Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего
Профессионального Образования
Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Г.И. Носова
Институт - Энергетики и автоматики
Кафедра - АЭПи М
Специальность - Электропривод и
автоматизация промышленных
установок и технологических
комплексов
КУРСОВАЯ РАБОТА
Студента: Ручкина Максима
На тему: «Проектирование тиристорного преобразователя»
Руководитель курсовой работы: к.т.н.,доцент Мерзляков Ю.В.
Студент
2012г.
Магнитогорск 2012
Оглавление
Введение 2
Технические условия на разработку 3
Технические данные двигателя 3
Проектирование тиристорного преобразователя 4
Выбор тиристорного преобразователя 4
Выбор силового трансформатора 5
Выбор тиристоров. Расчет силового модуля 7
Расчет индуктивности и выбор сглаживающего дросселя 11
Выбор СИФУ. Расчет фазовых характеристик 12
Расчет и построение регулировочных Еd=f(Uу) и внешних Ud=f(Id)
характеристик реверсивногo тиристорного преобразователя 19
Расчет энергетических характеристик реверсивного тиристорного преобразователя 23
Защита тиристорного преобразователя 28
Разновидности и причины аварийных режимов 28
Требование к защите 29
Выбор защитных аппаратов 30
Заключение 37
Список использованных источников 38
Введение
Выпускаемые отечественной промышленностью полупроводниковые неуправляемые и управляемые вентили позволяют создавать компактные, малогабаритные статические преобразователи тока, которые находят широкое применение в промышленности, на железнодорожном и городском транспорте, самолетах и т.п. Различные выпрямители используются для возбуждения электрических машин, для питания якорей двигателей в системах электропривода постоянного тока, электролизных установок в химической промышленности и цветной металлургии и для многих других потребителей народного хозяйства нашей страны.
Автоматизированный электропривод выполняется в виде комплектного устройства, состоящего из регулируемого источника питания двигателя и системы управления приводом. В качестве регулируемого источника питания в этих устройствах применяются тиристорные агрегаты, которые по сравнению с другими преобразователями обладают существенными технико-экономическими преимуществами: высоким к. п. д., компактностью, отсутствием подвижных контактов и вращающихся масс, отсутствием таких токсичных материалов, как ртуть, постоянной готовностью к работе, широким температурным диапазоном работы, высокой надежностью и удобством в эксплуатации.
Однако не только рациональная конструкция и высокое качество изготовления определяют надежность работы тиристориых агрегатов на объекте. Решающим условием надежности, в значительной степени зависящим от обслуживающего персонала, является поддержание качественных показателей, достигнутых на заводе, на должном уровне при эксплуатации.
Технические условия на разработку
В качестве нагрузки тиристорного преобразователя применен двигатель постоянного тока зависимого возбуждения типа 2ПН315ЬГУХЛ4, сеть трехфазная переменного тока 380В, режим работы электропривода - реверсивный.
Технические данные двигателя
шические данные двигателя 2ПНЗ15ЬГУХЛ4 представлены в таблице 2.1.
N п/п |
Наименование |
Ед. изм. |
Величина |
1 |
Номинальная мощность, Рн |
|
|
2 |
Номинальное напряжение,Uн |
|
|
3 |
Номинальный ток якоря, IН |
|
|
4 |
Частота вращения, - номинальная, nн -максимальная, nmах |
|
|
5 |
КПД, |
|
|
6 |
Сопротивление обмоток при 15° С - якоря, rя Ом 0,0082 - добавочных полюсов, rдп Ом 0,0045 - обмотки возбуждения, rв |
|
|
Таблица 2.1. Технические данные двигателя 2ПНЗ15ЬГУХЛ4
Номинальный ток якоря, IН найдем из выражения I = .
3. Проектирование тиристорного преобразователя
3.1. Выбор тиристорного преобразователя
Для заданной мощности Рн, напряжения 11Н, тока 1Н, перегрузочной способности = 2,5 наиболее
целесообразной схемой выпрямления является трехфазная мостовая схема с питанием от сети переменного тока 380 В., реакторный вариант; преобразователь реверсивный по встречно-параллельной схеме с раздельным управлением вентильными группами.
При определении номинальных значений выпрямленного напряжения и тока необходимо обеспечить:
Udн>Uн
Idн≥Iн
и учесть
Idн≥Iн*λдв/λmn
Этим условиям отвечает тиристорный преобразователь со следующими номинальными данными:
Udн= 230 В. > Uн = 220 В.
Idн == 624,2 А.
где λтп - 2,25 - перегрузочная способность тиристорного преобразователя в течение 10 с.
Расчетным данным удовлетворяет тиристорный преобразователь из серии КТЭ на Idн = 800 А.,
Udн = 220 В.
3.2. Выбор силового трансформатора
Максимально расчетное значение выпрямленной ЭДС Ed0 в режиме непрерывного тока определяется по формуле:
Uh - номинальное значение напряжения на двигатели:
IН - номинальное значение выпрямленного тока преобразователя;
αmin - минимальный угол регулирования:
αmin =15÷20°-если особых требований в отношении динамических показателей электропривода не предъявляется;
ΔU - падение напряжения на тиристоре;
ав- коэффициент, учитывающий число коммутаций фазы за период;
в, ст, d - расчетные коэффициенты;
Kсет - коэффициент, учитывающий индуктивность сети переменного тока;
Kсет =1.0÷1,2 - при проектировании маломощных и средней мощности -электроприводов;
eк% -напряжение короткого замыкания;eк% =5÷10%;
ΔРм%- потери; ΔРМ% = 1÷3%;
ΔUс%- возможные колебания напряжения сети; ΔUс%=5%.
схема выпрямления |
Kcx |
aв |
в |
ст |
d |
Kп |
трехфазная мостовая |
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.2. Расчетные коэффициенты схемы выпрямления
Вторичное линейное напряжение трансформатора:
Расчетная мощность трансформатора:
где Kп=1,045 - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (трехфазная мостовая). На основании значений расчетной мощности, требуемого первичного и вторичного напряжений выбирается трансформатор из серии сухих типа ТСЗП-250/0,7УЗ с техническими данными, приведенными в таблице.
Максимальное значение выпрямленной ЭДС Еdo при α = 0:
где U2л - линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора при соединении в звезду. Коэффициент трансформации трансформатора:
Первичный линейный ток:
Технические данные трансформатора
Тип трансформатора, схема и группа соединения |
Sн, кВА |
Номинальное напряжение |
Номинальный ток |
ek |
Ia |
Потери, Вт | ||||||||
U1л,В |
U2л,В |
U1dн,В |
I2л,А |
Idн,А |
% |
% |
ΔPxx |
ΔPкз | ||||||
|
220 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полное сопротивление фазы трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке:
Активное сопротивление обмоток трансформатора:
Индуктивное сопротивление фазы трансформатора:
Индуктивность трансформатора: