Расчет индуктивности сглаживающих реактов

Оглавление

 

 

исходные данные                                                                                                              3

1. Расчет силовой схемы тиристорного преобразователя                         4

1.1.Определение параметров и выбор трансформатора.                                        4

1.2.Выбор тиристоров                                                                                                4

1.3.Расчет индуктивности сглаживающих реакторов                                             4

2. РАСЧЕТ И Выбор элементов защиты преобразователя.                               9

3. РАСЧЕТ и построение регулировочных xapактеристик.                           11

4. Расчет электромеханических характеристик.                                             12

4.1 Расчет параметров цепи якоря.                                                                                12

4.2. Расчет электромеханических характеристик в зоне непрерывных токов.      13

4.3. Расчет электромеханических характеристик в зоне прерывистых токов.     14

4.4. Определение границы устойчивого инвертирования.                                     15

5. Определение полной мощности, ее составляющих, коэффициента                                                        мощности и КПДпреобразователя                                                                     16

6. Описание УСТРОЙСТВА И работы преобразователя                                   18

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК                                                                                       20

 

Исходные данные: ВАРИАНТ 27

 

Тип схемы:                                          нулевая встречно-параллельная

Способ управления:                           раздельное

a_в+a_и:                                                  190⁰

I_min/I_ном×100:                                                   20%

w(I_min)/w_ном×100:                                   60%

Линейное напряжение питающей сети: ~380 В.

Двигатель:                                           ПН-205-33,5

 

Параметры двигателя

				rЯ+rДП	2р
кВт	об/мин	А	В	Ом	-
33,5	1500	174	220	0,054	4

 

 

 

1. Расчет силовой схемы тиристорного преобразователя    

 

1.1. Определение параметров и выбор трансформа­тора

 

Трансформатор выбираем на основе расчетных вторичных напряжений и токов, а также расчетной мощности.

Принимаем, что выпрямленное напряжение преобразователя U_d равно номинальному напряжению двигателя U _дн, а выпрямленный ток I _d = I _дн.

 

1.1.1. При работе в зоне непрерывных токов расчетное значение вторичного фазного напряжения трансформатора определим по формуле (для минимальных и максимальных значений коэффициентов):

 

где k_u=U_2ф/U_d0=0,855 [1, табл.1]-коэффициент схемы;

  k_c=1,05 ¸ 1,1 – коэффициент учета колебания напряжения сети на 10%;

  k _a =1,05 ¸ 1,1 – коэффициент, учитывающий неполное открывание вентилей для минимального угла  управления при a _И+a _В > 180°;

  k_r=1,05 – коэффициент, учитывающий падение напряжения в преобразователе;

U _dН =220 B – номинальное напряжение якоря двигателя..

 

1.1.2. Расчетное значение тока фазы вторичной обмотки трансформатора (для минимальных и максимальных значений коэффициентов) составит:

 

где k_i2=I_2ф/I_d=0,577 [1, табл.1] -коэффициент схемы;

  kА=1,05 ¸ 1,1– коэффициент, учитывающий отклонение формы фазного тока от прямоугольной;

  I_dН =174  А – номинальный ток якоря двигателя.

 

1.1.3. Расчетная типовая мощность (для минимальных и максимальных значений коэффициентов) рассчитывается по формуле:

 

где k_s =1,35 [1, табл.1]- коэффициент схемы и группы соединений обмоток.

 

Выбираем трансформатор из условий:

1.1.4. По полученным результатам по каталогу [2] выбран трансформатор ТСП-125/0,7 со следующими параметрами:

Схема соединения обмоток:                                                     Y/Yн-0;

Номинальная мощность, Sн :                                                93 кВА;

Номинальное линейное напряжение первичной обмотки:      380 В;

Номинальное линейное напряжение вторичной обмотки:      410 В;

Номинальный фазный ток вторичной обмотки:                              131 А;

Напряжение короткого замыкания U_k%:                                 5,8%;

Потери короткого замыкания DP_k:                                  2700Вт.

 

 

1.1.5. По техническим параметрам трансформатора вычисляем следующие данные:

- коэффициент трансформации:

 

- номинальное значение фазного тока первичной обмотки:

 

- активное сопротивление фазы трансформатора:

 

- индуктивное сопротивление фазы трансформатора:

 

Выбор тиристоров

Тиристоры выбираем по среднему значению тока через вентиль с учетом увеличения тока двигателя в переходных режимах и по максимальному значению обратного напряжения.

Среднее значение тока через тиристор с учетом того, что тиристор в трехфазных схемах открыт треть периода:

 

где k_зi=2…2,5 – коэффициент запаса по току,

k_ох=0,3…1 – коэффициент, учитывающий интенсивность охлаждения,  

   

где k_прив =1,1- коэффициент, учитывающий форму прямоугольного тока.

 

Максимальная величина обратного напряжения на вентиле в запертом состоянии равна междуфазному напряжению вторичной обмотки трансформатора с учетом возможных перенапряжений рассчитывается по формуле:

 

где k_зн=1,5 – коэффициент запаса по напряжению;

 

Выбираем тиристоры с предельными эксплуатационными параметрами, определяемыми из условий:

Из этих условий выбираем тиристоры марки Т134-500-10, имеющие следующие предельные параметры:

- повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии Uзс,п:       1000 В,

- максимально-допустимый средний ток в открытом состоянии Ioc,ср.макс.: 500 А,

- ударный неповторяющийся ток в откр. состоянии при длит. имп.tи=10мс:  11,0кА,    

- постоянное или импульсное напряжение в открытом состоянии Uос:          1,80 В,

- время выключения tи:                                                                                      500 мкс,

- время обратного восстановления tвос.обр.:                                                    27 мкс.

 

Библиографический список

 

1. Черепанов А.В. Расчет силового тиристорного преобразователя для электропривода постоянного тока. Кафедра электропривода, Липецк, 2006.

2. Резинский С.Р. Силовые полупроводниковые преобразователи в металлургии. Справочник. – М.: Металлургия, 1976.

3. Соловьев А.Н. Защита электрических машин 0,4 кВ. Учебное пособие. Кафедра РЗиА ЭССиС СПбГЭУ Минэнерго России, Санкт - Петербург, 2005.

4. ГОСТ 17242-2003. Межгосударственный стандарт. Предохранители силовые низковольтные. Общие технические требования.ОКП – 343441,с.41

5. Правила устройства электроустановок. Седьмое издание. Москва, 2002.

6. Федосеев А.М. Релейная защита электрических сетей. Учебник для ВУЗов. М. “Энергия ”,1976.

 

Оглавление

 

 

исходные данные                                                                                                              3

1. Расчет силовой схемы тиристорного преобразователя                         4

1.1.Определение параметров и выбор трансформатора.                                        4

1.2.Выбор тиристоров                                                                                                4

1.3.Расчет индуктивности сглаживающих реакторов                                             4

2. РАСЧЕТ И Выбор элементов защиты преобразователя.                               9

3. РАСЧЕТ и построение регулировочных xapактеристик.                           11

4. Расчет электромеханических характеристик.                                             12

4.1 Расчет параметров цепи якоря.                                                                                12

4.2. Расчет электромеханических характеристик в зоне непрерывных токов.      13

4.3. Расчет электромеханических характеристик в зоне прерывистых токов.     14

4.4. Определение границы устойчивого инвертирования.                                     15

5. Определение полной мощности, ее составляющих, коэффициента                                                        мощности и КПДпреобразователя                                                                     16

6. Описание УСТРОЙСТВА И работы преобразователя                                   18

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК                                                                                       20

 

Исходные данные: ВАРИАНТ 27

 

Тип схемы:                                          нулевая встречно-параллельная

Способ управления:                           раздельное

a_в+a_и:                                                  190⁰

I_min/I_ном×100:                                                   20%

w(I_min)/w_ном×100:                                   60%

Линейное напряжение питающей сети: ~380 В.

Двигатель:                                           ПН-205-33,5

 

Параметры двигателя

				rЯ+rДП	2р
кВт	об/мин	А	В	Ом	-
33,5	1500	174	220	0,054	4

 

 

 

1. Расчет силовой схемы тиристорного преобразователя    

 

1.1. Определение параметров и выбор трансформа­тора

 

Трансформатор выбираем на основе расчетных вторичных напряжений и токов, а также расчетной мощности.

Принимаем, что выпрямленное напряжение преобразователя U_d равно номинальному напряжению двигателя U _дн, а выпрямленный ток I _d = I _дн.

 

1.1.1. При работе в зоне непрерывных токов расчетное значение вторичного фазного напряжения трансформатора определим по формуле (для минимальных и максимальных значений коэффициентов):

 

где k_u=U_2ф/U_d0=0,855 [1, табл.1]-коэффициент схемы;

  k_c=1,05 ¸ 1,1 – коэффициент учета колебания напряжения сети на 10%;

  k _a =1,05 ¸ 1,1 – коэффициент, учитывающий неполное открывание вентилей для минимального угла  управления при a _И+a _В > 180°;

  k_r=1,05 – коэффициент, учитывающий падение напряжения в преобразователе;

U _dН =220 B – номинальное напряжение якоря двигателя..

 

1.1.2. Расчетное значение тока фазы вторичной обмотки трансформатора (для минимальных и максимальных значений коэффициентов) составит:

 

где k_i2=I_2ф/I_d=0,577 [1, табл.1] -коэффициент схемы;

  kА=1,05 ¸ 1,1– коэффициент, учитывающий отклонение формы фазного тока от прямоугольной;

  I_dН =174  А – номинальный ток якоря двигателя.

 

1.1.3. Расчетная типовая мощность (для минимальных и максимальных значений коэффициентов) рассчитывается по формуле:

 

где k_s =1,35 [1, табл.1]- коэффициент схемы и группы соединений обмоток.

 

Выбираем трансформатор из условий:

1.1.4. По полученным результатам по каталогу [2] выбран трансформатор ТСП-125/0,7 со следующими параметрами:

Схема соединения обмоток:                                                     Y/Yн-0;

Номинальная мощность, Sн :                                                93 кВА;

Номинальное линейное напряжение первичной обмотки:      380 В;

Номинальное линейное напряжение вторичной обмотки:      410 В;

Номинальный фазный ток вторичной обмотки:                              131 А;

Напряжение короткого замыкания U_k%:                                 5,8%;

Потери короткого замыкания DP_k:                                  2700Вт.

 

 

1.1.5. По техническим параметрам трансформатора вычисляем следующие данные:

- коэффициент трансформации:

 

- номинальное значение фазного тока первичной обмотки:

 

- активное сопротивление фазы трансформатора:

 

- индуктивное сопротивление фазы трансформатора:

 

Выбор тиристоров

Тиристоры выбираем по среднему значению тока через вентиль с учетом увеличения тока двигателя в переходных режимах и по максимальному значению обратного напряжения.

Среднее значение тока через тиристор с учетом того, что тиристор в трехфазных схемах открыт треть периода:

 

где k_зi=2…2,5 – коэффициент запаса по току,

k_ох=0,3…1 – коэффициент, учитывающий интенсивность охлаждения,  

   

где k_прив =1,1- коэффициент, учитывающий форму прямоугольного тока.

 

Максимальная величина обратного напряжения на вентиле в запертом состоянии равна междуфазному напряжению вторичной обмотки трансформатора с учетом возможных перенапряжений рассчитывается по формуле:

 

где k_зн=1,5 – коэффициент запаса по напряжению;

 

Выбираем тиристоры с предельными эксплуатационными параметрами, определяемыми из условий:

Из этих условий выбираем тиристоры марки Т134-500-10, имеющие следующие предельные параметры:

- повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии Uзс,п:       1000 В,

- максимально-допустимый средний ток в открытом состоянии Ioc,ср.макс.: 500 А,

- ударный неповторяющийся ток в откр. состоянии при длит. имп.tи=10мс:  11,0кА,    

- постоянное или импульсное напряжение в открытом состоянии Uос:          1,80 В,

- время выключения tи:                                                                                      500 мкс,

- время обратного восстановления tвос.обр.:                                                    27 мкс.

 

Расчет индуктивности сглаживающих реактов

 

Сглаживающие реакторы включаются последовательно с якорем двигателя и выбираются из условия сглаживания пульсаций выпрямленного тока до допустимого значения.

1.3.1. Расчет индуктивности цепи выпрямленного тока из условия сглаживания пульсаций до требуемого уровня производим по формуле:

 

,

где: k p – число пульсаций за период (для трехфазной нулевой схемы k p=3);

К_П(1)%=10% – допустимое действующее значение основной гармоники тока, принимается в зависимости от мощности привода, диапазона регулирования скорости и допустимого ухудшения коммутации;

U_dnm – амплитудное значение гармонических составляющих выпрямленного напряжения первой гармоники и минимального рабочего угла a=30⁰ при нулевой схеме [1,рис.3]:                       

U_dnm=0,434× U _{d 0} =0,434×276,86=119,05В, 

Тогда расчетная индуктивность цепи выпрямленного тока из условия сглаживания составит:

 

1.3.2. Расчет индуктивности сглаживающего реактора из условия обеспечения непрерывного тока в рабочем диапазоне изменения нагрузок при раздельном управлении группами тиристорного преобразователя при трехфазной нулевой схеме производим по формуле:

 

 

где I_dгр= 0,20·174=34,8 А - гранично-непрерывный ток, определяемый заданием,

f = 50 Гц –частота питающей сети,    

   a-угол регулирования, соответствующий скорости двигателя ωя.гр при токе двигателя I_dmin,

   ωя.гр - минимальное значение частоты якоря при гранично-непрерывном токе, определяем из задания,

   С – конструктивная постоянная двигателя.

 

 

 

1.3.3. Произведем расчет индуктивности якоря двигателя по формуле:

 

где  ß=0,6-коэффициент для некомпенсированных машин,

p=2 – число пар полюсов,

ωя.н.-номинальная угловая частота вращения.

1.3.4. Требуемую величину индуктивности сглаживающего реактора для схемы с раздельным управлением рассчитываем по формуле ( для большего из значений L ’ d или Ld  ):    

 

Исходя из полученного результата и учитывая габариты, по каталогу [1, прил.3] выбираем сглаживающий реактор ФРОС-250/0,5У3, имеющий следующие технические данные:

- индуктивность при последовательном соединении обмоток:         6,5 мГн;

- номинальный выпрямленный ток сглаживания:                         250 А;

  - сопротивление обмотки постоянному току                             Ом;

  - масса:                                                                                            216 кг.

1234Следующая ⇒

Поделиться: