Силовая электроника. Курсовой Силовая электроника. Замечания руководителя Содержание
 Скачать 435.75 Kb.
|
|
Замечания руководителя Содержание Задание на курсовую работу 2 Замечания руководителя 3 Введение 5 1. Теоретическая часть 6 2.Расчет тиристорного преобразователя 9 2.1. Выбор тиристоров 9 2.2. Расчёт параметров трансформатора 12 2.3. Построение внешней и регулировочных характеристики 14 Заключение 17 Список литературы 18 Введение В электроприводе для питания машин постоянного тока необходимо преобразовывать переменный ток в постоянный. И для этого необходимы выпрямители. Устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный ток, называется выпрямителем. Необходимость выпрямления тока на практике возникает: в электроприводе постоянного тока, системах возбуждения машин, химической промышленности, системах управления и регулирования, электротяге, при передаче электроэнергии постоянным током на дальние расстояния. Очень хорошо с этой задачей справляется тиристорный преобразователь. Тиристорные преобразователи (ТП) служат для преобразования переменного напряжения (тока) в постоянное, постоянного напряжения (тока) в переменное. Их достоинствами является то, что они обладают высокими регулировочными характеристиками и энергетическими показателями, имеют малые габариты и массу, просты и надежны в эксплуатации. Кроме преобразования и регулирования тока и напряжения обеспечивается бесконтактная коммутация токов в силовых цепях. Поэтому данный вид преобразователя является самым лучшим для управления машинами постоянного тока. Теоретическая часть ОДНОФАЗНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ С АКТИВНО-ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКОЙ Принцип действия однофазного мостового выпрямителя в непрерывном режиме при работе на активную и активно-индуктивную нагрузки Силовая схема однофазного мостового выпрямителя представлена на рис.1 а временные диаграммы его работы на активную нагрузку - на рис. 2. Вентильный мост (рис. 1) содержит две группы вентилей — катодную (нечетные вентили) и анодную (четные вентили). В мостовой схеме ток проводят одновременно два вентиля - один из катодной группы и один из анодной. Как видно из рис. 1 вентили включаются так, что в положительные полупериоды напряжения U2 ток протекает через вентили VS1 и VS4, а в отрицательные полупериоды — через вентили VS2 и VS3. Принимаем допущения, что вентили и трансформатор идеальные, т.е. Lтp = Rтp = 0, ΔUB = 0.  Рис. 1. Схема однофазного мостового выпрямителя  Рис. 2. Диаграммы работы однофазного мостового управляемого выпрямителя на активную нагрузку В данной схеме в каждый момент времени проводит ток одна пара тиристоров VS1 и VS4 в положительные полупериоды U2 и VS2 и VS3 в отрицательные. Когда все тиристоры закрыты, то к каждому из них прикладывается половина напряжения питания.При θ =α открываются VS1 и VS4 и по нагрузке начинает протекать ток через открывшееся VS1 и VS4. К работавшим ранее VS2 и VS3 прикладывается полное напряжение сети в обратном направлении. При в = л-, U2 меняет свой знак и поскольку нагрузка активная, то ток становится равным нулю, а к VS1 и VS4 прикладывается обратное напряжение и они закрываются. При θ =π +α открываются тиристоры VS2 и VS3 и ток по нагрузке продолжает протекать в том же направлении. Ток в данной схеме при L=0 имеет прерывистый характер и лишь при α=0 ток будет гранично-непрерывным. Гранично-непрерывным режимом называется режим, при котором ток в некоторые моменты времени снижается до нуля, но не прерывается. Работа схемы на активно-индуктивную нагрузку R-L нагрузка типична для обмоток электрических аппаратов и обмоток возбуждения электрических машин, или когда на выходе выпрямителя установлен индуктивный фильтр. Влияние индуктивности сказывается на форме кривой тока нагрузки, а также на среднем и действующем значениях тока через вентили и трансформатор. Чем больше индуктивность цепи нагрузки, тем меньше переменная составляющая тока. Для упрощения расчетов полагают, что ток нагрузки идеально сглажен (L→∞). Это правомерно, когда ωпL > 5R, где ωп - круговая частота пульсаций на выходе выпрямителя. При выполнении данного условия ошибка в расчётах незначительна и может не приниматься во внимание. Временные диаграммы работы однофазного мостового выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку представлены на рис. 3.  Рис. 3. Диаграммы работы однофазного мостового выпрямителя при работе на RL-нагрузку Расчет тиристорного преобразователя  Рис. 4 – Схема однофазная Для данной схемы задано: Номинальная мощность Pd = 1,1 кВт; Напряжение сети Ud = 54 В. .Выбор тиристоров Выпишем из Таб.1 все значения подходящие нам по схеме: Таб.1  Схема однофазная несимметричная мостовая :  , максимальный ток нагрузки; ,отношение максимального тока тиристора к среднему; , число параллельно включённых тиристоров у трёхфазной цепи; ; ; ; ; ; ; ; ; .Выбор тиристоров осуществляется по току и напряжению. Нагрузочная способность тиристоров определяется его максимально допустимой температурой, которая зависит от значения и формы тока, а также от условий охлаждения. Для определения подходящего тиристора необходимо найти среднее значение тока. Найдём максимальный ток: ; ,37 (A).Найдём среднее значение тока тиристора:  (A).Максимально допустимое значение напряжение должно удовлетворять соотношению:  (В),Где Kзu – коэффициент, учитывающий возможность возникновения перенапряжения на тиристорах (Kзu = 1.3 – 1.5 = 1.4); Kпосл – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение напряжений при последовательном соединении тиристоров (Kпосл = 1); nпосл – число последовательно соединённых тиристоров  );Uобр.макс – теоретическое значение максимального обратного напряжения на тиристоре.  (В).Для полученных параметров выберем из таблицы 2 тиристор Т-25. Найдя в приложениях эту серию, подберем тиристорТ122-25 Тиристоры силовые Т122-25 – штыревые мощные тиристоры общего назначения. Преобразовывают и регулируют постоянный и переменный ток до 25А частотой до 500 Гц в цепях с напряжением 100В – 1600В (1-16 кл). Тип корпуса тиристоров серии Т122-25 – ST2: резьба - М6, масса – 11 г. "ST" обозначает "stud thyristor" – штыревой тиристор. Расположение выводов (цоколевка): основание тиристора – анод, жесткий длинный вывод – катод, жесткий короткий вывод – управляющий электрод. Изготавливаются для эксплуатации в умеренном, холодном (УХЛ) или тропическом (Т) климате; категория размещения – 2. Для отвода тепла тиристоры собирают с охладителями при помощи резьбового соединения. Чтобы обеспечить надежный тепловой и электрический контакт с охладителем при сборке закручивающий момент Md для тиристоров Т122-25 должен быть 1,4-1,8 Нм. Рекомендуется также использовать теплопроводящую пасту КПТ-8. Применяются тиристоры Т122-25 в схемах питания электротехнических установок постоянного и переменного тока и в полупроводниковых преобразователях электроэнергии.   Рис.5. Тиристор Т122-25 2.2.Расчёт параметров трансформатора Для выбора трансформатора расчётными параметрами являются следующие: E2ф – напряжение на вторичной обмотке; I2ф и I1ф – ток вторичной и первичной обмоток соответственно; Ктр – коэффициент трансформации; Sт – типовая мощность трансформатора;  ,Где  -коэффициент характеризующий  ; -коэффициент, учитывающий снижение напряжение в сети равен 1,1;Kα – коэффициент, учитывающий неполное открывание тиристоров при максимальном управляющем сигнале (Kα = 1 – 1.15 = 1);  -коэффициент, учитывающий падения напряжения в преобразовании равен 1,05; - требуемое выпрямленное напряжение.Ток во вторичной обмотке трансформатора определяется по формуле:  (A),Где  - коэффициент, учитывающий отклонение тока от прямоугольной формы равен 1,1; - коэффициент, учитывающий отклонение токов  ; - коэффициент трансформации: .Рассчитаем ток в первичной обмотке:  (А).Типовая мощность трансформации определена выражение:  (Вт).Для построения характеристик тиристорного преобразователя надо знать активную и реактивную часть сопротивления обмоток трансформатора, но так как его в курсовом проекте не выбираем, будем опираться на потери короткого замыкания, рассчитывающиеся по формуле:  (Вт); (В).Сопротивления обмоток из найденных данных можно получить по формулам:  ; ; .Индуктивность фазы трансформатора, приведенная ко вторичной обмотке:  .2.3.Построение внешней и регулировочных характеристики для нереверсивных тиристорных преобразователях Основными характеристиками тиристорных преобразователей являются: - внешняя характеристика  ;-регулировочная характеристика  .Уравнение внешней характеристики можно представить в виде: ,Где  - действующие значение ЭДС преобразователя при  ; - падение напряжения на тиристорах; - частота питающей сети; ,  - индуктивность и сопротивление фазы анодной цепи; - угол регулирования вентилей;Рассчитаем и построим график внешней характеристики  . .График и таблица внешней характеристики представлен на Рисунке 4 и Талице 2 Таблица 2 Внешняя характеристика
 Рис. 6 – Внешняя характеристика В общем случае регулировочная характеристика тиристорного преобразователя определяется выражением для режимов непрерывного тока: ; .График и таблица к регулировочной характеристики представлены ниже: Таблица 3 Регулировочная характеристика
 Рис. 7 – Регулировочная характеристика Заключение Силовая электроника — область электроники, связанная с преобразованием электрической энергии, управлением ей или её переключением без управления (включением и отключением). При этом различие силовой и слаботочной электроники не в силе тока или мощности устройства, а в назначении. В случае с силовой техникой в первую очередь ставится задача уменьшения потери энергии при передаче. В курсовой работе рассчитали тиристорный преобразователь. В процессе работы подобрали тиристор, посчитали параметры трансформатора, построили внешние и регулировочные характеристики. Список литературы 1. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. – Издательство: Альянс-книга, 2008 г.–496 с. 2. Гельман М.А. и др. Преобразовательная техника.– Издательство: Челябинск, Изд.ЦентрЮУрЧУ, 2009 г.–425 с. 3. Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г. Силовые полупроводниковые приборы (Справочник),–М.:Энергия, 1985,–512 с. 4. Тиристоры и зарубежные аналоги. Справочник., Черепанов В.П., Хрулёв А.К., Издательство: М.: ИП РадиоСофт, 2001г.–512 с. |