5 Проектирование полной принципиальной схемы преобразователя
Полная принципиальная схема преобразователя представлена в графической части (КП 28П3к.02.00.00.000 Э3). Схема получает питание от трехфазной сети переменного тока (380, 50Гц). Защита схемы от короткого замыкания выполняется автоматическим выключателем QF1. Трансформатор TV1 служит для понижения напряжения подводимого к двигателю. Предохранители FU1,FU2,FU3 служит для защиты тиристоров VS1,VS3,VS5 от токов коротких замыканий. Защита от перенапряжений осуществляется шунтированием тиристоров RC-цепочками, сглаживающий дроссель LD1 в цепи якоря ДПТ необходим для сглаживания пульсации тока.
Для включения системы импульсно-фазового управления используют кнопки SB1 “пуск” и SB2 “стоп”. Предохранители FU4,FU5,FU6 выполняют дополнительную защиту от короткого замыкания в системе управления. Трансформатор TV2 служит для синхронизации напряжении системы импульсно-фазового управления (СИФУ) с напряжением в сети.
Устройство синхронизации (УС) обеспечивает гальваническую развязку системы управления с питающей сетью. Генератор опорного напряжения (ГОН) осуществляет формирование пилообразного опорного напряжения. Нуль-орган (НО) сравнивает пилообразное напряжение и напряжение управления. Формирователь длительности импульсов (ФДИ) формирует прямоугольные сигналы импульсы с длительностью, достаточной для надежного открывания тиристоров. Регулятор импульсов (РИ) служит для распределения импульсов по тиристорам. Выходной формирователь (ВФ) формирует управляющие импульсы по мощности, необходимые для надежного включения тиристоров.
По включении автоматического выключателя QF1 на двигатель М1 через преобразователь будет подаваться напряжение постоянного тока, величина которого будет регулироваться СИФУ.
Перечень элементов принципиальной схемы представлен в приложении А (КП 28П3к.02.00.00.000 ПЭ3).
6 Расчет и построение внешней характеристики преобразователя
Внешней характеристикой преобразователя называется зависимость выходной ЭДС выпрямителя Ed от тока нагрузки Iн при постоянном угле открывания тиристоров ос, или Ed = f(I) при а = const.
В общем- случае, без учета зоны прерывистого тока, внешний характеристика представляет собой семейство прямых, наклоненных к оси абсцисс, описываемых уравнениями для однофазных и трехфазных мостовых
,
(6.1)
где a - угол открывания тиристоров, град;
ΣUЯЦ - суммарное активное сопротивление якорной цепи, Ом;
Σ∆UB - суммарное падение напряжения на СПП, В. Принимаем
Σ∆UB = 2В.
Поставим значения в формулу (6.1)
Характерные точки для построения внешней характеристики приведены в таблице 5
Таблица 5- Значения напряжения для построения внешних характеристик
U2 |
225,26В |
U3 |
253,54В |
U4 |
51,96В |
U5 |
44,5В |
U6 |
144,20В |
Однако в области малых токов существует, так называемая зона прерывистого тока, представляющая собой эллипс с полуосями, равными соответственно Ео и Irp мах. В зоне прерывистого тока внешние характеристики представляют собой отрезки параболы, соединяющей точку пересечения границы зоны прерывистого тока и прямой, имеющей значение Ео.
Зададимся диапазоном регулирования двигателя (D =10), и построим внешние характеристики для значений угла открывания вентилей α, соответствующих скорости двигателя ωн, 0,5 ωн и 0,1 ωн.
Воспользовавшись номинальными значениями скорости двигателя, тока якоря, напряжения на якоре и сопротивления якоря можно найти коэффициент Се
(6.2)
Поставим значения в формулу (6.2)
Суммарное активное сопротивление якорной цепи двигателя рассчитывается по формуле
ΣRЯЦ = RЯ + RДП + RДР + RП (6.3)
где RЯ - сопротивление якоря двигателя, Ом (по' заданию);
RДП - сопротивление дополнительных полюсов, Ом (по заданию);
RДР - активное сопротивление сглаживающего дросселя, Ом;
RП - сопротивление перекрытия анодов вентилей, Ом.
Поставим значения в формулу (6.3)
ΣRЯЦ = 0,055 + 0,039 + 0,15 + 0,26=0,504 Ом
Активное сопротивление сглаживающего дросселя определяем по формуле
(6.4)
Поставим значения в формулу (6.4)
Сопротивление перекрытия анодов вентилей рассчитывается по формуле
(6.5)
Поставим значения в формулу (6.5)
Выразив значения cosα можно рассчитать углы открывания вентилей для однофазных и трехфазных мостовых
а
= arccos
(6.6)
Поставим значения в формулу (6.6)
55
= arccos
Остальные значения углов открывания тиристоров приведены в таблице 5,2
Таблица
6 – Значения углов открывания тиристоров
α2 |
99.78 |
α3 |
138,6 |
α4 |
59,34º |
α5 |
102,7 |
α6 |
143,1 |
Зная значения угла открывания а по формуле (6.1), (6.2) рассчитывается .значение напряжения на якоре двигателя для токов равных номинальному току и IН=0,5, т.е. по двум точкам построим внешнюю характеристику выпрямителя для каждого из значении угла открывания а. Рассчитанные значения представляются в виде таблицы и строятся внешние характеристики.
Построение по результатам расчетов внешней характеристики преобразователя показано в графической части (КП 28П3к.02.00.000 Э8.1).