Расчет и выбор СПП

ВВЕДЕНИЕ

1.1 Выбор СПП по току

1.2 Проверка СПП по максимальному току

1.3 Проверка СПП по перегрузочной способности

1.4 Выбор СПП по напряжению

2 РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ И ЭЛЕМЕНТОВ ЗАЩИТЫ СП

2.1 Расчет и выбор силового трансформатора

2.2 Расчет и выбор сглаживающего дросселя

2.3 Расчет и выбор коммутационной аппаратуры

2.4 Расчет и выбор элементов защиты СПП

3 Проектирование функциональной схемы СИФУ

4 РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИФУ

4.1 Проектирование устройства синхронизации

4.2 Проектирование генератора опорного напряжения

4.3 Проектирование сумматора и нуль-органа

4.4 Проектирование формирователя длительности импульсов

4.5 Проектирование распределителя импульсов

4.6 Проектирование выходного формирователя

5 Проектирование полной принципиальной схемы преобразователя

6 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ внешней ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.

7 Расчет и построение регулировочной характеристики преобразователя

8 Расчет и построение характеристики управления СИФУ

9 Расчет и построение характеристики управления преобразователя

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список использованных источников

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение

Производство и распределение электрической энергии в основном осуществляется при помощи переменного тока, однако часть потребителей может работать используя энергию постоянного тока или же при использовании постоянного тока потребители имеют лучшие характеристики. Для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока в настоящее время используются полупроводниковые преобразователи электрической энергии - выпрямители.

Принцип действия выпрямителей основан на свойстве силовых полупроводниковых приборов (СПП) - диодов, тиристоров и т.д. проводить электрический ток только в одном направлении.

СПП иногда называют вентилями, а полупроводниковые преобразователи вентильными преобразователями. Хорошие электрические параметры, малые габариты и масса, простота конструкции и обслуживания, высокая эксплуатационная надёжность силовых вентилей позволяют широко использовать их в системах преобразования электрической энергии.

Возможности вентильных преобразователей расширяются при использовании тиристоров в качестве силовых вентилей. За счет задержки момента естественного открывания тиристор позволяет регулировать величину действующего значения тока, протекающего через него.

Тиристорные выпрямители широко используются в автоматизированном электроприводе постоянного тока. Они позволяют изменять выходные параметры преобразователя (напряжение на выходе выпрямителя) в широком диапазоне, обладают высоким быстродействием и точностью, позволяют переводить выпрямитель в режим инвертирования, тем самым, обеспечивая возможность рекуперации энергии в сеть.

Трехфазные мостовые выпрямители имеют ряд преимуществ по сравнению с остальными схемами выпрямления, например, высокая частота пульсаций выпрямленного напряжения, большой коэффициент схемы. Полууправляемая схема имеет большую зону непрерывного тока, чем такая же симметрично управляемая схема, а, также имеет более простую систему управления. [2]

В задании на курсовой проект необходимо выполнить расчет и проектирование трехфазного мостового полностью управляемого выпрямителя, предназначенного для питания двигателя постоянного тока (ДПТ) с независимым возбуждением (НВ) типа 2ПО132МУХЛ4, технические характеристики представлены в таблице 1. Питание выпрямителя осуществляется от трехфазной сети переменного тока с линейным напряжением 380 В, частотой 50 Гц.

Таблица 1 Технические характеристики ДПТ типа 2ПО132МУХЛ4

Схема электрическая принципиальная проектируемого преобразователя (силовая часть) представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема электрическая принципиальная преобразователя

1 Расчет и выбор СПП

В соответствии с данными двигателя можно рассчитать номинальный ток нагрузки и среднее и действующее значение тока через вентили. Номинальный ток нагрузки рассчитывается исходя из выражения:

(1.1)

где P_н - номинальная мощность двигателя, Вт;

U_н - номинальное напряжение на якоре двигателя, В;

h_н - номинальный КПД двигателя

т.е. после расчетов по формуле 1.1 получаем:

Зная величину номинального тока якоря двигателя и схему выпрямителя можно рассчитать среднее и действующее значение тока через вентили. Трехфазная мостовая схема выпрямителя имеет коэффициент формы тока к_фi= 1, 57.

Рассчитываем среднее и действующее значения тока через вентили:

(1.2)

(1.3)

где I_н - номинальный ток нагрузки, А;

К_фi — коэффициент формы тока;

I_в.ср - средний ток через вентиль, А;

I_в.д - действующий ток через вентиль, А.

Зная среднее и действующее значения тока через вентили можно произвести выбор СПП по току.

1.1 Выбор СПП по току

Среднее значение тока через тиристор I_TAVmax определяется по формуле:

(1.4)

где I_TAVmax - максимальный ток через тиристор в прямом направлении, А;

К_зо - коэффициент запаса, учитывающий отклонение условий охлаждения и режима работы вентиля от нормальных;

К_зрi, - коэффициент запаса по рабочему току.

Нормальный режим работы и нормальные условия охлаждения характеризуются следующими параметрами:

- частота напряжения питающей сети, f = 50 Гц;

- коэффициент формы тока, К_фi = 1, 57;

- угол проводимости вентиля, b = 180°;

- температура окружающей среды Т_а = 40°С;

- скорость охлаждающего воздуха V = 6 м/с.

В нашем случае примем, что условия охлаждения соответствуют нормальным, а из условий характеризующих нормальный режим работы отличаются к_фi и b (в нашем случае к_фi = 1, 57, а b £ 180°). На основании вышесказанного принимаем коэффициент к_зо = 1, 0. [1]

Учитывая возможность изменения тока в якорной цепи двигателя примем коэффициент запаса по рабочему току К_зрi; =1, 1.

Тогда после расчетов по формуле 1.4 получим:

Из справочника по силовым полупроводниковым приборам предварительно выбираем тиристор Т 122-25 с охладителем О221-60, характеризующие и предельно допустимые параметры приведены в таблице 1.1. [2]

Таблица 1.1. Характеризующие и предельно допустимые параметры ти- ристора T122-25.

1.2 Проверка СПП по максимальному току

Для проверки правильности выбора тиристора произведем перерасчет максимального тока в прямом направлении [I] по выражению:

(1.5)

где I^*_TAVm - расчетный максимально допустимый ток через тиристор в прямом направлении, А;

U_t(to) - пороговое напряжение открывания, В;

к_фi - коэффициент формы тока;

r_t - дифференциальное сопротивление вентиля в открытом состоя-

нии, Ом;

T_jm - максимально допустимая температура перехода, ⁰С;

Т_а - температура окружающей среды, ⁰С;

R_thja - тепловое сопротивление переход-cреда, Ом.

Для нахождения теплового сопротивления переход-среда воспользуемся формулой:

R_thja= R_thjc + R_thch + R_thha (1.6)

где R_thjc – тепловое сопротивление переход-корпус, ⁰С/Вт;

R_thch – тепловое сопротивление корпус-поверхность, ⁰С/Вт;

R_thhc – тепловое сопротивление поверхность-охладитель, ⁰С/Вт;

В соответствии с [1] R_thch=0, 2 ⁰С/Вт, R_thhc=2, 1 ⁰С/Вт.

Таким образом, согласно формуле (1.6), тепловое сопротивление переход-среда равно

R_thja=0, 8+0, 2+2, 1=3, 1 ⁰C/Вт

После расчетов по формуле (1.5) получаем:

Проверим выполнение условия

(1.7)

Так как условие (1.7) выполняется, то тиристор по току выбран верно.

1.3 Проверка СПП по перегрузочной способности

Целью проверки по перегрузочной способности является обеспечение нормальной работы СПП в переходных режимах. (методика расчета изложена в [1]).