opt грг
.docxМинистерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический
университет им. Г.И. Носова»
Институт энергетики и автоматизированных систем
Кафедра электроники и микроэлектроники
Расчётно-графическая работа
По курсу «Основы преобразовательной техники»
По теме: «Расчет управляемого вентильного преобразователя
зависимого инвертора»
Вариант №18
Выполнила: ст. гр. АПБ-12-1 Кунусбаева А.М.
Проверил: к.т.н., профессор Петушков М.Ю.
Магнитогорск - 2015
1.1 Задание для расчётно-графической работы.
Рассчитать зависимый инвертор, работающий на активно-индуктивную нагрузку, со следующими исходными параметрами:
-
Обосновать выбор схемы преобразователя и системы управления.
-
Построить временные диаграммы: при
-
Электрический расчёт схемы, который включает в себя выбор вентиля, трансформатора и элементов фильтра.
-
Рассчитать и построить внешние характеристики, регулировочные характеристики при номинальном токе, .
-
Оценка массы и габаритов преобразователя.
Задание №1. Выбираем трехфазную мостовую схему, так как она обладает рядом достоинств: 1) возможность отсутствия трансформатора при напряжении сети, соответствующем необходимому значению выпрямленного напряжения; 2) увеличение частоты пульсаций в два раза (300 Гц по сравнению со 150 Гц для трехфазной схемы с нулевым выводом) и уменьшение коэффициента пульсаций более чем в четыре раза, что уменьшает габаритные размеры и массу сглаживающего фильтра; 3) значительно лучшее использование вентилей по напряжению, что позволяет получать высокие выпрямленные напряжения.
Рисунок 1 – Схема зависимого мостового инвертора
Задание № 2. Построить временные диаграммы: при
Для упрощения построений примем, что
Ниже приведены временные диаграммы при
Рисунок 2 – Временная диаграмма
Рисунок 3– Временная диаграмма
Рисунок 4– Временная диаграмма тока
Задание № 3. Электрический расчёт схемы, который включает в себя выбор вентиля, трансформатора и элементов фильтра.
1) Исходные параметры выпрямителя, согласно варианту представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Исходные параметры
Id, A |
Ud, B |
Dr, B |
Кg, % |
Кп |
Ксх |
200 |
150 |
180 |
90 |
1,045 |
2,34 |
2) Выбор трансформатора:
a)Найдем максимально выпрямленное напряжение по формуле:
b) Выпрямленное и фазное напряжения вторичной обмотки трансформатора в трёхфазной мостовой схеме связаны между собой соотношением:
где Ud0 - среднее значение выпрямленного напряжения; U2ф - действующее значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора.
c) Действующие токи фаз вторичной и первичной обмоток трансформатора найдем по формуле:
где Id - среднее значение выпрямленного тока
d)Рассчитаем мощность трансформатора :
e) Расчётные мощности первичной и вторичной обмоток трансформатора одинаковы и равны типовой мощности трансформатора:
Воспользуемся соотношением:
Тогда имеем:
f) При выборе трансформатора в первую очередь смотрят на параметры и Исходя из полученных значений выбираем трансформатор ТСП-10/0,7-УХЛ. Трансформаторы серии ТСП, ТСЗП предназначены для питания комплексных тиристорных преобразователей электроприводов по трёхфазной мостовой и нулевой схемам выпрямления.
,I1=75A,P=0,47кв
1) Найдем максимально выпрямленное напряжение трансформатора:
2) Рассчитаем коэффициент трансформации трансформатора :
3) Найдем действующее значение тока во вторичной обмотке:
4) Полное сопротивление фазы трансформатора, приведённое к вторичной обмотке найдем по формуле:
где – напряжение короткого замыкания
5)Рассчитаем активное сопротивление трансформатора:
где – потери короткого замыкания;
m – число фаз
6)Найдем индуктивность фазы трансформатора по формуле:
где ZТ – полное сопротивление фазы трансформатора, приведенное к вторичной обмотке;
RТ – активное сопротивление фазы трансформатора;
m – число фаз обмотки трансформатора;
XТ – индуктивное сопротивление фазы трансформатора;
LТ – индуктивность фазы трансформатора.
Задание №4. Для выбора тиристоров необходимо учитывать номинальные значения выбранного трансформатора.
В преобразователе используем тиристоры серии ТО132-40-8.
Выбрав тиристоры и определив индуктивность вторичной обмотки трансформатора необходимо уточнить значение
Рассчитаем угол коммутации:
1) Сопротивление фазы трансформатора на нагрузке найдем по формуле:
5)Рассчитаем сопротивление на нагрузке трансформатора:
6)Найдем индуктивность фазы трансформатора по формуле:
Рассчитаем RC – фильтр, рассчитанный на частоту 300 Гц
Рисунок 5 – RC – фильтр, рассчитанный на частоту 300 Гц
Зависимость внешней характеристики от номинального тока представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 - Зависимость внешней характеристики от номинального тока
Регулировочная характеристика выпрямителя с углом управления 30°представлена на рисунке 7.
Рисунок 7 – Регулировочная характеристика выпрямителя
Коэффициент полезного действия
Рисунок 8- Зависимость КПД от выпрямленного тока
Задание №5.Оценка массы и габаритов преобразователя.
Таблица 3 – Определение массогабаритных показателей
Наименование |
Вес, кг |
Количество |
Трансформатор ТСП-10/0,7-УХЛ |
85 |
1 |
Тиристор ТО132-40-8. |
0,096 |
6 |
Радиатор О271-110 |
1,570 |
6 |
Итого: |
95,201 |
Массогабаритные показатели устройства находим примерно из массогабаритных показателей его составляющих. Так трансформатор весит примерно 85кг, тиристор 96гр, т.к. их 6, то вместе 576гр, резистор 25 гр, катушка 110гр, на провода и схемы управления тиристорами отпустим 100гр, итого примерный вес устройства составит 85,701 .Также можно учесть 6 радиаторов (О-271-110) для каждого тиристора, вес которых составляет примерно 9,5кг. Итого масса выпрямителя составляет 95,201 кг. Размеры данного устройства: Размер трансформатора: длина 625 мм, высота 325 мм, ширина 305 мм.