Файл: Курсовая работа расчет тиристорного преобразователя 03. 55. 21. 13. Кр (обозначение документа).docx

---

4.3. Внешние характеристики тиристорных преоб­разователей

Внешняя характеристика преобразователя представляет собой зависимость среднего значения выпрямленного напряжения U_da от выпрямленного тока I_d при неизменном угле открытия тиристоров а. Вид внешней характеристики зависит от режима работы тиристорного преобразователя. При совместном согласованном управлении реверсивными преобразователями режим прерывистого тока отсутствует. Поэтому рассчитываем только режим непрерывного тока.

В общем случае уравнение внешней характеристики тиристор-ного преобразователя (ТП) имеет вид

U_da = E_da – nU_B – R_ЭI_d, (51)

где U_B =(0,5- 1)В - среднее значение падения напряжения на тиристоре; n - количество тиристоров, работающих одновременно; R_Э - эквивалентное сопротивление силовой цепи.

Эквивалентное сопротивление преобразователя, содержащего в силовой цепи якорную цепь двигателя, уравнительные и сглаживаю­щие дроссели и работающего в режиме непрерывного тока находим по формуле:

R_Э = R_ТР+R_ХХ+R_ДР+R_Я, (52)

где R_ТР - сопротивление трансформатора, приведенное к цепи постоянного то­ка; R_ХХ - эквивалентное сопротивление, характеризующее коммутаци­онное падение напряжения; R_ДР- активное сопротивление уравнительных и сглаживающего дросселей; R_Я - активное сопротивление якорной цепи двигателя. Расчет сопротивления обмоток трансформатора был выполнен в п.1.2:

R_ТР = 2·R_фтр2 = 2·0,07 = 0,14 Ом. (53)

Эквивалентное сопротивление, характеризующее коммутацион­ное падение напряжения, определяется как

R_ХХ = = mfL_ТР = 3·50·0,19·10^–3 = 0,03 Ом. (54)

Активное сопротивление дросселя (сглаживающего или уравни­тельного) можно определить через потери в меди Р_АКТ при номи­нальном токе дросселя I_ДРН:

R_ДР =  = = 0,05 Ом. (55)

Сопротивление якорной цепи двигателя, приведенное к рабочей температуре:

---

R_Я = 1,2(R_{Я обм} + R_ДП + R_KO)+R_Щ,= 0,26 Ом. (56)

Подставляя численные значения в (52), получим:

R_Э = 0,14+0,03+0,05+0,26 = 0,48 Ом.

Строим внешние характеристики тиристорных преоб­разователей в выпрямительном режиме:

α = 0: U_dα = 257,31cos0° – 3·1 – 0,48·I_d = 254,31 – 0,48·I_d;

 = 60°: U_dα = 257,31cos60° – 3·1 – 0,48·I_d = 125,66 – 0,48·I_d;

 = 90°: U_dα = 257,31cos90°– 3·1 – 0,48·I_d = -3 – 0,48·I_d.

Уравнение внешней характеристики преобразователя в инвер­торном режиме:

U_d = E_d0cos+ nU_B + R_ЭI_d, (58)

где  = –_В.

Подставляя численные значения в (58), получим:

 = 180°: U_d = 257,31·cos180°+3·1 + 0,48·I_d = -254,31 + 0,48·I_d;

 = 120°: U_d = 257,31·cos120°+3·1 + 0,48·I_d = -125,66 + 0,48·I_d;

 = 90°: U_d = 257,31·cos90°+3·1 + 0,48·I_d = 3 + 0,48·I_d.

Таблица 3.3

	Выпрямительный режим						Режим инверсии ( = –)
	α = 0		 = 60°		 = 90°		 = 180°			 = 120°			 = 90°
Id,А	0	37,9	0	37,9	0	37,9	0	37,9	0		37,9	0		37,9
Ud,В	254,31	236,12	125,66	107,46	-3	-21,19	-254,31	-236,12	-125,66		-107,46	3		21,19

4.5 Электромеханические характеристики двигателя

Уравнение электромеханической характеристики двигателя по­стоянного тока с независимым возбуждением, в области непрерыв­ных токов, имеет вид:

---

 = , (59)

где С = – коэффициент электродвигателя.

Подставляя численные значения в (52), получим:

С = = 0,902,

 = 0°:  = = 281,94–0,53·I_d; (60)

 = 60°:  = = 139,31–0,53·I_d;

 = 90°:  = = -3,33–0,53·I_d.

 = 180°:  = = -288,59–0,53·I_d.

Задаваясь значениями тока двигателя I_d, по уравнению (60) определяем значения частоты вращения двигателя , а затем строим электромеханическую характеристику =f(I_d).

Таблица 3.4

	α = 0		 = 60°		 = 90°		 = 180°
Id, А	0	37,9	0	37,9	0	37,9		0	37,9
, с-1	281,94	261,77	139,31	119,14	-3,33	-23,49		-288,59	-308,76

5 Энергетические характеристики тиристорных преобразователей

5.1 Коэффициент полезного действия преобразователей

Коэффициент полезного действия (КПД) представляет собой отношение полезной мощности к мощности активной и определяется выражением:


Подставляем численные значения:
η_ТП-Д = I_d =

= I_d,

где ΔР_Х = Р_Н·(1–η_Н) – R_Я·I_ЯН = 7,5·10³·(1–88/100) – 0,26·37,9 = 890,15 Вт.
Рассчитаем зависимость КПД для α_max = 60°:0,342

η_ТП-Д = I_d

Id	0	7,6	15,2	22,7	30,3	37,9
ηТП-Д	0	0,347	0,48	0,537	0,559	0,561

---

Рассчитаем зависимость КПД для α_min:

cos α_min = = = 0,855; α_min = arccos 0,855 = 31,2°;

η_ТП-Д = I_d

Id	0	7,6	15,2	22,7	30,3	37,9
ηТП-Д	0	0,582	0,714	0,765	0,786	0,794

5.2 Коэффициент мощности тиристорных преобразователей

Если ФКУ отсутствует, то коэффициент несинусоидальности равен:

k_г-до = =

= 0,401.

Критерий качества электроэнергии:

λ_до = cos ₁= 0,9·= 0,835.
После установки ФКУ (фильтро-компенсирующее устройство).

Коэффициент несинусоидальности равен (фильтр компенсирует 5-ю и 7-ю гармоники):

k_{г-после} = =

= 0,116.

Критерий качества электроэнергии:

λ_после = cos ₁= 0,9·= 0,894.

Относительная величина изменения:

λ⁰ = = = 1,071 > 1,

т.е. установка ФКУ увеличивает качество электроэнергии.

Список использованной литературы

1. Довгун, В.П. Расчет тиристорного преобразователя: метод, указания / В.П. Довгун, Н.П. Боярская; Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 2006. -57 с.

2. Горбачев, Г. Н. Промышленная электроника / Г.Н. Горбачев, .Е.Чаплыгин. -М.: Энергоиздат, 1988.

3. Губкин, Б. М. Ионный привод постоянного тока / Б.М. Губкин.

-М.-Л.: Энергия, 1965.

4. Забродин, Ю.С. Промышленная электроника: учеб. для вузов /Ю.С. Забродин. - М.: Высшая школа, 1982.

5. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осве­тительных установок / под ред. Я. М. Большема, В. И. Круповича, М. Л. Самовера. - М.: Энергия, 1974.

6. Найдис, В. А. Системы постоянного тока на тиристорах / В.А.
Найдис [и др.]. -М.-Л.: Энергия, 1966.

---