Курсовой. Управляемый выпрямитель
![]()
|
1.2. Определение параметров цепи нагрузки.Для двигателя постоянного тока сопротивление его якорной цепи складывается из сопротивления обмоток якоря ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Собственную индуктивность якоря двигателя постоянного тока определим по формуле Лиумвиля-Уманского: ![]() где конструктивный коэффициент ![]() ![]() 1.3. Схема преобразователя и диаграммы рабочих процессов.В качестве схемы преобразователя используется трехфазная мостовая несимметричная схема. Общий вид схемы представлен на следующем рисунке 1. ![]() Рисунок 1 – Однофазная двухполупериодная схема выпрямления со средней точкой Выбор согласующего трансформатора или токоограничивающего реактора В этом разделе выбирается элемент, связывающий вентильную схему с сетью переменного тока (согласующий трансформатор или токоограничивающий реактор – ТОР). Основой для принятий решения являются номинальные напряжения сети (фазное ![]() ![]() ![]() Выбор вида связи выпрямителя с сетью. В качестве звена, согласующего выпрямительный блок с сетью переменного тока, может использоваться согласующий трансформатор. Он может применятся для следующих целей: 1. изменить величину переменного напряжения сети в соответствии с принятой схемой выпрямления; 2. преобразовать число фаз сети переменного напряжения и/или задать среднюю точку; 3. своим сопротивлением понизить токи короткого замыкания при внутренних и внешних повреждениях в выпрямителе и ограничить скорость нарастания прямого тока вентилей в коммутационных процессах. ТОР может выполнять только третью задачу. Мостовые трехфазные схемы выполняются по обоим вариантам и требуют дополнительного анализа. Преобразователь должен обеспечить номинальное напряжение на нагрузке в нормальных режимах работы с учетом минимально допустимых углов регулирования, возможных понижения сети и падений напряжения в элементах установки (вентильной схеме, сглаживающем реакторе, соединительных проводах). Фазное напряжение вторичной обмотки найдем по формуле: ![]() где в дополнение к известным величинам присутствуют ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Ток на входе вентильного преобразователя (ток вторичной обмотки трансформатора или ТОР): ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Условие применения токоограничивающего реактора для мостовых одно- и трехфазных схем выглядит следующим образом: ![]() В нашем случае подобное неравенство выглядит следующим образом: ![]() Таким образом, условие для использования токоограничивающего реактора не выполняются, следовательно, в качестве элемента, связывающего вентильную схему с сетью переменного тока, необходимо взять согласующий трансформатор. Выбор и проверка согласующего трансформатора Габаритная мощность трансформатора определяется из следующего выражения: ![]() где ![]() ![]() ![]() Возьмем трансформатор OC-5. Технические характеристики данной модели трансформатора: ![]() Данный трансформатор удовлетворяет следующим условиям, необходимым для возможности его применения в создаваемом устройстве: 1) ![]() ![]() ![]() 2) ![]() 3) ![]() 4) ![]() где ![]() Номинальный ток трансформатора рассчитаем по формуле: ![]() где ![]() ![]() ![]() После выбора и проверки согласующего трансформаторы необходимо определить некоторые его параметры – индуктивное ![]() ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() При использовании согласующего трансформатора в дальнейших расчетах будем учитывать, что к выпрямителю подводится номинальное переменное напряжение, создаваемое вторичной обмоткой U2 = U 2Н = 308В. Расчет регулировочной характеристики Регулировочной характеристикой является аналитическая или графическая зависимость напряжения на выходе выпрямителя от угла регулирования. Исходными данными для ее построения служат напряжение, подводимое к вентильной схеме U2=U 2Н =220В и режим работы преобразователя. В качестве расчетного примем режим непрерывных токов при работе на активно-индуктивную нагрузку. Регулировочная характеристика строится без учета падения напряжения в выпрямителе и в цепи выпрямленного тока. Выпрямленное напряжение преобразователя при угле регулирования ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() Регулировочная характеристика для трехфазного мостового симметричного преобразователя: ![]() Определим минимальный (начальный) угол управления αнач, необходимый для ограничения выходного напряжения номинальной величины (Udн= 220 В), и максимальный (конечный) угол αкон, необходимый для обеспечения минимального напряжения (Udmin= 22 В). ![]() ![]() Аналитический расчет соответствует графическому изображению регулировочной характеристики. (см. рис. 2) ![]() Рисунок 2 – Регулировочная характеристика УВ На данном рисунке мы можем наблюдать диапазон регулирования управляемого выпрямителя на активно-индуктивной нагрузке. 4. Выбор и расчет сглаживающего реактора. Внешние характеристики управляемого выпрямителя 4.1. Необходимая индуктивность цепи нагрузки Для обеспечения режима непрерывного тока во всем диапазоне изменения нагрузки необходимо в цепи выпрямленного тока иметь индуктивность, Гн, ![]() где 𝐾П𝑚𝑎𝑥 – максимальное значение коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения в рабочем диапазоне углов управления 𝛼нач...𝛼кон (КП𝑚𝑎𝑥); 𝑓 – частота напряжения сети (𝑓 = 50), Гц; с – коэффициент пульсности схемы выпрямления (𝑚П = 2); 𝐼𝑑𝑚𝑖𝑛 – заданная граница непрерывного тока нагрузки, А (Imin = 0.15∙Idн). ![]() В контуре протекания выпрямленного тока находится индуктивность 𝐿∑ = 𝑘𝐿𝑇 + 𝐿Я, где 𝑘–число фаз трансформатора (𝑘 =1); 𝐿𝑇 – индуктивность фазы трансформатора Гн. ![]() 𝐿∑ = 1 ⋅ ![]() ![]() Проверим условие: ![]() Данное условие не выполняется, следовательно, нужен сглаживающий реактор. Для уменьшения пульсаций тока необходим сглаживающий реактор с индуктивностью ![]() Сглаживающие реакторы выпускаются промышленностью со стальным сердечником (серий ФРОС, СРОС, СРОСЗ, СРОМ) и без него (серии ТРОС). Реакторы со стальным сердечником могут быть одностержневые (ФРОС и СРОСЗ) и двухстержневые (СРОС и СРОМ). Реакторы со стальным сердечником сохраняют индуктивность при двухкратном токе; при токах, превышающих это значение, магнитопровод реакторов насыщается и индуктивность уменьшается. Индуктивность реактора без стального сердечника (серии ТРОС) сохраняется при любом токе. При выборе и расчете сглаживающего реактора необходимо установить его индуктивность ![]() ![]() Выберем реактор ФЗОС-8/0,5 УЗ с индуктивностью ![]() 4.2. Построение внешних характеристик управляемого выпрямителя При работе преобразователя напряжение на нагрузке 𝑈𝑑 меньше определенного по регулировочной характеристике 𝑈𝑑𝑎 на величину падения напряжения на суммарном сопротивлении 𝑅𝑑 цепи постоянного тока: 𝑈𝑑 = 𝑈𝑑𝑎 − 𝐼𝑑𝑅𝑑. 𝑅𝑑 образуется сопротивлениями трансформатора 𝑅𝑇 и коммутационным 𝑅П, обусловленным перекрытием анодных токов преобразователя: ![]() ![]() ![]() ![]() Внешние (нагрузочные) характеристики тиристорного преобразователя, построенные в зоне непрерывных токов, представляют собой семейство прямых линий, каждую из которых можно построить по двум точкам. Характеристику построим для αнач = 37 эл.гр., αкон = 85 эл.гр., α2 = 53 эл.гр., α3 = 69 эл.гр,. ![]() Рисунок 3 – Внешние характеристики управляемого выпрямителя Из рисунка видно, что с ростом угла управления происходит падение напряжения. Падение напряжения выпрямителя можно условно разделить на три составляющие: 1) Падение напряжения, вызванное процессами коммутации; 2) Падение напряжения на активных сопротивлениях схемы; 3) Падение напряжения на вентилях. Для каждой характеристики определим границу непрерывного тока ![]() где 𝐾Па – коэффициент пульсации выпрямленного напряжения для принятого угла регулирования 𝛼. Для αнач = 37 эл.гр. ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |