Проектирование реверсивного тиристорного преобразователя

Выбор тиристорного преобразователя, трансформатора. Расчёт силового модуля, индуктивности, выбор сглаживающего дросселя. Защита тиристорного преобразователя. Сравнительная характеристика разработанного тиристорного преобразователя и промышленного аналога.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство образования Российской Федерации

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова

Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок

Пояснительная записка к курсовой работе

По дисциплине «Преобразовательная техника»

Тема: “Проектирование реверсивного тиристорного преобразователя”

Магнитогорск

2003

ВВЕДЕНИЕ

Электропривод постоянного тока на основе тиристорных преобразователей в настоящее время является основным типом промышленного регулируемого электропривода. Это объясняется рядом достоинств этого типа электропривода:

1) высокое быстродействие, которое ограничивается коммутационной способностью двигателя и механической инерционностью привода;

2) мгновенная готовность к работе, широкий диапазон температур и длительный срок службы;

3) номинальный КПД преобразователя превышает 92-96%;

4) малые весогабаритные показатели; блочная компоновка позволяет сократить требуемые производственные площади, уменьшить капитальные затраты и расходы на установку и эксплуатацию.

В то же время тиристорным электроприводам свойственны недостатки:

1) пульсации выпрямленного напряжения и тока на выходе тиристорного преобразователя повышают нагрев и ухудшают коммутацию двигателя, что требует установки сглаживающих реакторов;

2) при глубоком регулировании напряжения тиристорный преобразователь имеет низкий коэффициент мощности, что требует разработки и установки специальных компенсирующих устройств;

3) перегрузочная способность тиристорного преобразователя ниже, чем электромашинного;

4) при работе тиристорных преобразователей искажается форма напряжения в сети переменного тока, и возникают помехи.

В настоящее время разработаны различные схемы тиристорных преобразователей и системы регулируемого электропривода на их основе. Промышленностью освоен серийный выпуск комплектных тиристорных электроприводов.

По назначению тиристорные преобразователи подразделяются:

для питания якоря двигателя;

для питания обмоток возбуждения.

по исполнению тиристорные преобразователи подразделяются:

нереверсивные;

реверсивные.

Самой благоприятной для тиристорных преобразователей признана трёхфазная мостовая (шестипульсная) схема выпрямления. На базе трёхфазной мостовой схемы строятся также комбинированные схемы выпрямления, например двенадцатипульсные. Наиболее сложными элементами тиристорного электропривода являются двухкомплектные преобразователи. Они применяются в быстродействующих электроприводах, в которых скорость изменения и реверсирования тока (момента) двигателя влияют на производительность механизма или качество регулирования технологических параметров.

При проектировании тиристорных преобразователей для регулируемого электропривода необходимо учитывать специфические свойства преобразователей с различными способами управления, их влияние на статические и динамические свойства электропривода.

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА РАЗРАБОТКУ

В качестве нагрузки тиристорного преобразователя применён якорь двигателя постоянного тока независимого возбуждения типа Д21, сеть трехфазная переменного тока 380 В, режим работы электропривода - реверсивный.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ Д21

Технические данные двигателя представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Технические данные двигателя Д21

№ п/п	Наименование	Ед. изм.	Величина
1.	Номинальная мощность, Рн	кВт	4,5
2.	Номинальное напряжение,Uн	В	220
3.	Номинальный ток якоря, Iн	А	26
4.	Номинальная скорость вращения, nн	об/мин	1010
5.	Перегрузочная способность,	--	2,5
7.	Сопротивление обмоток при 20о С - якоря, rя - добавочных полюсов, rдп - обмотки возбуждения, rв	Ом Ом Ом	0,66 0,28 141,6
8.	Число главных полюсов, 2р	--	4
9.	Число параллельных ветвей, 2а	--	2
10.	Номинальное напряжение возбуждения, Uвн	В	220
11.	Номинальный ток возбуждения, Iвн	А	1,2

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

3.1 Выбор тиристорного преобразователя

Для заданной мощности Рн = 4,5 кВт, напряжения Uн =220 В, тока Iн= 26 А, перегрузочной способности =2,5 наиболее целесообразной схемой выпрямления является трехфазная мостовая схема с питанием от сети переменного тока 380 В, трансформаторный вариант, преобразователь реверсивный по встречно-параллельной схеме с раздельным управлением вентильными группами.

При определении номинальных значений выпрямленного напряжения и тока необходимо обеспечить:

.

Этим условиям отвечает тиристорный преобразователь со следующими номинальными данными:

= 230 В >=220 В;

А,

где - перегрузочная способность тиристорного преобразователя в течение 10 с.

Этим условиям удовлетворяет тиристорный преобразователь из серии ЭКТ типа ЭКТ-50/220-1421-УХЛ4 на .

Силовая схема реверсивного тиристорного преобразователя приведена на рис. 3.1.

Особенностью силовой части ЭКТ (рис. 3.1) является встречно-параллельное включение тиристоров каждого плеча выпрямительного моста. Тиристорный преобразователь получает питание от сети 380 В через автоматический выключатель SF1 и трансформатор ТС. На стороне постоянного тока защита осуществляется автоматическим выключателем SF2. Линейный контактор КМ служит для нечастой коммутации якорной цепи, динамическое торможение электродвигателя М осуществляется через контактор KV и резистор RV.

Трансформатор ТВ и диодный мост В служат для питания обмотки возбуждения двигателя LM.

Силовая схема электропривода серии ЭКТ на Idн = 50 А и напряжение 220.

Рис. 3.1

3.2 Выбор трансформатора

Расчёт начнём с определения линейного напряжения вторичной обмотки трансформатора

где kсх - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (см. табл. 3.1).

Таблица 3.1 - Расчётные коэффициенты схемы выпрямления

Схема выпрямления	Коэффициенты
	kсх	ав	в	Ст	d	kп
Трёхфазная мостовая	2,34	2	0,0025	0,0052	0,0043	1,045

Максимальное расчётное значение выпрямленной ЭДС в режиме непрерывного тока

где Ен - номинальное значение ЭДС двигателя;