ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.04.2019
Просмотров: 606
Скачиваний: 3
6
– технической документацией оборудования обеспечивающего техно-
логические процессы.
3. ОСНОВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ДИСЦИПЛИНЕ,
СТРУКТУРА, ФОРМЫ ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ
Дисциплина изучается во 3-м семестре. Объем дисциплины – 6
зачетных единиц (216 часов), в том числе 36 часов лекций, 36 часа
практических занятий, 36 часа лабораторных работ, 108 часа самостоятелной
работы. Итоговый контроль по дисциплине осуществляется в форме
экзамена.
4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ С ПРИМЕРАМИ
РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача № 1
Расчет однофазного инвертора
Краткие теоретические сведения
Инвертирование - это преобразование постоянного тока в перемен-
ный. Существует два типа инверторов: ведомые и автономные.
Ведомые инверторы (ВИ) работают на сеть, в которой есть другие
источники электроэнергии. Коммутации вентилей в них осуществляются
за счет энергии этой сети. Частота на выходе ВИ равна частоте сети, а
напряжение — напряжению сети.
Автономные инверторы (АИ) - это инверторы, которые работают
на сеть, в которой нет других источников электроэнергии. Коммутации
вентилей в них осуществляются благодаря применению полностью управ-
ляемых вентилей или устройств искусственной коммутации. При этом ча-
стота на выходе АИ определяется частотой управления, а напряжение —
параметрами нагрузки и системой регулирования.
Наиболее часто ведомые инверторы применяются, когда нужно от-
дать механическую энергию, запасенную в маховых массах электродвига-
теля и рабочей машины, обратно в сеть. Торможение электропривода,
осуществляемое таким образом, является наиболее энергетически эффек-
тивным. Количество возвращаемой энергии может быть весьма велико.
Автономные инверторы применяются для получения регулируемой
частоты в электроприводах переменного тока, а также для получения более
высоких частот в электротермических и электротехнологических установ-
ках. Они являются основной частью преобразователей частоты.
Пример
7
Расчѐт инвертора с двухступенчатой пофазной коммутацией. Ис-
ходные данные: линейное напряжение на нагрузке
; актив-
ное сопротивление нагрузки
; индуктивность нагрузки
; выходная частота f=200 Гц; напряжение источника пита-
ния
; трансформатор инвертора выполнен по схеме Y/Δ.
Решение
1.
Действующее значение фазного напряжения на нагрузке:
√
√
.
2.
Действующее значение фазного напряжения на первичной
обмотке трансформатора:
√
√
.
3.
Коэффициент трансформации инверторного трансформато-
ра:
.
4.
Приведенное сопротивление фазы нагрузки (активное):
.
5.
Приведенная индуктивность фазы нагрузки:
.
6.
Действующее значение тока в фазе первичной обмотки:
√
√
,
где
.
√
√
;
;
;
.
7. Действующее значение тока в фазе вторичной обмотки
трансформатора:
А.
8.
Коэффициент мощности нагрузки:
.
9.
Среднее значение тока источника питания:
.
8
10.
Максимальный ток через тиристоры:
,
где
.
11.
Типовая мощность инверторного трансформатора
.
12. Среднее и действующее значения тока обратных диодов
(выбираем
диоды
КД226В:
).
;
.
13.
Средний и действующий ток обратных диодов VD2…VD6:
;
.
14.
Максимальное напряжение на коммутирующем конденса-
торе в режиме холостого хода:
√
где
и r – соответственно эквивалентные добротность
контура коммутации и сопротивление потерь.
На практике возможные напряжения
(являющегося так-
же начальным значением U(0) перед коммутацией рабочих тири-
сторов) лежат в пределах (1,5…2,5)
. Выбираем
.
15. Максимальное значение прямого и обратного напряжений
на рабочих тиристорах VS1…VS6:
.
16. Максимальное значение прямого и обратного напряжений
на коммутирующих тиристорах VS7…VS12:
.
17. Максимальное значение напряжения на обратных диодах
VD1…VD6:
18. Амплитуда перезарядного тока коммутирующего конден-
сатора
для частот f > 100 Гц:
;
Принимаем
.
9
19. Определяем коэффициент ε для применяемого в схеме
коммутирующего узла:
20.
Критическое (предельное) значение коэффициента нагруз-
ки характеризуется наименьшим значением угла запирания β:
21.
Характеристическое (волновое) сопротивление:
22.
Угол запирания:
√
√
23.
Собственная угловая частота, контура коммутации:
,
где
.
24.
Емкость коммутирующего конденсатора:
.
25.
Индуктивность коммутирующего дросселя:
.
26.
Среднее значение тока коммутирующих тиристоров
VS7…VS12:
,
где
– коэффициент затухания контура;
√
;
Q = 7,5 для
.
27.
Амплитудное значение тока в фазе первичной обмотки
трансформатора:
(
)
√
√
.
28.
Угол сдвига фаз между первыми гармониками тока и
напряжения:
10
.
29.
Действующее значение тока коммутирующего дросселя:
√
√
√ √
√
√
√ √
.
По среднему току
и макси-
мальному прямому и обратному напряжению
, где
– коэффициент
запаса по току;
– коэффициент запаса по напряже-
нию, выбираем рабочие тиристоры VS1…VS6 типа ТК-40-2 с есте-
ственным охлаждением (
А;
В). Аналогично
выбираем коммутирующие тиристоры VS7…VS12 и обратные дио-
ды VD1…VD6 типов Т2-10-3; (
А;
В) и Д232
(
А;
В).
В качестве коммутирующих конденсаторов выбираем конден-
саторы типа К73-11А-250-0,1 на номинальное рабочее напряжение
250 В и номинальной ѐмкостью 0,1 мкФ.
Трансформатор, коммутирующий дроссель и источник пита-
ния, рассчитываем по известным методикам.
При применении в схеме инвертора цепей сброса избыточной
энергии от конденсатора расчѐт производится аналогично.
Однако при этом необходимо учитывать следующее: U(0) =
;
или
;
мощность, теряемая в ре-
зисторе при отводе избыточной энергии от конденсатора, определя-
ется из соотношения:
(
)
(
)
,
где
– частота следования коммутационных процессов.
Для расчѐта коммутирующих элементов исходными данными
служат напряжение источника питания
(или диапазон его изме-
нения), а также ток
, протекающий через тиристор и нагрузку
к моменту начала коммутации. Расчѐт элементов LC начинают с