки;

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

   з) проанализировать структурную схему СИФУ преобразователем, описать назначение блоков, их взаимодействие в структуре. Привести принципиальную электрическую схему СИФУ, описать её работу на основе временных диаграмм поясняющих её принцип работы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Технические данные преобразователя  и  двигателя 

   1. Трёхфазная нулевая схема тиристорного преобразователя с совместным способом управления его преобразовательными группами (ПГ) (рисунок 1).

   2. Основные параметры электродвигателя постоянного тока ДК1-3.5-100АТ, который управляется с помощью тиристорного преобразователя: 

        номинальная мощность

       номинальный момент

        номинальное напряжение якоря

        номинальный ток якоря

                       номинальная скорость  

       момент инерции

       сопротивление обмотки якоря

       максимальный момент

       максимальная скорость

        электромеханическая постоянная времени

        электромагнитная постоянная времени

        индуктивность якоря

     

   3. Параметры питающей сети: 

        линейное напряжение питающей сети

         частота питающей сети 

    4. Параметры схемы: 

        коэффициент схемы

         коэффициент схемы

   b = 0.007    коэффициент схемы

   c_T = 0.0148    коэффициент схемы

   d = 0.0085    коэффициент схемы

   k_п = 1.345    коэффициент схемы

         число пульсаций

     

 

   

Рисунок 1 - Схема тиристорного преобразователя

 
3 СИЛОВАЯ ЧАСТЬ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 

   3.1  Расчёт мощности и выбор силового трансформатора 

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

   а) номинальное выпрямленное напряжение U_d и ток преобразователя I_d;

   б) напряжение питающей сети U_c;

   в) допустимые колебания напряжения сети ΔU_c;

   г)  число фаз первичной и вторичной обмоток трансформатора m;

   д) частота сети f. 

   Заданными также являются схема выпрямления  и схема преобразователя (рисунок 1). Расчёт следует начинать с определения требуемого вторичного напряжения трансформатора

   

, 

   где k_CX - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (таблица 3.1).

       Таблица 3.1 – Расчётные коэффициенты выпрямления      

 

   Соотношение для определения необходимого значения E_d0   в режиме непрерывного тока может быть записан в виде:  

           (3.1)

   где - номинальное значение ЭДС двигателя, ,

   где - номинальное напряжение на якоре электродвигателя;

        - номинальный ток электродвигателя;

         - активное сопротивление двигателя с учётом сопротивления якоря, компенсационной обмотки и добавочных полюсов, приведенное к  рабочей температуре 80°С;

   

   

       - минимальный угол регулирования;

     - падение напряжения на тиристоре, ориентировочно на предварительном этапе расчета принять =1.8 В;