Контрольна робота

Силові перетворюючі пристрої

ЗАВДАННЯ 1
Розрахувати та вибрати вентилі у схемі регулювання напруги нагрівачів електропечі. Напруга мережі Uф = 220В, споживаний струм Iн. У режимі розігріву номінальний струм споживається при половині напруги на нагрівачах. Схема перетворювача наведена на малюнку.
Вентилі вибрати для номінального режиму і перевірити по втраті потужності, по нагріванню. Дані до завдання № 1 наведені в таблиці 1.
Таблиця 1

Потужність нагрівання. установки, Рн, кВт	Напруга нагрів. установки, Uф, У
25	127

Визначаємо струм навантаження:
Середній струм фази:
Середній струм вентиля
Максимальна напруга, прикладена до вентиля одно амплітуді лінійного:
Граничний струм вентилів при природному охолодженні:
Вибираємо вентиль: Т10-50. граничний струм - Іпр = 50 А, що повторюється напруга UП = 400-1000 В, пряме падіння напруги DUПР = 1,76 В, тепловий опір Rt - 0,9 0C/Вт.
Струм через вентиль протягом першої напівхвилі Втрати потужності у вентилі Температура структури вентиля
Температура розрахункова 70о С не вище допустимої. Кремнієві терістори можуть працювати при температурі 120 - 140оС.
ЗАВДАННЯ 2
Розрахувати індуктивність дроселя, встановленого в ланцюзі перетворювача електродвигуна при деякому значенні мінімального струму - Imin, чинному значенні напруги - Uп. Харчування ланцюгів виконується від мережі з частотою 50 Гц через трансформатор. Число фаз випрямляча m = 3. Постійний коефіцієнт С = 0,1-0,25 для компенсованих машин, С = 0,5-0,6 для некомпенсованих машин. Дані до розрахунку в таблицях.

№ Вар	Номінальна швидкість Nном, Об / хв	Потужність, рном. кВт	Номінальний струм, Iном, А	Опір якоря RЯ, Ом	Опір обмотки збудження дення RВ, Ом	Струм обмотки збудження I В, А	Номінальна напруга, В
5	600	23	120	0,845	62	2,55	400

Потужність тр-ра, SНТ, кВА	Напруга мережевий обмотки, В	Напруга вен тільной обмотки, У	Напруга корот кого замикання тр-ра, Uк%
29,1	500	410	5,2

Повна індуктивність якірного ланцюга

Гн
де В - напруга пульсацій
m = 6, w = 314 с-1
Індуктивність якоря Гн
С = 0,1-0,25 для компенсованих машин

С = 0,5-0,6 для некомпенсованих машин

р-число пар полюсів
n - швидкість, об / хв
Розрахункова індуктивність трансформатора, приведена до кола постійного струму

де а = 1 для нульових схем
а = 2 для мостових схем
ХТР-індуктивний опір фази трансформатора

Індуктивність дроселя
Гн
ЗАВДАННЯ 3
Побудувати регулювальну і зовнішню характеристики перетворювача. Напруга короткого замикання мережевого трансформатора UK%, перетворювач - тиристорний постійного струму. Граничний кут регулювання-a - залежить від схеми випрямлення. Дані для розрахунку в таблиці.

Напруга короткого замикання тр-ра UK%	Cхема випрямлення
6,5	Трифазна нульова

Де А-коефіцієнт нахилу зовнішньої характеристики
А = 0,5 для трифазних схем
А = 0,35 для однофазних схем
Uк% - напруга короткого замикання,
Uк% = 8 для трансформаторів типу ТСЗП і ТСЗ
Перетворювач працює на індуктивне навантаження і безперервний струм в області 0 <a <60.
Для побудови характеристики задаватися значеннями a = 0 ¸ 600, для зручності побудови розрахунки в таблицю.
Розраховуємо дані, відповідно до заданого варіанта.
Для a = 0, = 0

Для a = 0, = 0,5

Для a = 0, = 1,0

Аналогічно знаходимо дані для a = 300 і 600, при = 0; 0,5; 1,0.

Результат обчислення заносимо в таблицю.

0	1	0,9	0,5
0,5	0,98	0,88	0,48
1,0	0,97	0,87	0,47

Будуємо за знайденими даними зовнішню характеристику.
\ S
Регулювальна характеристика:



Де р - число пульсацій за період Т = p / m = p / 1 = p
p = 2 · m = 2.3 = 6, для простих симетричних схем, m-число фаз випрямляча
a - граничний кут регулювання , Індуктивність ланцюга приймаємо . Для побудови характеристики заповнюємо таблицю, задаючись значеннями a0.

a 0	0	20	30	40	60	80	90	100	120
	1	1,09	1,1	1,4	1,9	1,4	1,2	0,8	0,3

Будуємо за знайденими даними регулювальну характеристику.
\ S

ЗАВДАННЯ 4

Розрахувати втрати потужності заданого перетворювача
Дані: ТСП-63 / 0,7 УХЛ вентильних перетворювачів: Uс = 660В, обмотка: Діод кремнеевий-2шт Sн.т = 58кВА, U = 205в U = 230В Рх х = 330Вт, I = 164А I = 200А Рк.з = 1900Вт Uк% = 5,5 Iх.х% = 6
Потужність втрат випрямляча:
DРd = DРв + DРт + DРф + DРв.с
Втрати у вентилі при протіканні прямого струму:
DРв = nв * DUпр * Iв.ср = 2 * 0,5 * 0,039 = 0,039 Вт
nв = 2, к-ть вентилів, за якими одночасно протікає струм у плечі моста DUпр = (0-1,2 В) - падіння напруги
Iв.ср. = Iср / 2 = 0,039; Iср = Iнагр / 1,11 = 0,088 / 1,11 = 0,079 А
Втрати в трансформаторі:
Втрати в електричних фільтрах:
DРф = I2d * rдр = 2002 * 1,2 = 48Вт
rдр = U / I = 230/200 = 1,2 Ом
DРвс = (0,5-1,5) Рd = 0,5 * 46 = 23Вт
DРd = 0,039 + +48 +23 = Вт

ЗАВДАННЯ 5

Розрахувати та вибрати тиристори в ланцюзі якоря двигуна постійного струму незалежного збудження.

Вибрати трансформатор для перетворювача в ланцюзі двигуна. Uн = 220В. Напруга випрямляча

Udo = 1,15 * Uн = 1,15 * 220 = 253В

У схемі обладнання встановимо відсічення, що формують екскаваторні характеристику з струмом упору.
Iупор. = 1,8 * Iн = 1,8 * 120 = 216А
Приймаються струм навантаження:
Id = Iупор = 216А
Середній струм вентиля:
Iв.ср = Id / 3 = 216 / 3 = 72А
Максимальна зворотна напруга:
Uобр.макс = 1,045 * Udo = 1,045 * 253 = 264,4 В
Пряме максимальна напруга:
Uпрям.макс. = Ö6 * U2ф * sina = Ö6 * 220 * 1 = 538,9 В
Вибираю вентиль: ТЛ-200; Іпр = 250А; Uп = 400-1000В; DUпр = 0,85;
Rt = 0,180 С / Вт.
Обраний вентиль перевіряємо:
Iв = 0,577 * Id = 0,577 * 250 = 144,3 А
Втрати потужності в тиристорі:

DРв = Iв * DUпр = 144,3 * 0,85 = 122,6 Вт
Температура структури вентиля:
qв = DРв * Rt + qокр = 122,6 * 0,18 +25 = 470С <1250С,
Обраний вентиль проходить за умовами перевірки
Трансформатор вибираємо за типовою потужності та вторинному напрузі.
Sт = 1,05 * Рd = 1,05 * 253 * 216 = 57,38 кВА
U2ф = 0,427 * Udo = 0,427 * 253 = 108В
I2ф = 0,817 * Id = 0,817 * 216 = 176,5 А
Кт = U1ф/U2ф = 253/108, 03 = 2,3
Струм первинної обмотки трансформатора:
I1 = 0,817 * (Id / Кт) = 0,817 * (216 / 2,3) = 75,4 А
Вибираю трансформатор: ТСЗР-63 / 0,5-68

ЗАВДАННЯ 6

Інверторний режим нереверсивного перетворювача, статичні характеристики, діаграми.
Інвертування - це процес перетворення постійного струму в змінний. У перетворювальних установках інверторний режим дуже часто чергується з випрямним, наприклад, в електроприводах постійного струму. У руховому режимі перетворювальна установка виконує функції випрямляча, передаючи потужність двигуна постійного струму. При переході електродвигуна у генераторний режим (рух під ухил, спуск вантажу, гальмування і т.д.) перетворювач працює в інверторному режимі, віддаючи енергію генерується машиною постійного струму, в мережу змінного струму. Таким чином, при інвертування джерело постійної напруги працює як генератор електричної енергії, що характеризується тим, що напрям його ЕРС і струму збігаються, а навантаження змінного струму - як споживач, у якого напряму ЕРС і струму зустрічні.
Перетворювачі частоти - це пристрої, що перетворюють змінний струм однієї частоти в змінний струм іншої частоти.
У промислових електроприводах постійного струму ефективне і разом з тим найбільш економічне гальмування двигуна може бути досягнуто перекладом двигуна у генераторний режим, при цьому перетворювач виконує функцію інвертора і потік потужності, змінивши напрямок, проходить від машини постійного струму в мережу змінного напруги.
Принципова схема перетворювача, що допускає двосторонню звернення потоку потужності в вентильному електроприводі постійного струму, наведено на малюнку. Харчування вентиля здійснюється через дві трифазні групи обмоток, з'єднаних в зигзаг. Виходи від перетворювачів приєднані до зовнішніх затискачів машини протилежними полюсами. При такій перехресної схеми система сіткового управління одного з перетворювачів налаштовується на роботу його в якості випрямляча, що живить двигун, а в іншого - на роботу його в якості інвертора, веденого мережею. Останній забезпечує режим генераторного гальмування.
Сполучення кутів a і b визначають положення зовнішніх характеристик, здійснюється, виходячи з рівності середніх значень напруги на випрямлячі і инвертор при такому мінімальному значенні постійного струму, нижче якого крива випрямленого струму стає переривчастою. При такому сполученні кутів a і b не тільки забезпечується плавний перехід від випрямного режиму до інверторному, але й прийнятна величина циркуляційного струму, що протікає по замкнутих контурах анодних гілок випрямляча та інвертора.
При зменшенні струму двигуна, при знятті навантаження швидкість обертання двигуна зросте, при мінімумі струму перетворювач переходить у інверторний режим. У приводі з'являється при цьому гальмівний момент. Для отримання мінімального часу гальмування кут випередження b інвертора поступово збільшується в міру зниження швидкості генератора.
Рух робочої точки в режимі форсованого гальмування проходить за зигзагоподібної кривої (ліва частина малюнка), що включає пунктирні і проміжні ділянки і ділянки інверторних характеристик.
При виконанні перетворювача по перехресній схемі можлива зміна напрямку обертання (реверс). При цьому змінюється настройка кутів управління: у инвертор від кутів b відбувається перехід на кути a. А у випрямлячі кути a замінюються кутами b.

ЛІТЕРАТУРА
1. Преображенський В.І., Напівпровідникові випрямлячі. М.: Вища школа. 1986
2. Промислова електроніка. Каганов І.Л., М. «Вища школа», 1988.
3. Довідник з проектування автоматизованого електроприводу та систем управління технологічними процесами. Під редакцією Круповіча В.І., Барибін Ю.Г., самовер М.Л. Видання третє. М.: Вища школа. 1982.
4. Беркович Є.І., Ковальов В.М, Ковальов Ф.І. і др.Полупроводніковие випрямлячі. М.: Енергія, 1978.