Министерство образования и науки Российской Федерации
Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Южно-Уральский государственный университет»
(НУИ) в г. Златоусте
Факультет «Машиностроительный»
Кафедра «ЭАПП»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине «Вентильные преобразователи переменного и постоянного тока»
Вариант 6
Выполнил:
студент группы ФТТ-333
_________/Гаффаров А.С/
«__10__»___05___2014 г.
Проверил:
преподаватель
_________/Сергеев Ю.С./
«___»__________2014_г.
Работа выполнена с
оценкой _______________
Златоуст
2014
АННОТАЦИЯ
Гаффаров А.С. Вентильные преобразователи
постоянного и переменного тока. – Златоуст:
ЮУрГУ, ФТТ – 333; 2014, 39 с., библиограф.
список – 4 наименования.
В данном курсовом проекте спроектирован однокомплектный рекуперирующий тиристорный преобразователь, работающий на якорь электродвигателя постоянного тока, предназначенного для привода подъемного механизма. По ходу проекта были рассчитаны и выбраны: силовой трансформатор, вентильная часть преобразователя, сглаживающий реактор. При помощи ЭЦВМ произведен расчет внешних, регулировочных, ограничительных и энергетических характеристик ведомого однокомплектного преобразователя, а также приведены их графические зависимости. Построены временные диаграммы токов и напряжений. Построена принципиальная электрическая схема. Дана оценка соответствия разработанного преобразователя требованиям задания.
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ЗАДАНИЕ 5
2 ВЫБОР СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА 8
2.1 Расчет параметров и выбор силового трансформатора 8
2.2 Проверка выбранного трансформатора 10
3 ВЫБОР ТИРИСТОРОВ 13
3.1 Предварительный выбор тиристоров 13
3.2 Проверка тиристоров по нагреву 15
4 ВЫБОР ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ И ПРОВЕРКА ТИРИСТОРОВ НА ТОКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 17
5 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР СГЛАЖИВАЮЩЕГО РЕАКТОРА 20
6 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ВНЕШНИХ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 23
7 ПОСТРОЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ ДИАГРАММ 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 38
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 39
ВВЕДЕНИЕ
Вентильные преобразователи широко применяются для преобразования энергии, вырабатываемой и передаваемой в виде переменного напряжения промышленной частоты 50 Гц в электрическую энергию другого вида в постоянный ток или переменный ток с нестандартной или изменяемой частотой. Почти половина энергии в нашей стране потребляется в преобразованном виде, прежде всего в виде постоянного тока. Электропривод постоянного тока, в том числе тяговый электропривод, мощные электротермические и электротехнологические установки – это наиболее энергоемкие потребители постоянного тока. Для их питания ток промышленной частоты преобразуется в постоянный ток с помощью выпрямителей.
Таким образом, значительное число потребителей электроэнергии большой мощности подключается к промышленной сети с помощью вентильных преобразователей. Вентильные преобразователи являются в настоящие время самыми распространенными потребителями электрической энергии.
Однако применение вентильных преобразователей вызывает ряд проблем связанных с тем, что они являются нелинейной нагрузки сети, и их работа сильно влияет на режим сети и качество электрической энергии.
Цель курсовой работы – закрепление и систематизация знаний в области важного раздела промышленной электроники – преобразовательной техники, путём самостоятельного решения комплексной задачи проектирования однокомплектного рекуперирующего тиристорного преобразователя, для электропривода постоянного тока. Спроектированный реверсивный преобразователь должен удовлетворять всем условиям задания.
1 Задание
Спроектировать однокомплектный реверсивный тиристорный преобразователь, работающий на якорь двигателя постоянного тока, предназначенного для привода подъемного механизма. Механизм производит подъем груза и его спуск; при подъеме преобразователь работает в выпрямительном режиме, обеспечивая разгон двигателя и его вращение с требуемой частотой; торможение при подъеме осуществляется при запертом преобразователе за счет массы груза; при спуске двигатель разгоняется под действием массы груза (якорь вращается в другую сторону, двигатель переходит в генераторный режим, а преобразователь – в инверторный); после разгона двигателя до требуемой частоты вращения преобразователь в инверторном режиме пропускает заданный ток; торможение осуществляется резким увеличением инвертируемого тока.
Таким образом, преобразователь работает в режиме повторно-кратковременной нагрузки. График нагрузки представлен на рисунке 1.
Рисунок 1– График нагрузки для однокомплектного преобразователя
где IПВ, IПИ – токи перегрузки в выпрямительном и инверторном режимах;
IУВ, IУИ – установившиеся токи в выпрямительном и инверторном режимах;
tПВ, tПИ – длительности перегрузок в выпрямительном и инверторном режимах;
tУВ, tУИ – длительности установившихся нагрузок выпрямительном и инверторном режимах;
tЦ – время цикла;
t0 – время паузы в нагрузке.
Таблица 1 – Исходные данные
-
Тип двигателя
Д 818
Номинальная мощность двигателя PН, кВт
185
Номинальное напряжение двигателя UН, В
440
Время цикла tЦ, с
45
Время перегрузки tП, с
2,0
Время установившейся нагрузки tУ, с
11
Время паузы между выпрямительным и инверторным режимом t0, с
7
Номинальный ток двигателя IН, А
460
Отношение тока перегрузки к номинальному току двигателя IП/IН
2,0
Отношение установившегося тока к номинальному току двигателя IУ/IН
1,1
Активное сопротивление якоря rЯ, Ом
0,0293
Индуктивность якоря двигателя LЯ, мГн
6,29
Частота вращения n, об/мин
440
Для упрощения расчётов принято:
IПВ=IПИ=IП; IУВ=IУИ=IУ.
tПВ=tПИ=tП; tУВ=tУИ=tУ.
Токи IП ,IУ заданы относительно номинального тока двигателя IН.
Опорное напряжение в системе управления косинусоидальное.
Перегрузки при разгоне (пуске) и торможении предусмотрены для ускорения этих процессов.
Проектирование преобразователя выполнить при следующих технических условиях:
а) Номинальное линейное напряжение сети UСН = 380 В;
б) Колебания напряжения сети ± 10%;
в) номинальное напряжение на двигателе должно быть обеспечено при установившемся токе нагрузки IУ и допустимых колебаниях напряжения сети;
г) схема выпрямления – трёхфазная мостовая;
д) коэффициент пульсаций тока q при токе установившейся нагрузки IУ не более 2%;
е) температура окружающей среды Tа = +40° C; охлаждение воздушное (естественное и принудительное);
ж) амплитуда опорного напряжения в системе импульсно-фазового управления 10 В.