6. Выбор задания на курсовую работу.

Вариант задания на курсовую работу выдает преподаватель.

Литература.

1. Забродин Ю.С. Промышленная электроника – М.: Высш. Школа, 1984

2. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами. (Под ред. Круковича В.И., Барыбина Ю.Г., Самовера М.Л.). Изд – ие 3-е - М.: Энергия 1982

3. Справочник по преобразовательной технике. Под ред. Чиженко И.М. – Киев.: Техника, 1978

4. Электротехнический справочник. В 3-х томах, т.1 и т2. Под общей ред. проф. МЭИ Герасимова В.Г. и др. – М.: Энергия, 1980, т.2 Энергоиздат, 1981

5. Электротехнический справочник. В 3-х томах, т3 в 2-ух книгах. Книга 2 Использование электрической энергии /Под общей ред. профессоров МЭИ: Орлова И.Н. (гл. ред.) и др. – 7-е издание испр. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988

6. Чебовский О.Т., Моисеев Л.Г., Сахаров Ю.В. Силовые полупроводниковые приборы. Справочник – М.: Энергия, 1975

Приложение 1.

Пример расчетной части тиристорного ув

1. Электрический расчет управляемого выпрямителя.

   1. Определение требований к вентилям.

В качестве примера выполним расчет трехфазного управляемого выпрямителя, работающего на активно-индуктивную нагрузку, удовлетворяющего следующим техническим требованиям:

• напряжение питающей сети – 380 В;

• номинальный выпрямленный ток – 180 А;

• номинальное выпрямленное напряжение – 400 В;

• длительно допустимый выпрямленный ток – 250 А;

• максимальный ток – 400 А.

Расчет управляемого выпрямителя производим по методике изложенной в [2].

1. Определяем максимальное обратное напряжение на тиристоре.

(1)

где k₀₁ – коэффициент напряжения, равный π/3 = 1,047

U_dн – номинальное выпрямленное напряжение

U_{обр. max} = 1,047*400 = 418,8 В

2. Определяем максимальное прямое напряжение на тиристоре.

(2)

U_пр.max = 1,047*400 = 418,8 В

3. Определяем средний ток тиристора.

(3)

где k_в – коэффициент среднего тока тиристора, равный 1/3 = 0,333

I_dн – номинальный выпрямленный ток

I_в.ср. = 0,333*180 = 59,94 А

4. Определяем максимальный ток тиристора.

(4)

где I_d.max – максимальный ток

I_в.max = 0,333*400 = 133,3 А

1.1.5. Определяем действующее значение тока тиристора.

(5)

где k_вд – коэффициент действующего значения тока тиристора, равный

1/√3 = 0,58

I_в = 0,58*180 = 104,4 А

Выбираем тиристор на периодически повторяющееся напряжение 500 В и на средний ток более 59,94 А по справочнику.[6].

Тиристорам, удовлетворяющим данным требованиям является тиристор типа Т-100-5-323 [6].

Параметры тиристора типа Т-100-5-323 сводим в таблицу 1.

Таблица 1.

Параметры тиристора Т-100-5-323

Параметр	Значение
Предельный ток тиристора Iп.к., А	100
Повторяющееся напряжение Uп, В	500
Критическая скорость нарастания прямого тока , А/мкс	70
Максимально допустимая температура структуры [θрп], 0С	125
Действующее значение тока, А	58
Прямое падение напряжение ∆U, В, при токе Iп.к.	0,85
Отпирающий ток управления IУ, мА, при температуре 250С и Uпр = 12 В, не более	300
Отпирающее напряжение управления Uу, В, при температуре 250С и Uпр = 12 В, не более	6
Время выключения tв, мкс	100
Критическая скорость нарастания прямого напряжения , В/мкс	50
Ток удержания Iудерж, мА, при температуре 250С, не более	220

2. Определение требований к трансформатору.

   1. Определяем напряжение на вторичной обмотке трансформатора.

(6)

где α – коэффициент выпрямленного напряжения, равный 1,35

U_2ф = 400/1,35 = 296,296 В

2. Определяем полную мощность трансформатора.

(7)

где k_Т – коэффициент типовой мощности трансформатора, равный 1,045

S_Т = 1,045*400*180 = 75240 Вт

3. Определяем ток первичной обмотки трансформатора.

(8)

где k₁ – коэффициент тока первичной обмотки, равный 0,82

U_1ф – фазное напряжение первичной обмотки

I₁ = 0,82*(296,296/(380/√3))*180 = 199,101 А

В соответствии с расчетными данными по справочнику [4] выбираем трансформатор типа ТМ-100Т.

3. Расчет элементов защиты.

   1. Расчет элементов защиты от аварийных токов.

Так как тиристорный выпрямитель работает на активно-индуктивную нагрузку и имеет малую мощность, то можно не разрабатывать устройство защиты от аварийных токов.

2. Расчет элементов защиты от перенапряжений.

Роль элементов защиты тиристоров от перенапряжений выполняют элементы R и C включенные параллельно тиристорам.

Рассчитаем постоянную времени RC – цепочки по формуле из [3].

(9)

где (dU/dt)_кр – критическая скорость нарастания прямого напряжения на тиристоре

U_уст – прямое напряжение на тиристоре

τ – постоянная времени RC – цепочки.

τ = (0,632*U_уст)/ (dU/dt)_кр

τ = 0,632*418,8/50 = 5,29 мкс

τ_д = 4*τ (10)

τ_д = 4*5,29 = 21,16 мкс

τ_д = R*C (11)

Выбираем емкость в соответствии с рекомендациями в [3] 1мкФ на напряжение 500 В типа МБП-1.0-500±10%.

Рассчитаем величину резистора.

(12)

R = (21,16*10^-6)/(1*10^-6) = 21,16 Ом

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

Определим мощность, рассеиваемую на резисторе.

(13)

где Т – период повторения напряжения сети

Р = 418,8 ² * 5,29*10^-6/(13*0,02) = 3,56 Вт

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

Таблица 2.

№ п/п	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 управляемый выпрямитель работает на электропривод постоянного тока (т.е. R_н, L_н→ ∞), то для расчета регулировочной характеристики воспользуемся зависимостью из справочника [2].

U_d = U_d0*cos α

где U_d0 – выпрямленное напряжение на нагрузке для неуправляемого выпрямителя.

Расчет сводим в таблицу 3.

Таблица 3.

α, гр.эл.	0	30	45	60	90
Cos α	1	0,866	0,707	0,5	0

В соответствии с таблицей строим график.

Регулировочная характеристика управляемого

выпрямителя при R_н, L_н → ∞.

3. Расчет нагрузочной характеристики.

Нагрузочная характеристика управляемого выпрямителя – это зависимость выпрямленного напряжения на нагрузке от тока, протекающего через нагрузку, при постоянном угле регулирования α. (U_d = f (I_d)│_α=const)

Построение производим в соответствии с [1].

(14)

где U_d^* = U_d / U_dн – относительное падение напряжение на нагрузке

I_d^* = I_d / I_dн – относительный ток в нагрузке

U_к[%] – напряжение короткого замыкания трансформатора (составляет около 1-2 % от U_сети)

α – угол регулирования

А – коэффициент, характеризующий кратность падения напряжения на стороне выпрямленного тока по отношению к U_к[%]. А = 0,5.

Нагрузочная характеристика управляемого выпрямителя.

4. Расчет энергетических показателей.

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

Коэффициент мощности в соответствии с [1].

(15)

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

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

α – угол регулирования;

λ = 0,955*cos 0⁰ = 0,955

(16)

где η_тр – КПД трансформатора, равный 0,96;

η_в.с. – КПД выпрямительной схемы

(17)

где P_d = I_d*U_d – потери в нагрузке;

ΔP_вен – потери в вентилях;

ΔP_с.у. – потери в системе управления;

ΔР_вен = m*ΔU_a*I_в,

где m – число вентилей в схеме;

ΔU_a – падение напряжения на открытом вентиле (мало, по сравнению с напряжением питающей сети, поэтому им пренебрегаем).

I_в – средний ток вентиля.

ΔP_с.у. = (0,5 ÷ 3)%*P_d;

P_d = 180*400 = 72000 Вт;

ΔP_вен = 6*66,6 = 399,6 Вт ≈ 400 Вт;

ΔP_с.у. = 0,03*92000 = 2160 Вт;

η_в.с. = 72000/(72000 +400 + 2760) = 0,957;

η = 0,96*0,957 = 0,918.

Подписано к печати Бум. писч. № 1

Заказ № Уч. изд. л. 1,75

Формат 60х84 1/16 Усл. печ. л. 1,75

Отпечатано на RISO GR 3750 Тираж 200 экз.