Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту на тему:

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДВУХКОМПЛЕКТНОГО РЕВЕРСИВНОГО ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ»

 

 

 

Выполнил: Юрченко К.Н..

Группа: зф-324-с

Вариант: 12

Проверил: Гельман М. В.

 

 

Челябинск

2006

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Вентильные преобразователи широко применяются для преобразования энергии, вырабатываемой и передаваемой в виде переменного напряжения промышленной частоты 50 Гц в электрическую энергию другого вида в постоянный ток или переменный ток с нестандартной или изменяемой частотой. Почти половина энергии в нашей стране потребляется в преобразованном виде, прежде всего в виде постоянного тока. Электропривод постоянного тока, в том числе тяговый электропривод, мощные электротермические и электротехнологические установки – это наиболее энергоемкие потребители постоянного тока. Для их питания ток промышленной частоты преобразуется в постоянный ток с помощью выпрямителей.

Таким образом, значительное число потребителей электроэнергии большой мощности подключается к промышленной сети с помощью вентильных преобразователей. Вентильные преобразователи являются в настоящие время самыми распространенными потребителями электрической энергии.

Однако применение вентильных преобразователей вызывает ряд проблем связанных с тем, что они являются нелинейной нагрузки сети, и их работа сильно влияет на режим сети и качество электрической энергии.

Цель курсовой работы – закрепление и систематизация знаний в области важного раздела промышленной электроники – преобразовательной техники, путём самостоятельного решения комплексной задачи проектирования двухкомплектного реверсивного тиристорного преобразователя, для электропривода постоянного тока. Спроектированный реверсивный преобразователь должен удовлетворять всем условиям задания.

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Задание

2. Выбор силового трансформатора

2.1 Расчёт параметров и выбор силового трансформатора

2.2 Проверка выбранного трансформатора

3. Выбор тиристоров

3.1 Предварительный выбор тиристоров

3.2 Выбор предохранителей и проверка тиристоров на токи короткого замыкания

4. Расчёт параметров и выбор сглаживающего реактора

5. Расчёт и построение внешних, регулировочных и энергетических характеристик преобразователя

6. Анализ полученных характеристик

7. Построение временных диаграмм

Заключение

Литература

 

ЗАДАНИЕ

 

Спроектировать двухкомплектный реверсивный тиристорный преобразователь, работающий на якорь двигателя постоянного тока, предназначенного для привода тележки. Тележка совершает движение вперед-назад между двумя станциями. При движении вперёд тележка загружена, при движении назад она идёт порожняком. При движении вперед комплект вентилей «Вперёд» преобразователя работает в выпрямительном режиме, обеспечивая разгон тележки, а затем и равномерное движение. Торможение осуществляется при работе комплекта «Назад» в инверторном режиме. При обратном движении тележки процессы происходят аналогично для соответствующих комплектов.

 

Рисунок 1. График нагрузки для двухкомплектного преобразователя

 

где I_ПВ, I_ПИ – токи перегрузки в выпрямительном и инверторном режимах;

I_УВ, I_УИ – установившиеся токи в выпрямительном и инверторном режимах;

t_ПВ, t_ПИ – длительности перегрузок в выпрямительном и инверторном ре жимах;

t_УВ, t_УИ – длительности установившихся нагрузок выпрямительном и инверторном режимах;

t_Ц – время цикла;

₀ – время паузы в нагрузке; индексы 1 относятся к комплекту «Вперед», а 2 – к комплекту «Назад» двухкомплектного преобразователя.

 

Таблица 1. Исходные данные

Тип двигателя	Д 806
Номинальная мощность двигателя PН, кВт	32
Номинальное напряжение двигателя UН, В	220
Время цикла tЦ, с	40
Время перегрузки tП, с	1,5
Время установившейся нагрузки tУ, с	10
Время паузы между выпрямительным и инверторным режимом t0, с	7
Номинальный ток двигателя IН, А	165
Отношение тока перегрузки к номинальному току двигателя IП/IН	2,1
Отношение установившегося тока к номинальному току двигателя IУ/IН	0,9
Активное сопротивление якоря rЯ, Ом	0,0532
Индуктивность якоря двигателя LЯ, мГн	3,9
Частота вращения n, об/мин	980

 

Для упрощения расчётов принято:

I_ПВ1=I_ПИ2=I_П; I_УВ1=I_У; I_ПВ2=I_ПИ1=0,6^.I_П; I_УВ2=0,6^.I_У

t_ПВ1=t_ПВ2=t_ПИ1=t_ПИ2=t_П; t_УВ1=t_УВ2=t_У.

Опорное напряжение в системе управления линейное (пилообразное).

Проектирование преобразователя выполнить при следующих технических условиях:

а) Номинальное линейное напряжение сети U_СН = 380 В;

б) Колебания напряжения сети ± 10%;

в) номинальное напряжение на двигателе должно быть обеспечено при установившемся токе нагрузки I_У и допустимых колебаниях напряжения сети;

г) схема выпрямления – трёхфазная мостовая;

д) коэффициент пульсаций тока q при токе установившейся нагрузки I_У не более 2% ;

е) температура окружающей среды T_а = +40° C; охлаждение воздушное (естественное и принудительное);

ж) амплитуда опорного напряжения в системе импульсно-фазового управления 10 В.

 

ВЫБОР ТИРИСТОРОВ

Предварительный выбор тиристоров

 

Максимальная величина обратного напряжения, прикладываемого к тиристору, U_amax определяется при максимальном напряжении сети U_cmax. Для трёхфазной мостовой схемы:

, (17)

где .

 ;

.

Импульсное рабочее напряжения тиристора в закрытом состоянии U_DWM и импульсное рабочее напряжение U_RWM должны быть больше U_{a max} ,

U_DWM = U_RWM > 335,6 В (условие 1).

Значения U_DWM и U_RWM связаны с повторяющимся импульсным напряжением в закрытом состоянии U_DRM и повторяющимся импульсным обратным напряжением U_RRM соотношениями:

U_DWM = 0,8^. U_DRM ; U_RWM = 0,8^. U_RRM;(18)

Из условия 1:

.

При сгорании предохранителей, защищающих тиристоры, на них возникают перенапряжения, которые прикладываются к тиристорам. Максимальное напряжение на тиристоре U_{a пер} при этом достигает (1,5…2) U_{a max} .

Неповторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии U_DSM и неповторяющееся импульсное обратное напряжение U_RSM должны с коэффициентом запаса K_S = (1,2…1,4) превышать напряжение U_{a пер} (условие 2),

U_DSM = U_RSM = (1,5…2)^.K_S^. U_{a max},(19)

U_DSM = U_RSM = 469,8 В.

Значения неповторяющихся импульсных напряжений U_DSM и U_RSM связаны со значениями повторяющихся импульсных напряжений U_DRM = U_RRM коэффициентами, определяемыми заводами-изготовителями:

U_DSM = K_НЕП ^. U_DRM ; U_RSM = K_НЕП ^. U_RRM; (20)

В данной работе примем K_НЕП = 1,12. Тогда по формуле (20) повторяющееся импульсное напряжение

Округлив это значение в большую сторону, с учетом условий 1 и 2 примем

Средний ток вентиля при перегрузке:

                 (21)

.

Максимально допустимый средний ток I_TAV при заданных условиях работы связан с предельным током I_TAVm рядом коэффициентов, учитывающих эти условия:

I_TAV = K_λ^.K_f^.K_T^.K_v^.I_TAVm ,                                                                    (22)

Где K_λ – коэффициент, учитывающий отличие угла проводимости от 180 град. эл. и отличие формы тока от синусоидальной; при прямоугольной и трапецеидальной форме тока с углом проводимости, близким 120 град. эл., можно принять K_λ = 0,8;

K_f – коэффициент, учитывающий влияние частоты; при частоте 50 Гц K_f = 1;

K_T – коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды T_a; при T_a < 40°C можно принять K_T = 1;

K_v – коэффициент, учитывающий скорость охлаждающего воздуха; при номинальной скорости K_v = 1, при естественном охлаждении без обдува K_v снижаетсядо 0,25…0,4.

Значения неповторяющихся импульсных напряжений U_DSM и U_RSM связаны со значениями повторяющихся импульсных напряжений U_DRM = U_RRM коэффициентами, определяемыми заводами-изготовителями:

U_DSM = K_НЕП ^. U_DRM ; U_RSM = K_НЕП ^. U_RRM; (20)

В данной работе примем K_НЕП = 1,12. Тогда по формуле (20) повторяющееся импульсное напряжение

Округлив это значение в большую сторону, с учетом условий 1 и 2 примем

Средний ток вентиля при перегрузке:

(21)

Максимально допустимый средний ток I_TAV при заданных условиях работы связан с предельным током I_TAVm рядом коэффициентов, учитывающих эти условия:

I_TAV = K_λ^.K_f^.K_T^.K_v^.I_TAVm , (22)

Где K_λ – коэффициент, учитывающий отличие угла проводимости от 180 град. эл. и отличие формы тока от синусоидальной; при прямоугольной и трапецеидальной форме тока с углом проводимости, близким 120 град. эл., можно принять K_λ = 0,8;

K_f – коэффициент, учитывающий влияние частоты; при частоте 50 Гц K_f = 1;

K_T – коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды T_a; при T_a < 40°C можно принять K_T = 1;

K_v – коэффициент, учитывающий скорость охлаждающего воздуха; при номинальной скорости K_v = 1, при естественном охлаждении без обдува K_v снижаетсядо 0,25…0,4.

Зная требуемый ток тиристора в режиме перегрузки, можно найти предельный ток I_TAVm и предварительно выбрать тип тиристора.

 , (23)

.

По [1] выбираем тиристор типа Т133-400 (охладитель О143-150 ). Параметры тиристора приведены в таблице 3.

 

Таблица 3. Параметры тиристора типа Т161-160

Наименование параметра	Значение
Предельный ток ITAV (температура корпуса Тс = 85°C, угол проводимости λ =180 град., f =50 Гц), А	160
Ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии ITSM при максимально допустимой температуре перехода TJm , кА	4
Максимально допустимая температура перехода TJm , °C	125
Пороговое напряжение UТ(ТО) , В	1,15
Дифференциальное сопротивление в открытом состоянии rt, мОм	1,40
, , В	300-1600

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Гельман М. В. Проектирование тиристорных преобразователей для электроприводов постоянного тока. Учебное пособие. –Челябинск: ЧГТУ, 1996.–91 с.

2. Гельман М. В. Альбом схем по преобразовательной технике. –Челябинск: ЧПИ, 1992.–60 с.

3. Чебовский О. Г. Моисеев Л. Г. Недошивин Р. П. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник. –М.: Энергоатомиздат, 1985, -401 с.

4. Предохранители плавкие серии ПП57: Каталог 07.04.07 – 84. Электротехника СССР. –М.: Информэлектро,1985. -12 с.

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту на тему:

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДВУХКОМПЛЕКТНОГО РЕВЕРСИВНОГО ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ»

 

 

 

Выполнил: Юрченко К.Н..

Группа: зф-324-с

Вариант: 12

Проверил: Гельман М. В.

 

 

Челябинск

2006

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Вентильные преобразователи широко применяются для преобразования энергии, вырабатываемой и передаваемой в виде переменного напряжения промышленной частоты 50 Гц в электрическую энергию другого вида в постоянный ток или переменный ток с нестандартной или изменяемой частотой. Почти половина энергии в нашей стране потребляется в преобразованном виде, прежде всего в виде постоянного тока. Электропривод постоянного тока, в том числе тяговый электропривод, мощные электротермические и электротехнологические установки – это наиболее энергоемкие потребители постоянного тока. Для их питания ток промышленной частоты преобразуется в постоянный ток с помощью выпрямителей.

Таким образом, значительное число потребителей электроэнергии большой мощности подключается к промышленной сети с помощью вентильных преобразователей. Вентильные преобразователи являются в настоящие время самыми распространенными потребителями электрической энергии.

Однако применение вентильных преобразователей вызывает ряд проблем связанных с тем, что они являются нелинейной нагрузки сети, и их работа сильно влияет на режим сети и качество электрической энергии.

Цель курсовой работы – закрепление и систематизация знаний в области важного раздела промышленной электроники – преобразовательной техники, путём самостоятельного решения комплексной задачи проектирования двухкомплектного реверсивного тиристорного преобразователя, для электропривода постоянного тока. Спроектированный реверсивный преобразователь должен удовлетворять всем условиям задания.

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Задание

2. Выбор силового трансформатора

2.1 Расчёт параметров и выбор силового трансформатора

2.2 Проверка выбранного трансформатора

3. Выбор тиристоров

3.1 Предварительный выбор тиристоров

3.2 Выбор предохранителей и проверка тиристоров на токи короткого замыкания

4. Расчёт параметров и выбор сглаживающего реактора

5. Расчёт и построение внешних, регулировочных и энергетических характеристик преобразователя

6. Анализ полученных характеристик

7. Построение временных диаграмм

Заключение

Литература

 

ЗАДАНИЕ

 

Спроектировать двухкомплектный реверсивный тиристорный преобразователь, работающий на якорь двигателя постоянного тока, предназначенного для привода тележки. Тележка совершает движение вперед-назад между двумя станциями. При движении вперёд тележка загружена, при движении назад она идёт порожняком. При движении вперед комплект вентилей «Вперёд» преобразователя работает в выпрямительном режиме, обеспечивая разгон тележки, а затем и равномерное движение. Торможение осуществляется при работе комплекта «Назад» в инверторном режиме. При обратном движении тележки процессы происходят аналогично для соответствующих комплектов.

 

Рисунок 1. График нагрузки для двухкомплектного преобразователя

 

где I_ПВ, I_ПИ – токи перегрузки в выпрямительном и инверторном режимах;

I_УВ, I_УИ – установившиеся токи в выпрямительном и инверторном режимах;

t_ПВ, t_ПИ – длительности перегрузок в выпрямительном и инверторном ре жимах;

t_УВ, t_УИ – длительности установившихся нагрузок выпрямительном и инверторном режимах;

t_Ц – время цикла;

₀ – время паузы в нагрузке; индексы 1 относятся к комплекту «Вперед», а 2 – к комплекту «Назад» двухкомплектного преобразователя.

 

Таблица 1. Исходные данные

Тип двигателя	Д 806
Номинальная мощность двигателя PН, кВт	32
Номинальное напряжение двигателя UН, В	220
Время цикла tЦ, с	40
Время перегрузки tП, с	1,5
Время установившейся нагрузки tУ, с	10
Время паузы между выпрямительным и инверторным режимом t0, с	7
Номинальный ток двигателя IН, А	165
Отношение тока перегрузки к номинальному току двигателя IП/IН	2,1
Отношение установившегося тока к номинальному току двигателя IУ/IН	0,9
Активное сопротивление якоря rЯ, Ом	0,0532
Индуктивность якоря двигателя LЯ, мГн	3,9
Частота вращения n, об/мин	980

 

Для упрощения расчётов принято:

I_ПВ1=I_ПИ2=I_П; I_УВ1=I_У; I_ПВ2=I_ПИ1=0,6^.I_П; I_УВ2=0,6^.I_У

t_ПВ1=t_ПВ2=t_ПИ1=t_ПИ2=t_П; t_УВ1=t_УВ2=t_У.

Опорное напряжение в системе управления линейное (пилообразное).

Проектирование преобразователя выполнить при следующих технических условиях:

а) Номинальное линейное напряжение сети U_СН = 380 В;

б) Колебания напряжения сети ± 10%;

в) номинальное напряжение на двигателе должно быть обеспечено при установившемся токе нагрузки I_У и допустимых колебаниях напряжения сети;

г) схема выпрямления – трёхфазная мостовая;

д) коэффициент пульсаций тока q при токе установившейся нагрузки I_У не более 2% ;

е) температура окружающей среды T_а = +40° C; охлаждение воздушное (естественное и принудительное);

ж) амплитуда опорного напряжения в системе импульсно-фазового управления 10 В.