Рисунок 3 – Схема тиристорного преобразователя

Расчет силового трансформатора

Преобразователь подключается к сети, как правило, через трансформатор. Силовой трансформатор необходим для согласования напряжения питающей сети с напряжением двигателя и для обеспечения нулевого вывода в трехфазной нулевой схеме. Мощность трансформатора зависит от схем преобразователя и соединения его обмоток.

Исходными данными для расчета трансформатора являются напряжение, ток нагрузки и предварительно выбранная схема преобра-зователя.

Выбор силового трансформатора производится по расчетным значениям токов I₁ и I₂, напряжению U₂ и типовой мощности S_тр.

Расчетное значение напряжения U_2ф вторичной обмотки трансформатора, имеющего m-фазный ТП с нагрузкой на якорь двигателя в зоне непрерывных токов, с учетом необходимого запаса на падение напряжения в силовой части, определяется формулой:

В,

где k_u=0,461 – коэффициент, характеризующий отношение напряжений U_2ф/U_d0 в реальном выпрямителе;

k_c=1,1 – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное снижение напряжения сети;

k_=1,05 – коэффициент запаса, учитывающий неполное открытие вентилей при максимальном управляющем сигнале;

k_R=1,05 – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий падение напряжения в обмотках трансформатора, в вентилях и за счет перекрытия анодов;

U_d=220 В – номинальное напряжение двигателя.

Расчетное значение тока вторичной обмотки:

А,

где k_I=0,815 – коэффициент схемы, характеризующий отношение токов I_2ф/I_d в идеальной схеме;

k_i=1,05 – коэффициент, учитывающий отклонение формы анодного тока вентилей от прямоугольной;

I_d – значение номинального тока двигателя.

А

Расчетная типовая мощность силового трансформатора:

кВА,

где k_s=1,05 – коэффициент схемы, характеризующий отношение мощностей S_тр/U_dI_d для идеального выпрямителя с нагрузкой на противо-ЭДС.

---

Выбираем силовой трансформатор, удовлетворяющий условиям:

S_н5.95 кВА; U_2фн122,997 В; I_2фн23,35 А.

Выбираем трансформатор ТС-6,3-220/127.

Его характеристики:

S_н=6,3 кВА; U_1нл=2205% В; U_2нл=127 В; Р_к=250 Вт; U_к=3,8% Y/Y₀-

Коэффициент трансформации:



Расчетное значение тока первичной обмотки:

А.

Выбор тиристоров.

Среднее значение тока тиристора:

А,

где k_зi=2,5 – коэффициент запаса по току;

k_ох – коэффициент, учитывающий интенсивность охлаждения силового вентиля. При естественном охлаждении k_ох=0,35;

m_тр=3 – число фаз трансформатора.

Максимальная величина обратного напряжения:

В,

где k_зн=1,8 – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможные повышения напряжения питающей сети (включая режим холостого хода) и периодические выбросы U_обр, обусловленные процессом коммутации вентилей;

k_Uобр=1,065 – коэффициент обратного напряжения, равный соотношению напряжений U_Bmax/U_d0 для мостовой реверсивной схемы выпрямления;

U_d0 – напряжение преобразователя при =0:

В

Из справочника [3] выбираем тиристор серии «Т132-50-6», средний ток тиристора: 50 А

Выбор индуктивности дросселей.

Под действием неуравновешенного напряжения, минуя цепь нагрузки, может протекать уравнительный ток, который создает потери в вентилях и обмотках трансформатора и может приводить к аварийному отключению установки.

Требуемая величина индуктивности уравнительных дросселей, исходя из ограничения амплитуды переменной составляющей уравнительного тока до величины, не превышающей 10%:

,

где U¹_п – удвоенное эффективное значение первой гармоники выпрямленного напряжения;

В,

где U_п/U_d0=0.26 – определено по рисунку из [2] для m=6 и =90⁰;

m=6 – число фаз выпрямления;

Гн.

При применении не насыщающихся дросселей:

---

L_уд=0.5L_{уд.расч}=0.044 Гн.

Выбираем дроссель серии СРОС-200/0.5У4 с L_уд=0.06 Гн.

Рассчитаем индуктивность сглаживающего дросселя:

Гн,

где U_п=U_do*0,26=152.739 В – действующее значение первой гармоники выпрямленного напряжения.

Необходимая величина индуктивности сглаживающего дросселя:

L_сд=L_необх-(L_дв+2L_тр+L_уд),

где L_дв – индуктивность якоря и дополнительных полюсов двигателя:

Гн;

L_тр – индуктивность фазы трансформатора, приведенная к контуру двигателя;

2 мГн;

L_сд=0.044-(0.013+2*0.761+0.06)=-31 мГн.

Т.к. L_сд0, то сглаживающий дроссель не требуется.

3.4. Определение расчетных параметров силовой цепи ТП-Д.

Расчетное сопротивление цепи выпрямленного тока:

,

где k=1+(t_н-t_)=1+0.004(90-15)=1.3;

=0,004 – температурный коэффициент сопротивления меди;

t_н=90⁰ – рабочая температура для класса изоляции В;

t_=15⁰ – температура окружающей среды;

R_щ – сопротивление щеточного контакта:

мОм;

R_п – сопротивление преобразователя:

,

где R_т – активное сопротивление обмоток трансформатора:

Ом;

х_т – индуктивное сопротивление обмоток трансформатора:

Ом;

R_уд – активное сопротивление уравнительных дросселей:

Ом.

Таким образом,

Ом;

Ом.

4. Расчет и построение статических характеристик в разомкнутой системе.

Статические характеристики в разомкнутой системе могут быть построены по следующим выражениям:



где R_я.дв – сопротивление якорной цепи двигателя с учетом нагрева:

---

Ом

Ток возбуждения двигателя:

А

Номинальный ток якоря:

А

Статические скорость и момент:

w_с=104 1/с; М_сг =53 Нм; М_с=17.4 Нм.

Из уравнений для статических характеристик:

В/с

ЭДС преобразователя при _с и М_сг:



ЭДС преобразователя при _с и М_с:



Уравнение статической механической характеристики при Е_{п.необх1}:

;

.

Уравнение статической механической характеристики при Е_{п.необх2}:

;

.

Максимальная ЭДС преобразователя при =0:

В.

Уравнение статической характеристики при Е_п.max:

;

.

Статическая характеристика при Е_п=0:

;

.

Естественная статическая характеристика:

;

.



Рисунок 4 – Статические характеристики разомкнутой системы.

5. 
   Выбор структуры замкнутой системы электропривода, расчет ее параметров
   

При выборе САР по системе ТП-Д особое внимание следует уделить требованиям, предъявляемым к системе. Система должна быть экономична, должна обеспечивать нужный диапазон регулирования координат, а так же быть простой и способной

---

решать высокий круг задач. Поэтому в данной работе мы выбираем систему ТП-Д с подчиненным регулированием координат с настройкой на технический оптимум.

При настройке подчиненного регулирования пренебрегаем влиянием обратной связи по ЭДС.

Влияние обратной связи по ЭДС:

Медленно меняющееся возмущение;

Незначительно влияет на динамику;

Вносит незначительную статическую ошибку.



Рис.5 – Принципиальная схема подчиненного регулирования тока и скорости в системе ТП-Д

Рассчитаем постоянные времени электропривода:

Электромагнитная постоянная цепи якоря:



Электромеханическая постоянная электропривода:





Расчет контура тока



Рисунок 9 – Структурная схема регулирования тока.

Отнесем время запаздывания тиристорного преобразователя _п и инерционность фильтров Т_ф к некомпенсированным постоянным времени, т.е. Т_=_п+ Т_ф=0,01 с. Тогда, если не учитывать внутреннюю обратную связь по ЭДС двигателя, можно записать передаточную функцию объекта регулирования тока:

,

где k_п – коэффициент усиления преобразователя.

Желаемая передаточная функция прямого канала разомкнутого контура при настройке на технический оптимум:

,

где а_т=Т_от/Т - соотношение постоянных времени контура.

Отношение W_раз.т к W_орт есть передаточная функция регулятора тока:

,

где Т_ит – постоянная интегрирования регулятора тока:



Из выражения для W_рт видно, что необходим ПИ-регулятор тока.

Коэффициент усиления пропорциональной части:

---

Смотрите также файлы

• Лекции 5.doc

• Проектирование синхронного генератора.docx

• Тема Предмет, завдання і зміст дисципліни.doc

• Рубежный контроль 1 по дисциплине Корпоративная социальная ответственность.docx

• Торт "Миротворец".docx