1 Расчет и выбор силового электрооборудования

1.1 Выбор силовой схемы

В соответствии с заданием используем реверсивный привод.

Двухкомплектное преобразование выполняется по встречно-параллельной или по перекрестной схеме.

Трехфазная встречно-параллельная мостовая схема имеет лучшие энергетические показатели в сравнении с 3-х фазной с нулевым выводом, однако в ней используется большее количество тиристоров и ее целесообразно применять при мощностях свыше 5 кВт [4]. Поэтому Выбираем встречно-паралельную мостовую схему .

Рисунок 1 - Выбор силовой схемы в программе ElectroPrivod ω₀ = 314,16 рад/с — круговая частота питающей сети.

1.2 Выбор электродвигателя

В соответствии с заданием, по таблице выбираем соответствующий тип двигателя 4ПФ 112М. Данный двигатель имеет следующие параметры:

1) Номинальная мощность (механическая) — Р_мех = 7,5 кВт = 7500 Вт;

2) Номинальное напряжение (напряжение якоря) — U_H = 440 В;

3) Номинальная частота вращения — n_н = 1450 об/мин;

4) Максимальная частота вращения — n_max = 5000 об/мин;

5) Момент инерции двигателя — J_Д = 0,056 кг/м²;

6) Момент инерции рабочей машины — J_M = 0,5-0,056 = 0,0444 кг/м²;

7) Номинальный момент — М = 52.406 Н/м;

8) Ток якоря — I_Н = 19,6 А;

9) Сопротивление обмотки якоря — R_ОЯ = 1.47 Ом;

10) Определяем КПД двигателя:

;

11) Определяем номинальную скорость вращения:

(рад/с);

12) Число пар полюсов обмотки якоря — р = 2;

13) Коэффициент для некомпенсированной машины — k = 0,55;

14) Разность рабочей t_p = 70°С и исходной t₀ = 20°С температур: t = t_p - t_o = 70 - 20 = 50°С;

15) Рассчитываем индуктивность цепи якоря двигателя:

Гн;

16) Определяем сопротивление обмотки якоря в нагретом состоянии:

R_Э =R_Я*(l + *t) = 1.47 *(1 + 0,004*50) =1.764 Ом,

где  = 4*10^-3 - температурный коэффициент сопротивления меди, 1/град;20)

17) Коэффициент передачи двигателя:

18) Э.Д.С двигателя:

19) Электромагнитный момент двигателя:

Рисунок 2 - Технические данные электродвигателя в программе ElectroPrivod .

1.3 Расчёт тиристорного преобразователя

Основные соотношения в силовой цепи

Среднее значение выпрямленного напряжения при холостом ходе:

U_do = a ×U_2Ф = 2,34*220=514,8

где a – коэффициенты напряжения

U_2Ф , U_2Л – действующие значения фазного и линейного напряжений вторичной обмотки трансформатора.

Для трехфазной мостовой схемы (m = 6, p = 6):

а =

где m – число фаз вторичной обмотки трансформатора;

p – число пульсаций за период питающего напряжения.

Указанные формулы применяются для определения необходимого значения напряжения вторичной обмотки трансформатора U_2Ф или U_2Л по напряжению холостого хода преобразователя U_do . Но в начале расчета величина U_do неизвестна, т.к. неизвестен ряд параметров цепи тока нагрузки (вторичной обмотки трансформатора, уравнительного и сглаживающего реакторов и т.д.). Поэтому предварительное значение U_do определяют по формуле:

U_do = K_u* K_г* K_a*U_н=1,1*1,08*1*440=522,72

где K_u – коэффициент учета возможного снижения напряжения сети,

K_u = 1,05 - 1,1;

K_г – коэффициент учета падения напряжения в сопротивлениях элементов силовой цепи преобразователя, K_г =1,05 - 1,08;

K_a – коэффициент учета неполного открывания вентилей; для реверсивных и нереверсивных с раздельным управлением преобразователей, допускающих работу с нулевым углом регулирования, K_a = 1; для реверсивных преобразователей с совместным и согласованным управлением выпрямительной и инверторной групп, где требуется ограничение минимального угла регулирования:

1.3.1 Выбор тиристора

Коэффициент тока k_B = 0,33 — для нулевой и мостовой трехфазных схем.

Коэффициент, учитывающий условия охлаждения, k_ОХ = 0,3÷0,35 = 0,33 — при естественном воздушном охлаждении со стандартным радиатором. Определяем номинальный ток тиристора:

I_T.Н=(2÷3)*I_cp, где I_cp= и I_d =I_H.

Тогда I_T.Н=(2÷3)* = = 49А.

Определяем действующее значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора:

В,

где U_2л - линейное напряжение

Определяем максимальное значение обратного напряжения:

U_o6p.max = k₀₂-U_2ф, где k₀₂ = 1,41 — коэффициент напряжения для трехфазной мостовой схемы выпрямления.

U_06p.max= 1,41 - 220 = 310,2 В.

Коэффициент напряжения для трехфазной мостовой схемы — а = 2,34.

Определяем напряжение холостого хода преобразователя:

U_d0= а * U_2ф = 2,34 - 220 = 514,8 В.

Задаваясь расчётным номинальным током тиристора I_тн = 49 А выбираем по таблице П.1 тиристор Т132-50 с параметрами:

1) Максимально допустимый ток в открытом состоянии — I_T._max = 50 А;

2) Повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии — U_Т.ИМП= 100÷1200 В;

3) Максимально допустимый прямой импульсный ток управления —

I_{Т.MAX.ИМП} = 2,1 А,

4) Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии —

КСНТ= 100 А/мкс;

5) Критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии — КСНН = 50-1000 В/мкс.

Рисунок 3 - Технические данные ТП в программе ElectroPrivod