8

1.ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

1.1.Источник питания.

Цепь переменного тока преобразователя - трехфазная сеть переменного синусоидального напряжения.

1.1.1.Действующее значение фазного напряжения U_1ф=220 В.

1.1.2.Частота сетевого напряжения f =50Гц.

1.1.3.Мощность сети неограниченна.

1.2.Требования к цепи постоянного тока.

1.2.1.Число пульсаций выпрямленного напряжения  m = 6

1.2.2.Тип нагрузки: АД или ДПТ

1.2.3.Номинальный ток двигателя I_dном

1.2.4.Номинальное фазное напряжение двигателя U_dном.

2.РАСЧЕТ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

В данном пункте проекта, исходя из требований технического задания, приводится словесное обоснование выбора типа преобразователя: нулевой, мостовой; реверсивный, нереверсивный. Обосновывается необходимость использования трансформатора для согласования напряжения питающей сети и напряжения на нагрузке. В зависимости от типа преобразователя для его питания необходимо использовать либо один, либо два согласующих трансформатора.

Описываются необходимые виды защит: максимальной токовой, тепловой, от перенапряжения на тиристорах. Приводится схема силовой части тиристорного преобразователя. Производится выбор основных силовых элементов. Строятся регулировочная и нагрузочная характеристики преобразователя, временные диаграммы выпрямленного тока и напряжения.

Тиристорные преобразователи с числом пульсаций выпрямленного напряжения m=3 и 6 проектируются реверсивными и содержат два комплекта нереверсивных преобразователей. Двенадцатипульсные преобразователи (m=12) выполняются нереверсивными, но комплектуются также двумя нереверсивными преобразователями. Далее по тексту нереверсивными преобразователями нумеруются i=1,2. Схемы силовой части преобразователей приведены на Error: Reference source not found, Error: Reference source not found и Error: Reference source not found.

2.1.Выбор согласующего трансформатора

Согласующий трансформатор выбирается по мощности и напряжению первичной и вторичной обмоток.

2.1.1.Выбор мощности трансформатора.

Выбор мощности трансформатора рекомендуется производить в следующем порядке:

2.1.1.1.Определение номинальной мощности нагрузки

Определяется номинальная мощность нагрузки преобразователя

P_ном = U_dномI_dном. – ТП-ДПТ

P_ном = Р_dном/η_d. – ТРН-АД и ПЧ-АД

2.1.1.2.Расчет номинальной мощности потерь

Рассчитывается номинальная мощность потерь энергии на вентилях преобразователя

P_ном= UI_dномn₀, – ТП-ДПТ, ТРН-АД

P_ном.и= √3U_иI_dномn_0и, – ПЧ-АД (инвертор)

P_ном.в= √3U_вI_dномn_0в, – ПЧ-АД (выпрямитель)

P_ном= P_ном.и + P_ном.в, – ПЧ-АД (суммарные)

где U, U_в, U_и – прямое падение напряжения на вентиле (по справочнику 0,2 – 2 В); n₀ – число вентилей обтекаемых током в каждый момент времени в режиме непрерывного тока (при нулевой схеме включения вентилей n₀ =1, при мостовой  n₀ =2).

2.1.1.3.Расчет коэффициента полезного действия

Рассчитывается коэффициент полезного действия преобразователя при номинальной мощности нагрузки

.

2.1.1.4.Определение минимальной допустимой мощности согласующего трансформатора

Минимальная допустимая мощность согласующего трансформатора определяется по формуле

,

где k_P – коэффициент искажений мощности (см. табл. 6.1).

2.1.2.Выбор трансформатора по напряжению

Фазные напряжение первичных обмоток трансформатора должно быть равно фазному напряжению сети U₁. При этом первичные обмотки трансформатора могут соединяться как звездой, так и треугольником.

Действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора должно быть выбрано так, чтобы гарантированно было обеспечено номинальное напряжение на нагрузке цепи постоянного тока при номинальном токе с учетом потерь напряжения на обмотках трансформатора и вентилях. Выбор номинального фазного значения напряжению вторичной обмотки рекомендуется производить в следующем порядке:

2.1.2.1.Оценка активного сопротивления короткого замыкания трансфоматора

Производится оценка активного сопротивления короткого замыкания трансформатора

,

где =0,010,03 - мощность короткого замыкания в относительных единицах; k_сх.ф – коэффициент схемы по фазному напряжению (см. табл. 6.1) (для ТРН-АД k_сх.ф=1, так как выпрямление отсутствует).

2.1.2.2.Оценка коммутационного сопротивления.

Производится оценка коммутационного сопротивления, вносимого источником питания в цепь выпрямленного тока

,

где û_k=0,040,11  напряжение короткого замыкания в относительных единицах;  =2/m  угол повторяемости; (для ТРН-АД k_сх.ф=1, так как выпрямление отсутствует).

2.1.2.3.Определение необходимого фазного напряжения

Производится оценка необходимого значения фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора по формуле

, – ТП-ДПТ, ТРН-АД

, – ПЧ-АД

где d - количество обмоток трансформатора, обтекаемых током в каждый момент времени в режиме непрерывного тока. При нулевой схеме включения вентилей d=1, при мостовой - d=2. (для ТРН-АД k_сх.ф=1, так как выпрямление отсутствует)

2.1.3.Выбор трансформатора

По данным S_min,U₁, Û₂ производится выбор трансформатора.

При выборе вторичного напряжения трансформатора следует учесть, что трансформаторы имеют на вторичной обмотке отпайки, позволяющие регулировать напряжение вниз на 20% с шагом 5%, выбрать значение фазного напряжения U₂, как ближайшее большее к оценочному значению Û₂. После выбора трансформатора выписываются его паспортные данные: S_ном,U₁, U₂, u_k, p_k.

2.1.4.Расчет коэффициента трансфомации

По данным U₁, U₂ рассчитывается коэффициент трансформации k_тр = U₂/U₁.

2.1.5.Расчет активного, полного и индуктивного сопротивления короткого замыкания трансформатора

По данным S_ном,U₁, U₂, u_k, p_k трансформатора рассчитываются активное, полное и индуктивное сопротивления короткого замыкания трансформатора, приведенные к вторичной обмотке и коммутационное сопротивление преобразователя:

, , .

2.1.6.Определение максимального значения ЭДС преобразователя

Определяется максимальное значение ЭДС преобразователя при выбранном значении фазного напряжения U₂

.

2.1.7.Определяется коэффициент запаса по напряжению.

Определяется коэффициент запаса по напряжению при выбранном значении фазного напряжения U₂

.

Если полученное значение коэффициента запаса удовлетворяет условию k_з=1,021,05, то трансформатор выбран правильно.

Если полученное значение коэффициента запаса не удовлетворяет приведенному соотношению, изменить значение U₂ выбором регулирующих отпаек. Если данное условие невозможно выполнить при выборе любой отпайки, указать необходимое значение напряжения вторичной обмотки трансформатора.