курсач по силовуй. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования нижегородский государственный технический университет

• Название: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования нижегородский государственный технический университет
• Дата: 16.12.2021
• Размер: 0.78 Mb.
• Имя файла: курсач по силовуй.docx
• Тип: Пояснительная записка; #306358
• страница: 3 из 4

КП – СЭ – НГТУ – 18ЭМС – 000 – 21


Так как серийно такие реакторы не выпускаются, необходимо спроектировать два специальных насыщающихся реактора со следующими параметрами:
-

-

Активное сопротивление R_ур можно принять равным:

,









где - сопротивление якоря двигателя.


КП – СЭ – НГТУ – 18ЭМС – 000 – 21


5 Расчёт параметров и выбор сглаживающего реактора
Для уменьшения пульсации тока ВП и сужения зоны прерывистых токов в якорную цепь двигателя включают сглаживающий реактор.

При расчёте следует выбирать значение угла регулирования соответствующее номинальному режиму, которое приближённо может быть определено из выражения:

,

.
Амплитуда основной гармоники выходного напряжения ВП U_d1m, В, равна

,

где – кратность пульсаций выходного напряжения.


Допустимое относительное действующее значение основной гармоники выходного тока ВП: .

Требуемая величина индуктивности якорной цепи L_d, Гн, определяется из формулы:

,

.
Индуктивность обмотки якоря двигателя L_a, Гн, определяется как



где = 0.5 - коэффициент для компенсированных машин;

- число пар полюсов.
.


КП – СЭ – НГТУ – 18ЭМС – 000 – 21


Индуктивность сглаживающего реактора L_сгл, Гн, равна

,

.
Так как величина L_СГЛ получилась отрицательной, то сглаживающий реактор не требуется.



КП – СЭ – НГТУ – 18ЭМС – 000 – 21


6 Расчёт элементов защиты вентильного преобразователя

Наиболее чувствительными элементами силовой части ВП являются полупроводниковые вентили. Они требуют защиты от токов перегрузки и от перенапряжения, так как имеют относительно небольшую перегрузочную способность по этим параметрам.
6.1 Защита от аварийных токов
Защита ВП от внутренних коротких замыканий обеспечивается плавкими предохранителями путём согласования их времятоковых характеристик с времятоковыми характеристиками вентилей. При этом для любого момента времени допустимый ток вентиля должен быть более тока срабатывания защиты , то есть:

;



где -значение ударного тока вентиля при длительности перегрузки; - длительность перегрузки.

.

По справочнику [3] выбираем быстродействующий предохранитель ПП57-3127 с током плавкой вставки равным:

Выбираем автоматический выключатель QF1, подключающий преобразовательный трансформатор к сети, по напряжению и по току первичной обмотки. Подходит выключатель АЕ2026-10H с номинальным током расцепителя 10 А[11].

𝐼𝑄𝐹1 = 𝐼1 = 9.129 (А) (6.3)

– номинальный ток выключателя Iн = 16 (A);

– номинальное напряжение выключателя Uн = 380 (В);

– уставка тепловых расцепителей Iуст = 10 (A).

Автоматический выключатель QF2, для подключения двигателя к цепи, выбираем двухполюсный, с номинальным током расцепителя равный номинальному току и напряжению двигателя. Подходит BA19-29 с номинальном током расцепителя 20 А [12].

Ток через автоматический выключатель QF2, установленный между двигателем и преобразователем, определяем по формуле:

𝐼𝑄𝐹2 = 𝐼𝑑н = 18.428 (А) (6.4)

– номинальный ток выключателя Iн = 20 (A);

– номинальное напряжение выключателя Uн = 220 (В);


КП – СЭ – НГТУ – 18ЭМС – 000 – 21

– уставка тепловых расцепителей Iуст = 20 (A).

6.2 Защита от перенапряжений
При коммутациях и аварийных режимах на вентиль действуют кратковременные, периодические и однократные перенапряжения, для ограничения которых применяют специальные защитные устройства.

Для защиты вентилей от внешних перенапряжений, возникающих при включении и отключении преобразовательного трансформатора, применяют вспомогательный диодный выпрямитель, нагруженный на RC контур.

Параметры элементов определяются по формулам:

, (6.7)

где - величина тока холостого хода ближайшего по мощности трансформатора в процентах.

(6.8)

(6.9)

Используя приведённые зависимости и подставив в них известные величины, получим:

. (6.10)

Сопротивление резисторов в защитном мосту:

; (6.11)

. (6.12)

Мощности резисторов в защитном мосту:

(6.11)

. (6.13)

Используя эти данные выбираем резисторы:

- резистор C1-4 ; ;

- резистор C2-23 ; ;

- конденсатор К73П-2 ( ;

Для защиты вентилей от коммутационных перенапряжений, вызванных накоплением носителей в полупроводниковой структуре, параллельно вентилям включают защитные RC цепочки, параметры которых выбирают в пределах:


Принимаем следующие значения:




КП – СЭ – НГТУ – 18ЭМС – 000 – 21


Расчётная мощность резистора :

. (6.14)

Выбираем следующие элементы по [4], [5]:

Исходя из рассчитанных параметров, выбираем

- конденсатор К73-16 ; ;

- резистор TBO ; .

Диоды для вспомогательного выпрямителя выбираются аналогично вентилям основного выпрямителя по максимальному току, протекающему

через выходную цепь вспомогательного выпрямителя. Этот ток можно найти, зная ЭДС преобразователя и сопротивление выходной цепи в момент, когда оно минимально и равно R1:
.
Тогда максимальный ток, протекающий через выходную цепь вспомогательного выпрямителя равен

.

По рассчитанным параметрам находим из источника [2] диод Д112-10 с паспортными данными: .


КП – СЭ – НГТУ – 18ЭМС – 000 – 21


7 РАСЧЕТ ВНЕШНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕНТИЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИВОДА
7.1 Внешние характеристики вентильного преобразователя
Поскольку управление исследуемого вентильного преобразователя совместное, то из-за уравнительного тока, протекающего между анодной и катодной вентильными группами, режима прерывистого тока в работе ВП не будет.

Запишем уравнение внешней характеристики ВП:

, (7.1)

где Xm- приведённое к вторичной обмотке индуктивное сопротивление рассеяния трансформатора, равное

(Ом) (7.2)

Подставляя численные значения получим в (7.1) получим



Формула (7.1) при условии  = const представляет собой аналитическое выражение внешних характеристик.

Угол управления, соответствующий номинальному режиму, можно найти из выражения (7.1.1), подставив в него значения номинального напряжения и тока:

αн = arccos =

= arccos( ) = 32˚ (7.3)

Углы управления, используемые при построении графиков (таблица 7.1)

Таблица 7.1- Углы управления

0о	32 о	60о	90о	120о	148о	180о

Диапазон изменения тока:


Для построения внешних характеристик задаемся углами управления α и значениями тока нагрузки и по (7.1) рассчитываем значения . Достаточно двух точек для каждой прямой.

Расчет внешних характеристик

Подставляя в (7.1)



КП – СЭ – НГТУ – 18ЭМС – 000 – 21

Полученные данные заносим в таблицу 7.2

Таблица 7.2

	α=0°	α=32°	α=60°	α=90°	α=120°	α=148°	α=180°
	269.5	229.19	134.095	0.215	133.72	228.1	269.5

КП – СЭ – НГТУ – 18ЭМС – 000 – 21

8 РАСЧЕТ ОГРАНИЧИТЕЛЬНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕНТИЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНОГО УГЛА ИНВЕРТИРОВАНИЯ ПРИ I_d=I_дн
При работе ВП в инверторном режиме система управления должна ограничивать величину минимального угла инвертирования для предотвращения опрокидывания инвертора. Это ведёт к ограничению тока нагрузки I_d в зависимости от величины напряжения U_d преобразователя, определяемое ограничительной характеристикой



где - угол, учитывающий асимметрию импульсов управления;

- время выключения тиристора;

- угол выключения тиристора.

Минимальное значение угла инвертирования , определяемое путём совместного решения уравнений, описывающих внешнюю и ограничительную характеристики ВП, с учётом возможного снижения напряжения питающей сети, рассчитывается по формуле:

, (9.2)

Подставив в выражение (9.2) исходные данные, получим

значение угла инвертирования при номинальном режиме:



В

267.208 В

В

= 249.318 В