Файл: Курсовая работа по дисциплине Электропривод промышленных установок.docx

В связи с незначительной перегрузочной способностью тиристоров, зависимостью от предшествующей моменту возникновения сверхтоковой загрузки и условий охлаждения, последние нуждаются в аппаратах защиты, к быстродействию, чувствительности и надежности которых предъявляются повышенные требования. Традиционные релейно-контакторные аппараты для защиты тиристорных преобразователей практически непригодны.

В настоящее время аппараты защиты строятся на основе полупроводниковых элементов, позволяющих увеличить быстродействие на несколько порядков, а также повысить чувствительность, точность и надежность.

При защите от малых перегрузок (меньших пусковых токов) устройство защиты должно обладать зависимой время-токовой характеристикой. При этом устройство защиты от перегрузок должно воздействовать на схему управления, вызывая либо ограничение тока нагрузки, либо снятие управляющих импульсов.

При защите от больших перегрузок (больших пусковых токов) и токов коротких замыканий устройство защиты должно обладать независимой время-токовой характеристикой. В качестве силового элемента аппарата защиты применяются быстродействующие предохранители, автоматические выключатели с дистанционными или электромагнитными расцепителями и короткозамыкателями.

Перегрузочная способность вентиля (при импульсах тока длительности до 10 мс) определяется интегралом произведения квадрата тока на время его действия (

)_в. При этом защитная характеристика

аппарата защиты (предохранителя, автоматического выключателя) должна быть меньше перегрузочной характеристики вентиля

Практически всегда целесообразно в момент возникновения короткого замыкания снимать (блокировать) импульсы управления.

При аварийных режимах возможны внутренние (внутри преобразователя – пробой вентилей) и внешние короткие замыкания (замыкание на стороне постоянного и переменного тока), а также неисправности в схеме управления. При этом величина токов короткого замыкания зависит от:

режима работы сети и источников питания в интервале времени от начала возникновения до полного устранения короткого замыкания;
фазы ЭДС в момент короткого замыкания;
режима работы выпрямителя.

При совпадении тех или иных благоприятных и неблагоприятных обстоятельств величины токов короткого замыкания будут приближаться к верхнему или нижнему пределу, т.е. возникают наибольшие или наименьшие токи.

Наибольшие токи рассчитываются для проверки аппаратуры на электродинамическую и термическую устойчивость, а также отключающей способности выключателей предохранителей. Величину и форму токов при максимальном расчете режиме необходимо знать также для проверки полупроводниковых вентилей по допустимым действующему и амплитудному значениям тока, тепловому эквиваленту и температуре полупроводниковой структуры.

3.1. Защита плавкими предохранителями

Защита тиристоров статорного коммутатора.

Величина сопротивлений шунтирующих тиристоры

.

Параметры RC-цепочек определяются по следующим формулам

;

Рисунок 3.1 - Схема защиты тиристоров от перенапряжения

Рисунок 3.2 - Схема защиты параллельно включенных тиристоров

Выбор предохранителя в цепи управления осуществляется по следующим соотношениям:

по номинальному напряжению сети

Uном ≥ Uсети,

где Uном – номинальное напряжение предохранителя;

по длительному расчетному току линии

Iном вст≥Iдлит,

где Iном вст – номинальный ток плавкой вставки;

Iдлит – длительный расчетный ток.

Определим максимальный ток включения. Он будет протекать в цепи управления тогда, когда будут включаться пускатель. Определим этот ток по формуле:

где Sвкл - мощность включения катушки магнитного пускателя.

Определим длительный расчетный ток:

.

Выбираем предохранитель FU1 типа ПРС-6 с плавкой вставкой ПВДШ со следующими параметрами:

Номинальный ток держателя Iдерж 6 А;

Номинальное напряжение 380 В;

Номинальный ток плавкой вставки Iвст 0,5 А.

3.2 Выбор автоматического выключателя

Выбор автоматического выключателя произведем на основании следующих условий:

U_{ном.авт}.≥ U_сети=220В;

I_{ном.авт.}≥ I_{ном.нагр}=1,73А;

I_{уст.макс.расц}≥ 1,5*I_{ном.нагр}=1,5*in* I_ном =1,5*7*1,73=18,2 А;

.

Выбираем автоматический выключатель АЕ2016 со следующими характеристиками согласно ТУ 16-523.600-81:

номинальное напряжение автомата (при 50 Гц): 660 B,

номинальный ток автоматического выключателя: 6 A,

кратность тока отсечки: до 12;

регулировка тока теплового расцепителя: (0,9...1,15)Iн;

степень защиты: IP20.

4. ВЫБОР УСТРОЙСТВ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Энергосбережение в преобразователе реализовано с помощью датчика напряжения, датчика энергосбережения и блока регулирования энергосбережения.

Управляемый выпрямитель имеет раздельное управление.

В силовой цепи имеется блок защиты от неисправности и обрыва фазы, который в случае обрыва или неисправность прекращает работу привода, а также блок питания.

Система управления является системой подчиненного регулирования. Регулирование производится по якорю с помощью регуляторов момента и скорости.

Управление автономным инвертором осуществляется по сигналам ДПР, которые поступают на систему управления инвертором.

Блок управления инвертором может работать в режиме питания двигателя или рекуперации тока.

Для осуществления раздельного управления применено логическое переключающее устройство ЛПУ, которое реализует необходимый закон управления группами вентилей. При подаче на вход системы управляющего сигнала определенной полярности ЛПУ должно разрешить подачу управляющих импульсов на соответствующую группу вентилей и запретить их подачу на другую группу. Необходимая информация поступает в ЛПУ с датчиков нулевого тока ДНТ1 и ДНТ2, а также с блока управления БУ.

Тиристорный преобразователь в зависимости от возможности реверса, типа управления группами вентилей, режима работы описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений. Его динамика, как элемента системы управления, отличается следующими особенностями:

1)преобразователь управляется не непрерывно, а дискретно;

2)преобразователь является полууправляемым устройством, поскольку тиристор открывается в момент подачи управляющего импульса, а закрывается - когда ток через него станет равен нулю.

Нелинейность тиристорного преобразователя вызывает появление низкочастотных биений при воздействии сигналов с частотой, большей частоты питающей сети, субгармонических колебаний в замкнутых системах при попытке организовать высокое быстродействие. Поэтому в целом тиристорный преобразователь, работающий в режиме непрерывного тока, с достаточной точностью можно представить одним динамическим

безинерционным звеном с чистым запаздыванием, передаточная функция которого имеет вид:

, (4.1)

где

- общее время запаздывания;

- время запаздывания силового преобразователя, которое принимается равным половине максимального времени запаздывания:

, (4.2)

где f_сети – частота сети;

m_в – число фаз выпрямления;

- время запаздывания устройства управления, которое принимают равным:

=0,07с для полупроводниково-емкостного устройства;
=0 для СИФУ вертикального типа.

С достаточной точностью тиристорный преобразователь, работающий в режиме непрерывного тока, можно представить инерционным звеном

. (4.3)

Если блок управления тиристорами имеет на входе фильтр для защиты от высокочастотных помех, то передаточная функция тиристорного преобразователя примет вид:

(4.3)

Если нет данных о постоянной времени фильтра, то ее можно принять равной Т_ф=0,0050,01 с.

Для упрощения расчетов тиристорный преобразователь можно представить инерционным звеном с передаточной функцией:

(4.4)

где Т_тп=Т_ф+_з=0.0083 c

Вентильный двигатель можно представить как двигатель постоянного тока. Таким образом, он будет описан инерционным звеном.