Учебнометодическое пособие по учебной дисциплине Силовая преобразовательная техника
 Скачать 6.05 Mb.
|
|
- сформировать умение анализировать принцип действия трехфазного выпрямителя с нулевой точкой 2 Оснащение рабочего места: - методические указания по выполнению лабораторной работы, персональный компьютер, программа ElectronicsWorkbench. 3 Теоретические сведения Силовая электрическая схема трехфазного нулевого выпрямителя представлена на рисунке 3.1. Содержит три тиристора VS1-VS3, с помощью которых осуществляется управление выпрямленным напряжением, и трансформатор TV1, который используется для согласования параметров сети с параметрами нагрузки, а также для создания нулевой точки для подключения нагрузки. Рисунок 3.1– Трехфазный нулевой управляемый выпрямитель Временные диаграммы работы схемы на активно-индуктивную нагрузку представлены на рисунке 3.2. 140 Рисунок 3.2– Временные диаграммы работы трехфазного нулевого выпрямителя В данной схеме в каждый момент времени ток проводит только один тиристор, причем тот, который имеет наиболее высокий потенциал анода по отношению к катоду. Точка естественного открывания тиристоров сдвинута для каждого из них на угол 30 по отношению к моменту перехода через 0 соответствующего фазного напряжения. 4 Порядок выполнения работы 4.1 Изучить краткие теоретические сведения 4.2 Собрать схему трехфазного нулевого выпрямителя изображенную на рисунке 3.3. 4.3 Установить параметры элементов согласно варианту. В таблице 3.1 приведены варианты для выполнения работы. Таблица 3.1 - Варианты для выполнения работы Вариант R d , кОм 1 2 1 100 2 110 3 120 4 130 5 140 6 150 7 160 8 170 9 180 141 Продолжение таблицы 3.1 1 2 10 190 11 200 12 210 13 220 4.4Исследовать работу трехфазного нулевого выпрямителя. Зарисовать полученные осциллограммы. Сделать выводы. Рисунок 3.3 - Схема трехфазного нулевого выпрямителя 4.5Исследовать работу трехфазного нулевого выпрямителя (рисунок 3.4). Зарисовать полученные осциллограммы. Сделать выводы. Рисунок 3.4 - Схема трехфазного нулевого выпрямителя при работе на активную нагрузку 4.6Исследовать работу трехфазного нулевого выпрямителя при работе на активную нагрузку с использованием индуктивного фильтра (рисунок 3.5). Индуктивность фильтра подобрать такую, чтобы осциллограммы показывали цель использования фильтра. Зарисовать полученные осциллограммы. Сделать выводы. 142 Рисунок 3.5 - Схема трехфазного нулевого выпрямителя при работе на активную нагрузку с использованием индуктивного фильтра 4.7Исследовать трехфазный нулевой выпрямитель при работе на активную нагрузку с использованием Г – фильтра. Зарисовать полученные осциллограммы. 4.8 Имитировать работу схемы с обрывом цепи диода. Зарисовать полученные осциллограммы. Сделать выводы. 5 Содержание отчета 5.1 Название лабораторной работы и ее цели. 5.2 Схема трехфазного выпрямителя с нулевой точкой. Краткое описание работы данной схемы. 5.3 Исходные данные из таблицы 3.1 согласно своему варианту. 5.4 Полученные осциллограммы при работе схемы на активную, активно индуктивную нагрузку, а также при подключении фильтра. 5.5 Выводы о проделанной работе. 6 Контрольные вопросы 6.1Покажите на схеме трехфазного нулевого неуправляемого выпрямителя путь протекания тока через нагрузку. 6.2 Сформулируйте назначение трансформатора в схеме трехфазного нулевого выпрямителя. 6.3 Перечислите достоинства и недостатки трехфазной нулевой схемы выпрямления. Литература 1 Гельман, М.В. Преобразовательная техника. Полупроводниковые приборы и элементы микроэлектроники: Учебное пособие/М.В.Гельман.-Челябинск: Изд-во ЮурГУ, 2000. 2 Розанов, Ю.К. Силовая электроника: учебник для вузов/Ю.К. Розанов, М.В. Рябчицкий, А.А Кваснюк.-М.:Издательский дом МЭИ, 2007. 143 Лабораторная работа №4 Исследование трехфазного мостового выпрямителя 1 Цель работы: - сформировать умение анализировать принцип действия трёхфазного мостового выпрямителя - изучить регулировочные характеристики трехфазного управляемого выпрямителя - экспериментально исследовать работу трехфазного управляемого выпрямителя на активную и двигательную нагрузку - приобрести навыки в сборке и настройке схемы изучить безопасные методы работы на лабораторном стенде 2 Оснащение рабочего места: лабораторный стенд методические указания по выполнению лабораторной работы 3 Теоретические сведения Выпрямителем называется статический преобразователь электрической энергии переменного тока в постоянный ток. По числу фаз питающей сети переменного тока выпрямители бывают однофазные и трехфазные. Для согласования трехфазного выпрямителя с сетью обычно применяют силовые трансформаторы. Схема трехфазного мостового выпрямителя изображена на рисунке 4.1. Данный выпрямитель содержит мост из шести диодов. Диоды VD1, VD3, VD5 катодную группу, а диоды VD2, VD4, VD6 – анодную. В этом выпрямителе в каждый момент времени ток в нагрузочном резисторе идвух диодах появляется тогда, когда к этим диодам приложено наибольшеенапряжение. В интервале времени tl -t2 ток возникает в цепи: диод VD1 -нагрузочный резистор Rh - диод VD4, так как к этим диодам приложено линейное напряжение Uab, которое в этот интервал времени больше других линейныхнапряжений. В интервале времени t2 -t3 открыты диоды VD1, VD6 так как в этовремя к ним приложено наибольшее линейное напряжение Uac. Во все интервалы времени токи в нагрузке имеют одно и тоже направление. 144 Рисунок 4.1 – Схема трехфазного мостового выпрямителя На рисунке 4.2 изображены временные диаграммы напряжений и токов рассматриваемого выпрямителя. Рисунок 4.2 – Временные диаграммы напряжений и токов в схеме трехфазного мостового выпрямителя Среднее значение выпрямленного напряжения в рассматриваемом выпрямителе в 2 раза больше, чем в выпрямителе с нейтральным выводом. 145 Среднее значение выпрямленного напряжения𝑈 𝑑 , В рассчитывается по формуле 𝑈 𝑑 = 2,34𝑈 2 , (4.1) где 𝑈 2 - напряжение вторичной обмотки трансформатора, В. Среднее значение выпрямленного тока 𝐼 в.ср , А рассчитывается по формуле 𝐼 в.ср = 𝐼 3 , (4.2) Максимально обратное напряжение на каждом закрытом диоде 𝑈 обр.𝑚 , В определяется по формуле 𝑈 обр.𝑚 = √2 ∙ √3𝑈 2 = √6𝑈 2 (4.3) Данная схема выпрямителя обладает наилучшим коэффициентом использованиямощности трансформатора, наименьшим обратным напряжением на диоде и высокой частотой пульсации выпрямленного напряжения, отсутствиемподмагничивания сердечника трансформатора постоянным током. К недостаткам относится большое количество используемых диодов. На рисунке 4.3 приведена регулировочная характеристика трехфазного мостового выпрямителя при его работе на активную и активно-индуктивную нагрузку. 1 – регулировочная характеристика при активной нагрузке; 2 – регулировочная характеристика при активно-индуктивной нагрузке Рисунок 4.3 – Регулировочные характеристика трехфазного мостового управляемого выпрямителя 4 Порядок выполнения работы 4.1Изучить краткие теоретические сведения об однофазных управляемых выпрямителях. 4.2 Собрать схему подключения однофазного управляемого выпрямителя к сети переменного тока (рисунок 4.4) 146 Рисунок 4.4 – Схема подключения трехфазного управляемого выпрямителя к сети переменного тока 4.3 Собрать схему подключения напряжения задания для трехфазного управляемого выпрямителя (рисунок 4.5) Рисунок 4.5 – Схема подключения напряжения задания для трехфазного управляемого выпрямителя 4.4 Исследовать работу трехфазного управляемого выпрямителя на активную нагрузку. 4.4.1 Собрать схему подключения активной нагрузки на выход трехфазного управляемого выпрямителя (рисунок 4.6) Рисунок 4.6 – Схема подключения активной нагрузки на выход трехфазного управляемого выпрямителя 147 4.4.2 Подключить стенд к трехфазной сети (включить три автоматических выключателя, расположенных в левой нижней части стенда – надпись «Сеть»). Перед включением стенда необходимо убедиться, что все тумблеры, управляющие включением преобразователей, находятся в положении «выключено», а также на панели стенда присутствуют только необходимые для проведения данного опыта перемычки. 4.4.3 Задать трехфазный режим работы управляемого выпрямителя, для этого установить тумблер в положение «Трехфазный» (тумблер в нижней части панели стенда, в окошке «Угол управления, град.»). 4.4.4 Включить управляемый выпрямитель (тумблер в нижней части панели стенда, в окошке «Угол управления, град.» перевести в положение «Вкл.»). 4.4.5 Измерить среднее значение выпрямленного напряжения на выходе управляемого выпрямителя по вольтметру PV1, изменяя угол управления от 0 до 180 эл.град. (с помощью резистора задания R18 в окошке «Угол управления, град.») (данные занести в таблицу 4.1). 4.4.6По завершении исследования вывести резистор R18 в начальное положение, отключить управляемый выпрямитель (тумблер в нижней части панели стенда, в окошке «Угол управления, град.» перевести в положение «Выкл.»), отключить автоматические выключатели, расположенные в левой нижней части стенда – надпись «Сеть» 4.5 Исследовать работу трехфазного управляемого выпрямителя на двигательную нагрузку. В качестве двигательной нагрузки используется двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, якорь которого включается на выход однофазного управляемого выпрямителя, а обмотка возбуждения получает питание от широтно-импульсного преобразователя (ШИП). Паспортные данные ДПТ НВ Тип – ПЛ-062 Номинальный КПД – 61 % Номинальная мощность – 120 Вт Номинальное напряжение – 220 В Номинальный ток якоря – 0,95 А Частота вращения – 3000 об/мин Номинальный ток возбуждения – 0,18 А 4.5.1 Собрать схемы в соответствии с п. 4.2 и п. 4.3, или, при собранной схеме, убедиться в правильности подключения трехфазного управляемого выпрямителя к питающей сети (см. рисунок 4.4) и напряжения задания (см. рисунок 4.5). 4.5.2 Собрать схему подключения ШИП к трехфазной сети переменного тока (рисунок 4.7). 148 Рисунок 4.7 – Схема подключения ШИП к трехфазной сети переменного тока 4.5.3 Собрать схему подключения якоря двигателя на выход трехфазного управляемого выпрямителя (рисунок 4.8). Рисунок 4.8– Схема подключения якоря двигателя на выход трехфазного управляемого выпрямителя 4.5.4 Собрать схему подключения обмотки возбуждения к ШИП (рисунок 4.9). Рисунок 4.9 – Схема подключения обмотки возбуждения к ШИП 4.5.5 Собрать схему подключения напряжения задания для ШИП обмотки возбуждения (рисунок 4.10). Рисунок 4.10 – Схема подключения напряжения задания для ШИП обмотки возбуждения 149 4.5.6 Подключить стенд к трехфазной сети (включить три автоматических выключателя, расположенных в левой нижней части стенда – надпись «Сеть»). Перед включением стенда необходимо убедиться, что все тумблеры, управляющие включением преобразователей, находятся в положении «выключено», а также на панели стенда присутствуют только необходимые для проведения данного опыта перемычки. 4.5.7 Подключить релейно-контакторную схему управления (включить тумблер SA70). 4.5.8 С помощью магнитного пускателя K5 подключить ШИП, нажав кнопку SB74. 4.5.9 Включить ШИП возбуждения (тумблер в нижней части панели стенда, в окошке «Скважность (возбуждение), %») и резистором R22 установить номинальный ток возбуждения ДПТ НВ равный 0,18 А по прибору PA4. 4.5.10 Задать трехфазный режим работы управляемого выпрямителя (если он ранее не задан), для этого установить тумблер в положение «Трехфазный» (тумблер в нижней части панели стенда, в окошке «Угол управления, град.»). 4.5.11 Включить управляемый выпрямитель (тумблер в нижней части панели стенда, в окошке «Угол управления, град.» перевести в положение «Вкл.»). 4.5.12 Измерить среднее значение выпрямленного напряжения на выходе управляемого выпрямителя по вольтметру PV1, изменяя угол управления от 0 до 180 эл.град. (с помощью резистора задания R18 в окошке «Угол управления, град.») (данные занести в таблицу 4.1). 4.5.13 По завершении исследования вывести резистор R18 в начальное положение, отключить управляемый выпрямитель (тумблер в нижней части панели стенда, в окошке «Угол управления, град.» перевести в положение «Выкл.»), отключить ШИП, отключить автоматические выключатели, расположенные в левой нижней части стенда – надпись «Сеть». Снять установленные перемычки. Таблица 4.1 – Результаты исследований регулировочных характеристик трехфазного управляемого выпрямителя Нагрузка Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя активная U СР двигательная U СР После проведения экспериментальных исследований (см. п. 4.2-4.5) по 150 данным таблицы 4.1 построить регулировочные характеристики трехфазного управляемого выпрямителя при его работе на активную и двигательную нагрузки U d = f( ). 5 Содержание отчета 5.1 Название лабораторной работы и ее цели. 5.2 Схема трехфазного мостового управляемого выпрямителя. Краткое описание работы данной схемы. 5.3 Таблица 4.1, заполненная по результатам опытов. 5.4Регулировочные характеристика трехфазного мостового выпрямителя при активной и двигательной нагрузках. 5.6 Выводы о проделанной работе. 6 Контрольные вопросы 6.1 Приведите формулу определения среднего значения выпрямленного напряжения для трехфазного мостового выпрямителя. 6.2 Перечислите достоинства и недостатки рассматриваемого выпрямителя. 6.3 Объясните принцип действия схемы трехфазного мостового выпрямителя. 6.4 Назовите область применения трехфазных выпрямителей. Литература 1 Преображенский, В.И. Полупроводниковые выпрямители/В.И. Преображенский. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 136 с.: ил. 2 Розанов, Ю.К. Силовая электроника: учебник для вузов/Ю.К. Розанов, М.В. Рябчицкий, А.А Кваснюк.-М.:Издательский дом МЭИ, 2007. 3 Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод: Учебник для вузов/ В.В.Москаленко – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 416 с.: ил. 4 Основы автоматизированного электропривода: Учеб. пособие для вузов/ М.Г. Чиликин [и др.]. – М.: Энергия, 1974. – 568с.: ил. 151 Практическая работа №1 Проектирование схемы СИФУ и выбор СПП по току нагрузки 1 Цель работы: - спроектировать структурную схему СИФУ - рассчитать и выбрать СПП по току нагрузки для питания двигателя постоянного тока 2 Оснащение рабочего места: - методические указания по выполнению практической работы, справочная литература 3 Теоретические сведения 3.1 Структурная схема СИФУ Система импульсно-фазового управления (СИФУ) называется так, поскольку управляющий сигнал имеет форму импульса, а фаза этого импульса может регулироваться. Рассмотрим в качестве примера проектирование структурной схемы СИФУ с однофазным мостовым управляемым выпрямителем, представленной на рисунке 1.1. Рисунок 1.1 – Структурная схема СИФУ Типовыми блоками СИФУ являются: УС - устройство синхронизации обеспечивает связь с питающей сетью и согласование напряжений, их фильтрацию. УС отмечает переходы через ноль сетевого напряжения и формирует разрешающие сигналы, соответствующие положительным и отрицательным полупериодам сетевого напряжения. ГОН - генератор развертываемого напряжения формирует, в данном случае пилообразное опорное напряжениена основании входного сигнала,возвращаясь в исходное состояние в момент подачи импульсов . 152 НО - нуль-орган (компаратор) сравнивает на входе пилообразное напряжение с напряжением управления и в момент их равенства меняет свое выходное состояние. Компаратор К преобразует в фазовый сдвиг, т.е. угол а. ФДИ - формирователь длительности импульсов по переднему фронту сигнала формирует прямоугольные импульсы с длительностью, достаточной для надежного открывания тиристоров силового блока. РИ - распределитель импульсов управляется сигналами выхода УС и служит для распределения импульсов по тиристорам. ВФ1, ВФ2 выходные формирователи формируют открывающие импульсы по мощности, необходимой для надежною включения тиристоров, и обеспечиваю! потенциальную развязку СУ с силовым блоком. 3.2 Выбор силовых полупроводниковых приборов по току нагрузки Силовые полупроводниковые приборы (СПП) характеризуются широким рядом параметров, которые определяют их статические и динамические свойства. Основными из этих параметров, которые позволяют осуществить обоснованный выбор СПП для проектируемого преобразователя, являются коммутационные параметры (токи и напряжения). Выбор силовых вентилей заключается в сопоставлении параметров режима работы преобразователя с параметрами силового вентиля, которые назначены ему заводом-изготовителем и эти параметры носят название номинальных. Порядок выбора СПП по току для режима работы и условий охлаждения соответствующих номинальным заключается в следующем. Для выбора СПП рассчитывается номинальный ток нагрузки I Н , А по формуле , Н Н Н U P I (1.1) где Р Н – номинальная мощность двигателя, Вт (по заданию); U Н – номинальное напряжение на якоре двигателя, В (по заданию); Н – номинальный КПД двигателя (по заданию). Зная величину номинального тока якоря, можно рассчитать среднее I В.СР , А Фi К 2 Н В.СР I I , (1.2) где К фi коэффициент формы тока, принимаем К фi =1,57. также действующее I В.Д , А значение тока через вентили по формуле Фi К Н В.Д I I (1.3) Тиристоры выбираются по среднему значению тока через вентиль I TAVm , 153 А по формуле I TAVm К З.P.I К З.О I В.СР , (1.4) где К З.P.I – коэффициент запаса по рабочему току. Принимаем К З.P.I = 1,1; К З.О - коэффициент запаса, учитывающий отклонение условий охлаждения и режима работы вентиля от нормальных. Принимаем К З.О = 1,1. По справочнику [1] предварительно выбираем необходимый тиристор с нужным охладителем. 4 Порядок выполнения работы 4.1 Изучить теоретические сведения. 4.2 Спроектировать структурную схему СИФУ для выпрямителя (тип выпрямителя указывается преподавателем). 4.3 Выписать исходные данные из таблицы 1.1 согласно варианту. 4.4 Выполнить расчет и выбор СПП по току нагрузки. 4.5 Составить отчет о проделанной работе 4.6 Ответить на контрольные вопросы Таблица 1.1 – Варианты заданий 5 Содержание отчета 5.1 Название и цель практической работы. 5.2 Структурная схема СИФУ для выпрямителя согласно варианту. № п/п Тип двигателя Р ном , кВт U ном , В n ном ном , % Сопротивления обмотки при 15 С, Ом λ д J , кгм 2 R я ï ä R 1 2ПО132МУХЛ4 1,3 110 800 65,5 0,472 0,308 3 0,038 2 2ПО132МУХЛ4 1,3 220 800 66,5 1,88 1,39 3 0,038 3 2ПО132МУХЛ4 1,8 110 1000 70 0,346 0,224 3 0,038 4 2ПО132МУХЛ4 1,8 220 1000 64,5 1,38 1 3 0,038 5 2ПО132МУХЛ4 2,8 110 1500 75,5 0,14 0,094 2,5 0,038 6 2ПО132МУХЛ4 2,8 220 1500 76,5 0,601 0,454 2,5 0,038 7 2ПО132МУХЛ4 4,5 110 2200 75,5 0,067 0,049 2,5 0,038 8 2ПО132МУХЛ4 4,5 220 2240 76,5 0,271 0,204 3 0,038 9 2ПО132LУХЛ4 1,6 110 800 71 0,322 0,27 3 0,048 10 2ПО132LУХЛ4 1,6 220 750 71 1,57 1,06 3 0,048 11 2ПО132LУХЛ4 2,2 110 1000 74 0,22 0,196 3 0,048 12 2ПО132LУХЛ4 2,2 220 1000 75,5 0,88 0,64 3 0,048 13 2ПО132LУХЛ4 3,4 110 1500 79 0,12 0,089 2,5 0,048 14 2ПО132LУХЛ4 3,4 220 1600 81 0,412 0,296 2,5 0,048 15 2ПО160МУХЛ4 2,5 110 750 75 0,235 0,151 3 0,083 154 5.3 Исходные данные в таблице 1.1 согласно своему варианту. 5.4 Расчет и результат выбора СПП по току. 5.5 Выводы о выполненной работе 6 Контрольные вопросы 6.1 Перечислите основные функции СИФУ. 6.2 Перечислите и опишите назначение блоков, входящих в состав структурной схемы СИФУ. 6.3 Опишите условия выбора СПП по току нагрузки. 6.4 Перечислите основные параметры СПП. Литература 1 Чебовский, О. Г. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник / О. Г. Чебовский, Л. Г. Моисеев, Р. П. Недошивин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985. 2 Гельман, М.В. Преобразовательная техника. Полупроводниковые приборы и элементы микроэлектроники: Учебное пособие/М.В.Гельман.- Челябинск: Изд-во ЮурГУ, 2000. 3 Розанов, Ю.К. Силовая электроника: учебник для вузов/Ю.К. Розанов, М.В. Рябчицкий, А.А Кваснюк.-М.:Издательский дом МЭИ, 2007. 155 Практическая работа №2 Проверка СПП по току и перегрузочной способности. Выбор СПП по напряжению 1 Цель работы: - сформировать умение выполнять проверку СПП по току - сформировать умение выполнять расчет и проверку по перегрузочной способности - сформировать умение выполнять расчет и выбор СПП по напряжению 2 Оснащение рабочего места: - методические указания по выполнению практической работы, справочная литература 3 Теоретическая часть 3.1 Проверка СПП по максимальному току Для проверки правильности выбора тиристора производится перерасчет максимального тока в прямом направлении * TAVm I , А по формуле 2.1 , 2 4 2 ) ( 2 2 ) ( * T фi ТО T ja th a jm T фi ТО T TAVm r k U R T T r k U I (2.1) где U T (TO) - пороговое напряжение открывания тиристора, В; r t - динамическое сопротивление в открытом состоянии, Ом; Т jm -максимальная температура перехода, С ; Та - температура окружающей среды, С; R thja – установившееся тепловое сопротивление переход–среда, С/Вт. Установившееся тепловое сопротивление переход–среда R thja , С/Втопределяем по формуле R thja = R thjc +R thch + R thha , (2.2) где R thjc - тепловое сопротивлениепереход-корпус, С/Вт [1]; R thch - тепловое сопротивлениекорпус-контактная поверхность охладителя, С/Вт [1]; R thha – тепловое сопротивлениеконтактная поверхность охладителя 156 охлаждающая среда, С/Вт. Принимаем R thha = 2,1 С/Вт. При выполнении условия для тиристора считается, что прибор по току выбран правильно. * TAVm TAVm i р з I I k , где К З.P.I – коэффициент запаса по рабочему току. Принимаем К З.P.I = 1,1; I TAVm – средний ток через вентиль (значение из практической работы №1). 4.2 Проверка СПП по перегрузочной способности Для обеспечения нормальной работы преобразователя в режимах рабочей перегрузки необходимо для выбранных по току СПП осуществить их проверку по перегрузочной способности. Критерием нормальной работы СПП при перегрузке по току является выполнения условия t m t пер ,(2.3) где t m – максимально допустимое время перегрузки, за которое температура перехода достигнет максимально допустимогозначения, с; t пер – требуемое (реальное) время перегрузки, с. Время t m , с,определяется по графику зависимости переходного теплового сопротивления переход-среда Z (th)tja = f(t) для конкретных типов прибора, охладителя и интенсивности охлаждения[1]. Переходное тепловое сопротивление Z (th)tja , С/Вт, для тиристора и диода определяется по формуле T ) OV ( T thja T a jm tja ) th ( P P R P T T Z , (2.4) где P T(OV) – средние потери мощности при перегрузке, Вт; P T - потери мощности предшествующей перегрузке, Вт. Определим потери мощности на тиристоре при токе, предшествующем перегрузке P T = U T(TO) I TAVm + К фi 2 r T I TAVm 2 , (2.5) где К фi коэффициент формы тока, принимаем К фi =1,57. Определим потери мощности на тиристоре для тока, соответствующего перегрузке TAVпер T фi TAVпер TO T OV T I r k I U P 2 2 ) ( ) ( , (2.6) где I TAVпер - ток перегрузки тиристора, А . Принимаем I TAV пер. = I TAVm При известных потерях мощности, определяется тепловое сопротивление переход-среда для тиристора по формуле (2.4). По графику функции Z (th)tja =f(t) определяется время перегрузки допустимое для данного диода и тиристора. При известном максимальном допустимом времени перегрузки, 157 определяем реальное время перегрузки по формуле с пуск н пер М М J t , (2.7) где J - суммарный, приведенный момент инерции электропривода, кг м 2 . Выбираем из J = (1,2…1,3)J дв .; н – номинальная угловая скорость двигателя, с -1 ; М пуск – пусковой момент двигателя, Н м. Выбираем из М пуск = М н ; М с – статический момент, Н м. Принимаем М с =М н Номинальная угловая скорость двигателя рассчитывается по формуле 30 н н n , (2.8) где n н – номинальная частота вращения, об/мин (по заданию). Номинальный момент двигателя определяется по формуле Н Н Н Р М (2.9) Если условие (2.3) выполняется, то тиристор удовлетворяет режиму перегрузки. 4.3 Выбор СПП по напряжению СПП должны выдерживать определенные напряжения, прикладываемые к ним как в прямом, так и в обратном направлениях. В полупроводниковом преобразователе СПП подвергаются воздействию рабочего напряжения и перенапряжений. Выбор СПП по напряжению осуществляется по формуле k з.u U m U DRM , (2.10) где k з.u – коэффициент запаса по рабочему напряжению. Выбираем из k з.u =1,65 2; U m -максимальное значение рабочего напряжения, прикладываемого к СПП в схеме, В; U DRM - повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии, В. Максимальное значение напряжения, прикладываемого к тиристору (диоду) в схеме определяется по формуле U m = U mn К с , (2.11) где U mn – амплитуда напряжения вторичной обмотки трансформатора, В; к с – коэффициент схемы учитывающий возможность повышения напряжения сети. Принимаем к с = 1,1. Номинальное значение максимального обратного напряжения, прикладываемого к вентилю для однофазных схем рассчитывается по формуле 158 U mn = 2 U Н (2.12) Номинальное значение максимального обратного напряжения, прикладываемого к вентилю для трехфазных схем рассчитывается по формуле U mn = 2 3 U Н (2.13) По неравенству (2.10) выбирается тиристор соответствующего класса по напряжению. Число сотен вольт U DRM определяет цифру класса по напряжению. 4 Порядок выполнения работы 4.1 Изучить теоретические сведения. 4.2 Выполнить проверку СПП по току. Исходные данные брать из практической работы №1 согласно варианту. 4.3 Выполнить проверку СПП по перегрузочной способности. 4.4 Выполнить выбор СПП по напряжению. 4.5 Составить отчет о проделанной работе. 4.6 Ответить на контрольные вопросы. 5 Содержание отчета 5.1 Название практической работы и цель практической работы 5.2 Расчет и результат выбора СПП по току, перегрузочной способности и напряжению 5.3 Параметры выбранных СПП, сведенные в таблицу 5.4 Выводы о выполненной работе 6 Контрольные вопросы 6.1 Опишите методику проверочного расчета проверка СПП по току. 6.2 Объясните необходимость проверки СПП по перегрузочной способности. 6.3 Поясните, что необходимо сделать, если выбранный СПП, не подошел проверку по току. 6.4 Перечислите классификацию СПП по классам напряжения. Литература 159 1 Чебовский, О. Г Силовые полупроводниковые приборы: Справочник / О. Г. Чебовский, Л. Г. Моисеев, Р. П. Недошивин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985 2 Гельман, М.В. Преобразовательная техника. Полупроводниковые приборы и элементы микроэлектроники: Учебное пособие/М.В.Гельман.- Челябинск: Изд-во ЮурГУ, 2000. Практическая работа №3 Расчет питающего трансформатора (реактора). Выбор сглаживающего дросселя 1 Цель работы: - сформировать умение выполнять расчет питающего трансформатора (анодного реактора) и сглаживающего дросселя, а также производить их выбор 2 Оснащение рабочего места: - методические указания по выполнению практической работы, справочная литература 3 Теоретическая часть 3.1 Расчет и выбор силового трансформатора (анодного реактора) В случае, когда напряжение на двигателе не соответствует напряжению питающей сети, устанавливают силовой трансформатор. В случае, когда напряжение на двигателе совпадает с напряжением питающей сети, устанавливают анодный реактор для защиты от аварийных токов. а) расчет и выбор трансформатора; Силовой трансформатор применяется для согласования номинального напряжения двигателя с напряжением сети. Силовой трансформатор рассчитывается в следующей последовательности. Определим фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора U 2Ф , В по формуле k k k E U R c ф 2 2 , (3.1) где Е 2 - ЭДС вторичной обмотки трансформатора, В; к с - коэффициент, учитывающий возможность снижения напряжения в сети. Принимаем к с =1,1; к R - коэффициент, учитывающий напряжения на активных сопротивлениях трансформатора, падение напряжения на вентилях и падение 160 напряжения из-за коммутации вентилей. Принимаем к R =1,05; к - коэффициент, учитывающий неполное открывание вентилей. Принимаем к =1,1. ЭДС вторичной обмотки трансформатора рассчитывается по формуле CX U E 2 , (3.2) где К СХ – коэффициент схемы выпрямителя. Определим типовую мощность трансформатора S Т , В А по формуле P k S p T , (3.3) где p k - коэффициент, учитывающий превышение типовой мощности; P -мощность постоянных составляющих напряжения и тока выпрямителя, Вт. Мощность постоянных составляющих напряжения и тока выпрямителя рассчитывается по формуле Н Н Р Р (3.4) Полная мощность трансформатора S, В А, рассчитывается по формуле T i R c S k k k S 2 , (3.5) где К i - коэффициент непрямоугольности тока, учитывающий отклонение формы тока от прямоугольной. Выбираем из k i =1,05 1,1. По справочнику выбираем трансформатор по соотношениям S н кат. S расч. , (3.6) Индуктивное сопротивления фазы трансформатора Х ТР , Ом определяем по формуле 2 2 ТР ТР R Z Х k , (3.7) где Z k - полное сопротивление короткого замыкания трансформатора, Ом; R ТР – активное сопротивления фазы трансформатора, Ом. Полное сопротивление короткого замыкания трансформатора определяем по формуле % 100 2 2 * н Ф k k I U e Z , (3.8) где e k * - относительное напряжение короткого замыкания 161 трансформатора, %. Выбираем из e k * = 4 5,5 ; I 2Н – номинальный ток фазы вторичной обмотки трансформатора, А. Номинальный ток фазы вторичной обмотки трансформатора определяем по формуле Ф Н U S I 2 2 (3.9) Активное сопротивления фазы трансформатора рассчитываем по формуле , 2 2 н кз ТР I m P R (3.10) где P кз - потери короткого замыкания, Вт. Выбираем из P кз = (0,02 0.035) Р; m - количество фаз вторичной обмотки трансформатора. б) расчет и выбор анодного реактора. Расчет анодного реактора производим по его индуктивности и ударному току. Требуемое значение индуктивности анодного реактора L АР , Гн для ограничения тока короткого замыкания на уровне ударного определяется по формуле УД C С П АР I n U К L 2 , (3.11) где К П - коэффициент, учитывающий наличие свободной составляющей в токе короткого замыкания. Выбираем из К П = 1,6 2,0; U C – фазное напряжение питающей сети, В. Принимаем U C =220В; n - количество реакторов, ограничивающих ток короткого замыкания; С – угловая частота питающей сети, Гц ( 𝜔 с = f 2 ); I УД - ударный ток, который может протекать по прибору в течение 10 мс, А Анодный реактор выбирается из каталога по соотношениям L Н.КАТ. ≥ L АР , U Н.КАТ. ≥ U С , (3.12) I Н.КАТ. ≥ I Н Если в результате расчета получили требуемое значение индуктивности анодного реактора, значительно превышающее каталожное, то требуется последовательное соединение нескольких реакторов. Однако это нецелесообразно и в этом случае поступают следующим образом. По выбранной (имеющейся в каталоге) индуктивности одного реактора рассчитывают значение ударного тока 162 АР C С П УД L n U К I 2 (3.13) По этому значению I УД по справочнику выбирают новый СПП. Активное сопротивление анодного реактора R АР , Ом определяется по формуле (3.14) где P нагр.АР – потери мощности анодного реактора , Вт; I н.АР – номинальный ток анодного реактора, А 4.2 Расчет и выбор сглаживающего дросселя Для уменьшения пульсаций тока и ограничения зоны прерывистых токов в главной цепи двигателя применяют дополнительный сглаживающий дроссель. Индуктивность якорной цепи L ЯЦ , Гн определяется по формуле )), 180 ( 1 ( 2 0 0 п п МАХ ГР п ЯЦ m ctg m I f m Е L (3.15) где Е О – максимально возможное напряжение на выходе выпрямителя, В; I ГР.MAX - абсолютное наибольшее значение граничного тока, А. Выбираем из I ГР.MAX = (0,05...0,15)I H ; f- частота питающей сети, Гц; m п – пульсность схемы. Максимально возможное напряжение на выходе выпрямителя рассчитывается по формуле сх Ф к U E 2 0 (3.16) Индуктивность сглаживающего дросселя определяется из выражения L ДР = L ЯЦ – L ДВ, (3.17) где L ДВ – индуктивность двигателя, Гн. Индуктивность двигателя рассчитывается по формуле , 2 60 H H H ДВ I n p U k L (3.18) где к - коэффициент пропорциональности, учитывающий исполнение , 2 нАР АР нагр АР I P R 163 двигателя. Принимаем к =0,6; р - число пар полюсов. Число пар полюсов рассчитывается по формуле Н f р 2 (3.19) После расчета индуктивности якоря определяем необходимость установки сглаживающего дросселя: а) если L ДВ L ЯЦ , то сглаживающий дроссель не требуется; б) если L ДВ L ЯЦ , то сглаживающий дроссель необходим. По справочной литературе выбираем необходимый сглаживающий дроссель. 4 Порядок выполнения работы 4.1 Изучить теоретические сведения. 4.2 Произвести расчет и выбор силового трансформатора (анодного реактора).Исходные данные брать из практической работы №1. 4.3 Произвести расчет и выбор сглаживающего дросселя. Исходные данные брать из практической работы №1. 4.4 Составить отчет о проделанной работе 4.5 Ответить на контрольные вопросы 5 Содержание отчета 5.1 Название и цель практической работы. 5.2 Расчет и результат выбора трансформатора (анодного реактора) и сглаживающего дросселя. 5.3 Таблица с параметрами выбранного трансформатора (анодного реактора). 5.4 Таблица с параметрами выбранного дросселя. 5.5 Выводы о выполненной работе . 6 Контрольные вопросы 6.1 Сформулируйте назначение трансформатора в схемах преобразователей 6.2 Перечислите условия когда возможно использовать анодный реактор. 6.3 Опишите назначение дросселя в схеме 6.4 Назовите условие, по которому определяется необходимость установки сглаживающего дросселя Литература 164 1 Резисторы. Конденсаторы. Трансформаторы. Коммутационные устройства. РЭА. Справочник/Н.Н. Акимов [и др.].- Минск: Беларусь.1994 2 Кисаримов, Р.А. Справочник электрика/Р.А.Кисаримов- Патриот, 1991 3 Розанов, Ю.К. Силовая электроника: учебник для вузов/Ю.К. Розанов, М.В. Рябчицкий, А.А Кваснюк.-М.:Издательский дом МЭИ, 2007. 165 Практическая работа №4 Расчет внешней характеристики выпрямителя 1 Цель работы: - сформировать умение выполнять расчет и построение внешней характеристики выпрямителя для различных значений угла открывания вентилей 2 Оснащение рабочего места: - методические указания по выполнению практической работы, справочная литература 3 Теоретические сведения Внешней характеристикой преобразователя называется зависимость выходной ЭДС выпрямителя Е d от тока нагрузки I Н при постоянном угле открывания тиристоров , или Е d = f(I) при = const. В общем случае, внешняя характеристика представляет собой семейство прямых, наклоненных к оси абсцисс, описываемых уравнениями: а) для однофазных и трехфазных мостовых В ЯЦ Н U R I E U 2 ) cos 1 ( 0 , (4.1) где - угол открывания тиристоров, град; ∑R ЯЦ - суммарное активное сопротивление якорной цепи, Ом; ∑∆U В - суммарное падение напряжения на СПП, В. Принимаем ∑∆U В = 2В. б) для трёхфазных нулевых В ЯЦ Н U R I E U cos 0 (4.2) Напряжение на якоре двигателя определяется выражением ЯЦ Н Н е R I с U , (4.3) где Се - конструктивная постоянная электродвигателя при номинальном потоке возбуждения, В с (здесь и далее считаем, что поток возбуждения соответствует номинальному значению). Напряжение на якоре двигателя является выходным напряжением выпрямителя Е В ,В, и определяется 166 а) для однофазных и трехфазных мостовых схем по формуле 2 ) cos 1 ( 0 E Е В (4.4) б) для трёхфазных нулевых схем по формуле cos 0 E Е В (4.5) Исходи из предыдущей формулы, молено записать: а) для однофазных и трехфазных мостовых 2 ) cos 1 ( 0 E = ЯЦ Н Н R I Ce (4.6) б) для трёхфазных нулевых cos 0 E ЯЦ Н Н R I Ce (4.7) Воспользовавшись номинальными значениями скорости двигателя, тока якоря, напряжения на якоре и сопротивления якоря можно найти коэффициент Се Н ЯЦ Н Н R I U Се (4.8) Суммарное активное сопротивление якорной цепи двигателя рассчитывается по формуле ∑R ЯЦ = R Я + R ДП + R ТР(АР) + R ДР + R П , (4.9) где R Я - сопротивление якоря двигателя, Ом (по заданию); R ДП - сопротивление дополнительных полюсов, Ом (по заданию); R ТР(АР) - активное сопротивление вторичной обмотки трансформатора (анодного реактора), Ом; R ДР - активное сопротивление сглаживающего дросселя, Ом; R П - сопротивление перекрытия анодов вентилей, Ом. Активное сопротивление сглаживающего дросселя определяем по формуле 2 Н КЗ ДР I P R (4.10) Сопротивление перекрытия анодов вентилей рассчитывается по формуле 2 ЯЦ п П L m R (4.11) Выразив значения cos можно рассчитать углы открывания вентилей: а) для однофазных и трехфазных мостовых 167 1 ) ( 2 arccos 0 E R I W Ce ЯЦ Н Н (4.12) б) для трёхфазных нулевых 0 ) ( arccos E R I W Ce ЯЦ Н Н (4.13) Зная значения угла открывания по формуле (4.1), (4.2) рассчитывается значение напряжения на якоре двигателя для токов равных номинальному току и 0,5I Н , т.е. по двум точкам построим внешнюю характеристику выпрямителя для каждого из значении угла открывания . Рассчитанные значения представляются в виде таблицы и строятся внешние характеристики. 4 Порядок выполнения работы 4.1 Изучить теоретические сведения. 4.2 Произвести расчет внешней характеристики выпрямителя для значений угла открывания вентилей , соответствующих скорости двигателя Н , 0,5 Н и 0,1 Н . Исходные данные брать из практической работы №1. 4.3 Построить внешнюю характеристику выпрямителя по полученным данным. 4.4 Составить отчет о проделанной работе. 4.5 Ответить на контрольные вопросы. 5 Содержание отчета 5.1 Название и цель практической работы. 5.2 Расчет внешней характеристики выпрямителя . 5.3 Таблица расчетов для построения внешней характеристики выпрямителя. 5.4 График зависимости Е d = f(I) при = const для расчетных данных. 5.5 Выводы о выполненной работе . 6 Контрольные вопросы 6.1 Дайте определение внешней характеристики преобразователя. 6.2 Опишите порядок построения внешней характеристике преобразователя. 6.3 Проанализируйте вид внешних характеристик преобразователя в непрерывном режиме. 6.4 Объясните как определяются углы 𝛼 𝑚𝑎𝑥 и 𝛼 𝑚𝑖𝑛 168 Литература 1 Гельман, М.В. Преобразовательная техника. Полупроводниковые приборы и элементы микроэлектроники: Учебное пособие/М.В.Гельман.- Челябинск: Изд-во ЮурГУ, 2000. 2 Розанов, Ю.К. Силовая электроника: учебник для вузов/Ю.К. Розанов, М.В. Рябчицкий, А.А Кваснюк.-М.:Издательский дом МЭИ, 2007. 169 Лабораторная работа №5 Исследование аналоговой системы управления однофазного управляемого выпрямителя 1 Цель работы: - сформулировать умение анализировать принцип действия основных узлов системы импульсно-фазового управления однофазного управляемого выпрямителя - изучить принципы построения аналоговых систем импульсно-фазового управления управляемых выпрямителей - практически исследовать работу основных узлов системы импульсно- фазового управления однофазного управляемого выпрямителя - приобрести навыки в сборке и настройке схемы - изучить безопасные методы работы на лабораторном стенде 2 Оснащение рабочего места: лабораторный стенд методические указания по выполнению лабораторной работы 3 Теоретические сведения Система импульсно-фазового управления (СИФУ) предназначена для формирования управляющих импульсов на тиристоры управляемого выпрямителя в функции входного управляющего сигнала. Для экспериментального исследования работы аналоговой системы импульсно-фазового управления необходим осциллограф (желательно с памятью). На передней панели универсального лабораторного стенда представлена мнемосхема аналоговой СИФУ (см. рисунок 5.1), каждый элемент которой оснащен выводами для подключения осциллографа. В данной лабораторной установке реализована одноканальная синхронная аналоговая СИФУ вертикального действия. Синхронизация с сетью осуществляется по линейному напряжению U АС Напряжение от сети через понижающий трансформатор TV1 поступает на вход компаратора микроконтроллера, который формирует синхронизирующие импульсы в момент перехода синусоиды линейного напряжения через ноль. Ввиду того, что сдвиг фазы импульсов управления для тиристоров управляемого выпрямителя производится в одном канале, то синхронизирующие импульсы должны быть узкими. Таким образом, микроконтроллер в аналоговой СИФУ выполняет роль устройства синхронизации. 170 Рисунок 5.1 – Схема аналоговой системы импульсно-фазового управления Синхронизирующие импульсы с выхода микроконтроллера (порт 2) поступают на транзистор VT11, который шунтирует конденсатор С11 в цепи обратной связи операционного усилителя А1. Операционный усилитель А11 собран по интегрирующей схеме, благодаря чему на выходе формируется сигнал пилообразного напряжения. Сброс интегратора в исходное состояние осуществляется в момент подачи импульса синхронизации от устройства синхронизации. Таким образом, операционный усилитель А11, собранный по интегрирующей схеме с конденсатором С11 в цепи обратной связи и шунтирующим транзистором VT11, на вход которого подается опорное напряжение, в аналоговой СИФУ выполняет роль генератора пилообразного напряжения. Генератор пилообразного напряжения формирует на выходе развертку опорного напряжение. Далее сигнал с выхода генератора пилообразного напряжения поступает на вход операционного усилителя А2. На вход этого усилителя поступает и сигнал напряжения задания, величина которого регулируется резистором R14. Операционный усилитель А2 формирует на своем выходе сигнал в момент равенства сигналов на входе (напряжение пилообразного напряжения и напряжение задания). Таким образом, на операционном усилителе А2 реализовано фазосдвигающее устройство, основная задача которого осуществить задержку импульсов управления тиристорами относительно импульсов синхронизации. Чтобы сформировать узкие импульсы управления положительной полярности, на выходе операционного усилителя включены конденсатор С12 и диод VD11. Импульсы управления с выхода фазосдвигающего устройства поступают на вход микроконтроллера, который выполняет роль 171 формирователя и распределителя импульсов. Далее управляющие импульсы через драйвер подаются на соответствующие управляющие электроды тиристоров. Микроконтроллер вместе с драйверами обеспечивает получение импульсов тока управления в цепи управляющих электродов тиристоров с требуемой крутизной переднего фронта и требуемой длительности, для обеспечения надежного включения тиристоров в заданные моменты времени. Кроме этого обеспечивается гальваническое разделение цепей управления и силовых цепей. На рисунке 5.2 представлены временные диаграммы, поясняющие работу элементов аналоговой СИФУ вертикального действия. Рисунок 5.2 – Временные диаграммы работы вертикальной СИФУ 172 4 Порядок выполнения работы 4.1 Изучить схему аналоговой системы импульсно-фазового управления представленной на рисунке 5.1. 4.2 Исследовать работу устройства синхронизации СИФУ 4.2.1 Собрать схему подключения напряжения задания для однофазного управляемого выпрямителя (рисунок 5.3) Рисунок 5.3 – Схема подключения напряжения задания для однофазного управляемого выпрямителя 4.2.2 Подключить стенд к трехфазной сети. Включить три автоматических выключателя, расположенных в левой нижней части стенда – надпись «Сеть». Перед включением стенда необходимо убедиться, что все тумблеры, управляющие включением преобразователей, находятся в положении «выключено», а также на панели стенда присутствуют только необходимые для проведения данного опыта перемычки. 4.2.3 Задать однофазный режим работы управляемого выпрямителя, для этого установить тумблер в положение «Однофазный» (тумблер в нижней части панели стенда, в окошке «Угол управления, град.»). 4.2.4 Включить управляемый выпрямитель (тумблер в нижней части панели стенда, в окошке «Угол управления, град.» перевести в положение «Вкл.»). 4.2.5 Записать мгновенное напряжение на вторичной обмотке трансформатора TV1 (u 2 =f( t)), для этого подключить осциллограф на вывод 1 относительно общего вывода 2 (см. рисунок 5.3). При этом целесообразно на осциллографе включить режим синхронизации с сетью и настроить временную развертку, таким образом, чтобы на экране помещалось несколько периодов питающего напряжения. 4.2.6 Записать сигнал на выходе порта 2 микроконтроллера, для этого подключить осциллограф на вывод 3 относительно общего вывода 2 (см. рисунок 5.3). 4.3 Исследовать работу генератора пилообразного напряжения СИФУ 4.3.1 Записать сигнал на выходе генератора пилообразного напряжения, для этого подключить осциллограф на вывод 4 относительно общего вывода 2 (см. рисунок 5.3). 173 4.4 Исследовать работу фазосдвигающего устройства СИФУ 4.4.1 Задать угол управления равный заданному значению (резистором R18), например 30 эл. град. прибор «Угол управления, град.» 4.4.2 Записать сигнал на выходе фазосдвигающего устройства для заданного угла управления, для этого подключить осциллограф на вывод 5 относительно общего вывода 2 (см. рисунок 5.3). 4.4.3 Увеличивать плавно угол управления с помощью резистора R18 на экране осциллографа наблюдать за изменением сигнала на выходе фазосдвигающего устройства. 4.4.5 Записать сигнал на выходе фазосдвигающего устройства для другого заданного угла управления. 4.4.6 Записать сигналы после диода VD11, для этого подключить осциллограф на вывод 6 относительно общего вывода 2 (см. рисунок 5.3). 4.5 Исследовать работу формирователя и распределителя импульсов СИФУ 4.5.1 Записать сигнал на выходе порта 1 микроконтроллера, для этого подключить осциллограф на один из выводов 7 относительно общего вывода 2 (см. рисунок 5.3). 4.5.2 Записать сигнал на других выводах порта 1 микроконтроллера. По завершении экспериментального исследования отключить стенд от сети (выключить автоматические выключатели, расположенные в левой нижней части стенда – надпись «Сеть»), все тумблеры, управляющие включением преобразователей, поставить в положении «выключено» и снять установленные перемычки. После проведения экспериментальных исследований (см. п. 4.2-4.5) на миллиметровой бумаге построить временные диаграммы сетевого питающего напряжения, сигнала на выходе устройства синхронизации, сигнала на выходе генератора пилообразного напряжения, сигнала на выходе фазосдвигающего устройства и сигналы управления на все четыре тиристора однофазного управляемого выпрямителя. 5 Содержание отчета 5.1 Название лабораторной работы и ее цели. 5.2 Схема аналоговой системы импульсно-фазового управления. Краткое описание работы данной схемы. 5.3 Временные диаграммы сетевого питающего напряжения, сигнала на выходе устройства синхронизации, сигнала на выходе генератора пилообразного напряжения, сигнала на выходе фазосдвигающего устройства и сигнала управления. 5.4 Выводы о проделанной работе. 6 Контрольные вопросы 6.1 Опишите назначение системы импульсно-фазового управления. 174 6.2 Перечислите основные элементы аналоговой СИФУ. Поясните назначение этих элементов. 6.3 Поясните в чем отличие многоканальных СИФУ от одноканальных? Сравните эти типы СИФУ, проанализируйте их достоинства и недостатки. 6.4 Поясните в чем отличие между синхронной СИФУ и асинхронной? Литература 1 Преображенский, В.И. Полупроводниковые выпрямители/В.И. Преображенский. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 136 с.: ил. 2 Москаленко, В.В. Автоматизированный электропривод: Учебник для вузов/ В.В.Москаленко – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 416 с.: ил. 3 Основы автоматизированного электропривода: Учеб. пособие для вузов/ М.Г. Чиликин[и др.]. – М.: Энергия, 1974. – 568с.: ил. 175 Практическая работа №5 Расчет и выбор защитных RC-цепочек 1 Цель работы: - сформулировать умение выполнять расчет RC-цепочек - изучить методы расчета защитных RC-цепочек 2 Оснащение рабочего места: - методические указания по выполнению практической работы, справочная литература 3 Теоретические сведения Переходные процессы в цепях преобразователей электрической энергии часто сопровождаются перенапряжениями, основными их которых являются: перенапряжения, обусловленные внутренними процессами в полупроводниковых приборах в моменты коммутации тока; коммутационные перенапряжения, возникающие в моменты отключения внешних цепей с индуктивностями; перенапряжения, вызванные резонансными явлениями в преобразователях; внешние перенапряжения, поступающие из питающей сети. Перенапряжения могут привести к электрическому пробою приборов, вызывающему, как правило, возникновение коротких замыканий. Защитные RC-цепи предназначены для ограничения скорости нарастания напряжения и снижения перенапряжений на вентилях схемы. Для защиты СПП от аварийных токов используют анодные реакторы, которые ограничивают ток короткого замыкания на уровне, не превышающем ударный ток I уд. прибора. Точный расчет RC-цепей достаточно сложен и требует учета ряда факторов и применения вычислительной техники. Параметры RC-цепи определяется компромиссным решением с учетом достаточного ограничения уровня напряжения и скорости изменения напряжения на вентиле, а также ограничения амплитуды разрядного тока защитного конденсатора в момент включения вентиля при максимальном угле регулирования. Параметры RC-цепей, защищающих полупроводниковые приборы от внутренних перенапряжений, можно определить ориентировочно. Емкость конденсатора С, Ф определяется по формуле MAX ОБ MAX ПР MAX ОБ К U I f I е С 2 2 100 , (5.1) где I ОБ.MAX - максимальный обратный ток тиристоров, А (таблица 5.1); I ПР.MAX - максимальный ток через тиристор в прямом направлении, А (таблица 176 5.1); U ОБР.MAX - максимальное обратное напряжение, прикладываемое к тиристору в схеме, В . По формуле (5.1) определяется и емкость конденсаторов, предназначенных для зашиты диодов. Класс конденсатора должен соответствовать классу тиристора. Сопротивление резистора R, Ом RC-цепи определяется по формуле MAX ОБ MAX ОБ I U R , (5.2) Мощность резистора Р, Вт, RC-цепи определяется по формуле MAX ОБ MAX ОБ I U Р (5.3) Исходя из значений емкости защитных конденсаторов и значений сопротивления и мощности резисторов, выбираются RC-цепи. 4 Порядок выполнения работы 4.1 Изучить теоретические сведения. 4.2 Выписать исходные данные из таблицы 5.1 согласно варианту. 4.3 Согласно варианту заданному преподавателем рассчитать параметры RC-цепочек. 4.4 Из справочной литературы выбрать марки RC-цепочек для силовой цепи. 4.5 Составить отчет о проделанной работе 4.6 Ответить на контрольные вопросы Таблица 5.1 – Исходные данные Номер варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 Марка тиристора Т112- 10 Т112- 16 Т112- 20 Т112- 25 Т112- 40 Т112- 50 Т112- 63 Т112- 80 MAX ПР I , кА 0,16 0,22 0,33 0,38 0,82 0,90 1,3 1,5 MAX ОБ I , мА 2,5 3 3 3 5 6 6 6 MAX ОБ U , В 100 200 300 400 500 600 700 800 5 Содержание отчета 5.1 Название и цель практической работы. 5.2 Исходные данные из таблицы 5.1 согласно своему варианту. 5.3 Расчет и результат выбора RC-цепочек. 5.4 Выводы о выполненной работе . 177 6 Контрольные вопросы 6.1 Опишите назначение RC-цепей в схеме выпрямителя. 6.2 Сформулируйте назначение анодного реактора 6.3 Перечислите виды перенапряжений, возникающих в процесс работы вентилей. 6.4 Опишите порядок выбора RC-цепочек. Литература 1 Резисторы. Конденсаторы. Трансформаторы. Коммутационные устройства. РЭА. Справочник/Н.Н. Акимов [и др.].- Минск: Беларусь.1994 2 Кисаримов, Р.А. Справочник электрика/Р.А.Кисаримов- Патриот, 1991 3 Розанов, Ю.К. Силовая электроника: учебник для вузов/Ю.К. Розанов, М.В. Рябчицкий, А.А Кваснюк.-М.:Издательский дом МЭИ, 2007. |