3. Расчет и выбор элементов силовой части

3.1. Асинхронно-вентильный каскад

Рисунок 8 – Схема силовой части ЭП

Асинхронный вентильный каскад содержит следующее электрооборудование: асинхронный электродвигатель с фазным ротором; выпрямитель роторный неуправляемый; реактор сглаживающий, включаемый в цепь выпрямленного тока; комплектный тиристорный преобразователь – инвертор; силовой трансформатор для согласования напряжения ротора двигателя при заданном диапазоне регулирования скольжения с напряжением питающей сети; пусковое устройство.

Выбор вентилей выпрямительного и тиристоров инверторного моста:

Вентили выбираются по среднему току через вентиль и по максимальному обратному напряжению.

Среднее значение выпрямленного тока:

(1.16)

Средний ток, протекающий через вентиль:

(1.17)

где - коэффициент, учитывающий снижение допустимого тока через вентиль при работе с низкой частотой;

- коэффициент, учитывающий снижение движения охлаждающего воздуха меньше 15 м/c;

- конструктивный коэффициент, учитывающий различные температурные условия работы вентилей;

-коэффициент, учитывающий снижение допустимого тока через вентили при их параллельном соединении.

Приближенное значение максимального скольжения:

(1.18)

Максимальное обратное напряжение на вентиле:

(1.19)

где

- количество последовательно включенных вентилей,

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения обратного напряжения между последовательно включенными вентилями,

- коэффициент, учитывающий перенапряжения, вызванные коммутациями различного характера.

Расчетным значениям соответствует диод типа Д9Б

Таблица 18 – Параметры диода Д9Б

40	100	100	0,5	1

В качестве тиристорного преобразователя – инвертора может быть использован любой из выпускаемых тиристорных преобразователей постоянного тока, допускающих работу в инверторном режиме. Выбор преобразователя производится по номинальному току и напряжению, соответствующему диапазону регулирования, т.е. так же как и для вентилей.

Расчетным значениям соответствует тиристор типа ТД-40

Таблица 19 – Параметры тиристора ТД-40

40	0,6	3	100	1,4

Выбор трансформатора:

Определим сопротивления статорной и роторной цепей АД:

Номинальный ток фазы статора АД:

(1.20)

Базовое сопротивление:

(1.21)

Величины сопротивлений рассчитываются в соответствии со схемой замещения (а):

(1.22)

Рисунок 9 - Схемы замещения фазы АД

Сопротивления и рассчитываются по формулам:

(1.23)

(1.24)

При переходе к традиционной схеме замещения (б) значения сопротивлений равны:

; ; ; ; ;

; ; ; ; ; Ом.

Полученные сопротивления приведены к обмотке статора. Для приведения сопротивлений к обмотке ротора определяется коэффициент трансформации асинхронного двигателя:

(1.25)

Так как коэффициент трансформации равен 2,714, то значения сопротивлений в обмотках ротора будут:

;

;

; (1.26)

;

;

Сопротивление рассеяния фазы двигателя:

. (1.27)

Индуктивность фазы двигателя:

(1.28)

Трансформатор инвертора выбирается по току и напряжению вторичных обмоток. Фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора зависит от глубины регулирования скорости двигателя и переделяется:

(1.29)

где - коэффициент схемы выпрямления.

Ток вторичной обмотки трансформатора определяется исходя из выпрямленного тока ротора, соответствующего длительной или среднеэффективной нагрузке двигателя:

Выпрямляемый ток ротора:

(1.30)

где - коэффициент схемы инвертора.

Мощность трансформатора:

(1.31)

По расчетным параметрам выбирается трансформатор ТС3-7,5

Таблица 20 – Параметры трансформатора ТС3-7,5

7,5	380	230	97,5	217,5	3,6

Выбор сглаживающего дросселя:

Фазный ток вторичной обмотки трансформатора:

(1.32)

Напряжение вторичной обмотки трансформатора:

(1.33)

Полное сопротивление фазы трансформатора:

(1.34)

Активное сопротивление фазы трансформатора:

(1.35)

Реактивное сопротивление фазы трансформатора:

(1.36)

Индуктивность фазы трансформатора:

(1.37)

Требуемое значение индуктивности цепи выпрямленного тока рассчитывается, исходя из необходимости ограничения пульсаций выпрямленного тока:

где – амплитуда основной гармонической составляющей выпрямленного напряжения;

- кратность гармоник;

- кратность пульсаций;

- допустимое действующее значение основной гармоники тока;

Тогда:

Так как индуктивность фазы двигателя больше требуемого значения, то сглаживающий дроссель не нужен.