MU_k_PZ_SE

ƮЛ=R·C

Выбираем емкость в соответствии с рекомендациям в 1мкФ на напряжение 500В типа МБП-1.0-500±10%

Рассчитываем величину резистора

R = ƮД/ C R=(21,16·10-6)/(1·10-6)=21,16 Ом

По справочнику [1] выбираем резистор типа ПЭВ-5-25±10% .

Определяем мощность, рассеиваемую на резисторе.

P= Uпр.max2· Ʈ / (R ∙ T)

где Т – период повторений напряжений сети P = 418,82 · 5,29 · 10-6 / (13 · 0,02) = 3,56 Вт

В соответствии с выполненными расчѐтами производим спецификацию на выбранные элементы схемы.

Таблица 3 - Элементная база

№	Позиция	Тип по ГОСТ	Количество
1	Тиристоры	Т-100-5-323	6
2	Резисторы	ПЭВ-5-25±10%	6
3	Конденсаторы	МБП-1.0-500±10%	6
4	Трансформаторы	ТМ-100Т	1

2.Расчет регулировочной характеристики.

Так как упровляемый выпрямитель работает на электропривод постоянного тока ( т.е. Rн, Lн →∞), то для расчета регулировочной характеристики воспользуемся зависимостью из справочника.

Ud =							∫	2ɸ ( )		=	√				*	(			)	(			)+=
=	√					·		= Ud0∙
Ud		= Ud0∙
где Ud0 – выпрямленное напряжение на нагрузке для неуправляемого
выпрямителя.
Расчет сводим в табл. 4.
Таблица 4 - регулировочная характеристика
	α,							0		30						45				60		90
гр.эл.
								1		0,866						0,707				0,5		0

В соответствии с таблицей строим график.

Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя при Rн, Lн →∞.

21

Ud'=

Рисунок 8 - Регулировочная характеристика

2.Расчет нагрузочной характеристики.

Нагрузочная характеристика управляемого выпрямителя - это зависимость выпрямляемого напряжения на нагрузке от тока, протекающего через нагрузку, при постоянном угле регулирования α. (Ud=(fd)| α=const).

– ( A · Uk[%])/100· Id'

где Ud'=Ud/Udн – относительное падение напряжения на нагрузке Id'= Id / Idн – относительный ток нагрузки

Uk[%] – напряжение короткого замыкания трансформатора (составляет

около 1-2% от Uсети)

α – угол регулирования А – коэффициент, характеризующий кратность падения напряжения на

стороне выпрямляемого ток по отношенью Uk[%]. А = 0,5

Рисунок 9 - Нагрузочная характеристика управляемого выпрямителя.

22

К энергетическим показателям управляемого выпрямителя относят выпрямители λ – коэффициент мощности и η – КПД.

λ = К ∙ ( )

где K – коэффициент формы тока, равный 3/π=0,955;

γ – угол коммутации (γ чуть больше времени включения тиристора, поэтому им пренебрегают);

α – угол регулирования; λ = 0,955 · 0 = 0,955

η = ηтр. · ηв.с.

где ηтр. – КПД трансформатора, равный 0,96; ηв.с. – КПД выпрямительной схемы;

ηв.с = Рd / (Рd + ∆ Рвен+∆ Рс.у.)

где Рd = Id · Ud – потери в нагрузке;

∆Рвен – потери в вентилях;

∆Рс.у – потери в системе управления;

∆Рвен = m · ∆Ua · Iв,

где m – число вентилей в схеме;

∆Ua – падение напряжения на открытом вентиле ( мало, по сравнению с напряжением питающей сети, поэтому им пренебрегают).

Iв – средний ток в вентиле

∆Рс.у = (0,5 ÷ 3)% · Рd; Рd = 180· 400 = 7200 Вт;

∆Рвен=6·66,6= 399,6 Вт ≈ 400Вт;

∆Рс.у = 0,03 · 92000 = 2160 Вт;

ηв.с= 72000/(72000+400+2760) = 0,957;

η = 0,96 · 0,957 = 0,918

23

	Варианты заданий к практическому занятию
	Таблица 5 -	Варианты заданий
№ п/п	Напряжение		Номинальный	Длительно	Максимальный	Номинальное
	питающей сети,		выпрямленный	допустимый	ток, А	выпрямленное
	В		ток, А	выпрямленный		напряжение, В
1	190		25	32	50	230
2	200		50	63	100	460
3	220		75	93	150	230
4	380		100	125	200	460
5	190		125	156	250	230
6	200		150	188	300	460
7	220		175	218	350	230
8	380		200	250	400	460
9	200		25	32	50	460
10	220		50	63	100	230
11	190		75	93	150	460
12	380		100	125	200	230
13	380		125	156	250	460
14	190		150	188	300	230
15	380		175	218	350	460
16	200		200	250	400	230
17	190		50	63	100	230
18	220		100	125	200	460
19	200		125	156	250	230
20	380		150	188	300	460
21	200		175	218	350	230
22	190		75	93	150	460
23	380		200	250	400	230
24	220		100	125	200	460
25	200		150	188	300	230

24

Контрольные вопросы

1.По каким признакам классифицируются выпрямители?

2.Какова структурная схема выпрямителя и почему она может упрощаться?

3.Какие возможны вида нагрузок выпрямителя?

4.Какие схемы применяются для выпрямления однофазного

тока?

5.Как работают однофазные схемы выпрямления?

6.Назовите основные величины, используемые при описании работы выпрямителей.

7.Какие допущения принимаются при анализе схема выпрямления?

8.Каковы частота пульсации в изучаемых схемах?

9.Как определяются основные соотношения между токами и напряжениями в схемах выпрямления?

10.Почему для вентилей определяются среднее и амплитудное значения тока, а для трансформатора действующее?

11.Как учитывается неидеальность вентилей и трансформатора?

12.Что такое внешняя характеристика?

13.Сравните однофазные схемы выпрямления по основным показателям.

14.Какие схемы применяются в многофазных выпрямителях?

15.Как работают многофазные схемы выпрямления?

16.Покажите контур прохождения тока в каждой из изученных

схем.

17.Как и зачем строятся временные диаграммы токов и напряжений?

18.Почему и как влияет характер нагрузки на форму токов и напряжений в схемах выпрямления?

19.Как возникает поток вынужденного намагничивания?

20.Методы борьбы с потоком вынужденного намагничивания.

21.Что и как уравнивает уравнительный реактор?

22.Сравните многофазные схемы выпрямления по основным показателям.

23.Укажите области применения различных схем выпрямления.

24.Чем отличаются режимы работы выпрямителя?

25.Что такое угол проводимости вентилей?

25

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №4

Расчет трехфазного инвертора

1.Общие положения

Инвертирование - это преобразование постоянного тока в переменный. 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 управляемых вентилей или устройств искусственной коммутации. При этом частота на выходе АИ определяется частотой управления, а напряжение — параметрами нагрузки и системой регулирования.

Наиболее часто ведомые инверторы применяются, когда нужно отдать механическую энергию, запасенную в маховых массах электродвигателя и рабочей машины, обратно в сеть. Торможение электропривода, осуществляемое таким образом, является наиболее энергетически эффективным. 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 установках. Они являются основной частью преобразователей частоты.

2 Цель и программа работы

Цель работы - ознакомиться с методикой расчета элементов трехфазного инвентора.

Программа работы:

2.Ознакомиться с устройством, назначением и основными параметрами трехфазного инвентора.

3.Ознакомиться с основными положениями расчетов элементной

базы

трехфазного инвентора

Пример

Расчѐт инвертора с двухступенчатой пофазной коммутацией.

Исходные данные: линейное напряжение	на нагрузке	;
активное сопротивление нагрузки	; индуктивность нагрузки
26

	; выходная частота f=200 Гц; напряжение источника
питания	; 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

трансформатора:

.

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:

.

10.Максимальный ток через тиристоры:

(	)(	)	(				)(	)	,

27

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
конденсаторе в режиме холостого хода:
						√
где	и r – соответственно эквивалентные добротность
контура коммутации и сопротивление потерь.
На практике возможные напряжения										(являющегося также
начальным значением U(0) перед коммутацией рабочих тиристоров)
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

конденсатора	для частот f > 100 Гц:

Принимаем .

19. Определяем коэффициент ε для применяемого в схеме коммутирующего узла:

28

( )	.

20. Критическое (предельное) значение коэффициента нагрузки 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:

( )

.

29.Действующее значение тока коммутирующего дросселя:

(	)					( ) ( )
			√				(	)√ √
√

29

√

(

(

)

√

)√

(

√

.

По

среднему

току

и

максимальному прямому и обратному напряжению

,

где

(

) – коэффициент

запаса по

току;

(

) – коэффициент запаса по

напряжению, выбираем рабочие тиристоры VS1…VS6 типа ТК-40-2 с

естественным охлаждением

(

А;

В).

Аналогично выбираем коммутирующие тиристоры VS7…VS12 и

обратные диоды VD1…VD6 типов Т2-10-3; (

А;

В) и Д232 (

А;

В).

В качестве коммутирующих конденсаторов выбираем конденсаторы типа К73-11А-250-0,1 на номинальное рабочее напряжение 250 В и номинальной ѐмкостью 0,1 мкФ.

Трансформатор, коммутирующий дроссель и источник питания, 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

резисторе при отводе избыточной энергии от конденсатора, определяется из соотношения:

( ) ( ) ( ) ( ) ,

где – частота следования коммутационных процессов.

Для расчѐта коммутирующих элементов исходными данными служат напряжение источника питания (или диапазон его изменения), а также ток , протекающий через тиристор и нагрузку к моменту начала коммутации. Расчѐт элементов LC начинают с определения или выбора начального напряжения на конденсаторе перед коммутацией U(0). Величину U(0) выбирают с учѐтом обеспечения возможно меньших напряжений на остальных элементах схемы инвертора, а в частности, на рабочих и коммутирующих тиристорах, так как напряжения на этих элементах зависят от U(0).

Для поддержания выбранного напряжения U(0) используются

30