Разработка и проектирование тиристорного преобразователя для электропривода
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
Введение
Трехфазные сети широко распространены в энергетике и используются для производства и передачи электрической энергии. Трехфазные системы были разработаны русским электриком М.О.Доливо-Добровольским (1862 - 1919 гг.) и представляют собой систему из трёх источников переменного тока, ЭДС которых сдвинуты друг относительно друга на угол 120.
В настоящее системы преобразования переменного синусоидального напряжения и тока в постоянные практически полностью представлены полупроводниковыми выпрямителями. Очень часто также необходимо регулировать величину полученного постоянного напряжения. Экономически выгодно снабдить выпрямитель системой импульсно-фазового управления в силу относительной ее дешевизны, высокого КПД и компактности.
С помощью выпрямителей осуществляется преобразование энергии переменного тока в энергию постоянного тока. В промышленных установках применяют различные схемы выпрямления переменного тока в постоянный, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки. При сравнении различных схем выпрямления учитывают следующие их технические характеристики: число полупроводниковых приборов, коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, габаритную мощность трансформатора.
В трехфазной мостовой схеме в любой момент времени при активной нагрузке ток проходит через два диода - один из нечетной, а другой - из четной группы. Диоды нечетной группы коммутируются в момент пересечения положительных участков синусоид, а четной группы - в момент пересечения отрицательных участков. В результате при наличии двух групп получают шестифазное выпрямление.
Достоинствами трехфазных мостовых схем, широко применяемых в выпрямительных устройствах, являются: небольшой коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения; малое обратное напряжение; малая габаритная мощность трансформаторов; отсутствие вынужденного подмагничивания, так как ток во вторичной обмотке трансформатора изменяет свое направление.
1. Разработка принципиальной схемы преобразователя
В основных схемах включения тиристоров ток во внешнюю цепь подается только в одном направлении.
Для многих потребителей направление тока определяет технологический режим работы. Например, в машинах циклического действия (экскаваторах, перегрузочных машинах и др.) изменение направления движения рабочих органов осуществляется реверсированием тока нагрузки приводных двигателей.
Существует два способа управлениями тиристорами в реверсивных схемах: совместное и раздельное. В схемах с совместным управлением управляющие импульсы подаются к тиристорам обеих групп. Регулирование импульсов в комплектах тиристоров производится так, чтобы один из них работал в выпрямительном режиме, другой- в инверторном.
Рисунок 1. Трехфазная мостовая встречно- параллельная схема
2. Разработка расчетной схемы силовой части преобразователя
В электроприводах средней и большой мощности применяются трехфазная мостовая схема. Расчетная схема преобразователя приведена на рисунке 1.
Схема содержит вентильный блок, выполненный по трехфазной мостовой схеме, силовой трансформатор Т1 и систему защиты тиристоров от коммутационных перенапряжений и перенапряжений со стороны сети.
Расчет и выбор мощности трансформатора вентилей и устройств защиты выполнен по известным методикам. Исходными данными являются паспортные данные подъемного двигателя.
Рисунок 2. Расчетная схема силовой части ТП
2.1 Исходные данные
Технические данные электродвигателя
Номинальное напряжение, В…………………………………..240
Номинальный ток, А…………………………………………...170
Максимальный ток, А………………………………………….425
2.2 Основные параметры трехфазной схемы
Ku=0.427 Ed0/E2ф=2,34 Ks=1.045 KI1=0.817 KI2=0.87
3. Расчет и выбор силового трансформатора
Требуемая величина напряжений на вторичной обмотке трансформатора определяет выражение:
E=KU•Kc•K?•KR•Ku•Uн , (1)
где, Kc- коэффициент учитывающей возможность снижения напряжения в питающей сети. K?- коэффициент учитывающий неполное открывание тиристора при максимальном управляющем сигнале. KR-коэффициент учитывающей падение напряжения в преобразователе.
После подстановки получаем:
Е2ф=0,427•1,1•1,1•1,1•240=136,4 В
Действующие значение фазного тока вторичной обмотки трансформатора
I2ф=1,1•0,87•170=162,7 А
Действующие значение тока первичной обмотки трансформатора
I1ф=162,7/3,3=49,3 А
Ктр=0,95•220/136,4=1,53
Расчетная мощность
SТ=v3•380•162.7=107кВа
4. Расчет и выбор тиристоров
Для трехфазной мостовой схемы тиристоры выбираются по длительно допустимому току и максимально обратному повторяющему напряжению.
Iмакс=2,5•170=425 А
Средний ток протекающий через тиристор в каждом плече моста
Iср=425/3=141,7 А
Принимаем принудительное охлаждение:
IП=1,4•1,1•141,7=218,2 А
Амплитуда обратного повторяющегося напряжения
UП=1,4•v2•v3•136,4=467,8 В
К установке принимаем тиристор Т133-400
У этого тиристора IП=218,2 А UП=467,8 В
5. Расчет и выбор элементов устройств защиты
Длительная и надежная работа полупроводниковых преобразоват