Курсовая работа: Расчет реверсивного электропривода

а = arccos=54,315º; Ud = = 277∙=161,58 В.

Внешняя характеристика ТП - это зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от тока нагрузки. Для управляемого выпрямителя при активно-индуктивной нагрузке внешняя характеристика рассчитывается по формуле

Ud=Udocosa–  –Id∙r2K–N∙∆Uпр, (6.4)

где Udo- наибольшая величина среднего выпрямленного напряжения;

а - угол управления тиристорами;

р – количество пульсаций, принимаем по (/1/,табл. 2.1), р =6;

Id - ток нагрузки;

ха - анодное индуктивное сопротивление. В нашем случае ха=х2к;

г2к- активное сопротивление трансформатора, приведенное к вторичной обмотке; ∆Uпр - прямое падение напряжения на открытом вентиле, ∆Uпр = Uoc.u=2 B(см. табл. 2.2)

N - количество вентилей одновременно обтекаемых током, для мостовой схемы N=2.

Внешние характеристики ТП рассчитываем и строим для напряжения Uзад=-3,0В, которое указано в задании на курсовой проект.

Считая, что Uзад =Uynp по форм. (6.1) находим угол управления тиристорами. Ток нагрузки Id изменяем от - IdH до + IdH.

Пример расчета а и Ud для одного значения Uзад = -3,0В и тока

Id = Idн= 76,2А:

а = arccos= arccos=104,478º;

Ud=277∙cos104,478º –  +76,2∙0,021–2∙2= -68,3 В.

Результаты расчета внешних характеристик помещаем в таблицу 7.2.

Таблица 7.2 - Результаты расчета внешних характеристик

Рисунок 6.1. Регулировочная характеристика ТП.

Рисунок 6.2. Внешние характеристики ТП.

7. РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

7.1 Расчет полной, активной и реактивной мощностей

Активная мощность, потребляемая ТП в номинальном режиме

P1н= 3∙U1∙I∙cos, (7.1)

где U1- действующее значение фазного напряжения с учетом всех его гармоник, U1 =220 В;

I-действующее значение первой гармоники тока, соответствующее номинальному току нагрузки

I=, (7.2)

где Idн - номинальное значение тока нагрузки; kmp - коэффициент трансформации трансформатора;

-угол отставания основной гармоники тока.

Угол сдвига  первой гармоники потребляемого тока относительно напряжения питания определяется по формуле [11, форм.6.62]:

≈ aн+, (7.3)

где aн - угол управления при номинальном режиме работы электродвигателя

aн = arccos; (7.4)

γ - угол коммутации вентилей

γ = arccos, (7.5)

где ха - анодное индуктивное сопротивление. В нашем случае ха = х2к ;

U 2 - фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора.

По формуле 7.4, имеем aн = arccos= 42,2º.

По формуле 7.5: γ = arccos=2,03º.

По формуле 7.3: ≈ 42,2+ = 43,2º.

По формуле 7.2: I== 32,13А.

По формуле 7.1: P1н= 3∙205∙32,13 ∙cos43,2º=14 404 Вт.

Реактивная мощность, потребляемая ТП в номинальном режиме:

Q1н=3∙U1∙ Isin=3∙205∙32,13∙sin43,2º=13 527 вар.

Полная мощность, потребляемая ТП в номинальном режиме:

S1=3∙U1∙I1=3∙205∙36,6= 22 509 В∙А.

где I1- действующее значение тока первичной обмотки трансформатора.

7.2 Расчет мощности искажений

Мощность искажений определяем по формуле

Т1=  (7.6)

где S1 – полная мощность, потребляемая ТП; Р1н –активная мощность, потребляемая ТП, в номинальном режиме;

Q1н-реактивная мощность, потребляемая ТП, в номинальном режиме.

Т1= = 10780 В∙А.

7.3 Расчет КПД и коэффициента мощности

Коэффициент полезного действия (КПД) преобразователя характеризуется отношением активной мощности, отдаваемой в нагрузку, к полной мощности, потребляемой преобразователем.

КПД преобразователя определяется по формуле

, (7.7)

где Pd - мощность, потребляемая электродвигателем,

Pd = Pdн /η=15000/0,895=16760Вт;

∆Р- суммарная мощность потерь в преобразователе. Суммарная мощность потерь в преобразователе

∆Р = ∆Рв + ∆Рупр + ∆Рmp , (7.8)

где ∆Рв - потери в вентилях

∆Рв =п∙∆U∙Ia1, (7.9)

где n-количество вентилей в схеме выпрямителя, n =6;

∆U -прямое падение напряжения на вентиле, ∆U = 2В;

Ia1 -средний ток в вентиле, Ia1 =IdН /3=76,2/3=25,4 А;

∆Рупр - мощность, потребляемая системой управления. Принимаем

∆Рупр = 0,5% ∙ Рd= 0,5∙15000/100= 75 Вт;

∆Рmp -потери в силовом трансформаторе

∆Рmp=∆Рcm+∆РM (7.10)

где ∆Рcm - потери в стали трансформатора, ∆Рcm =Рхх; ∆РM -потери в меди трансформатора

∆РM = Рк.з∙=420∙=291,4 Вт.

По формуле 7.10: ∆Рmp= 220+291,4 = 511,4 Вт.

По формуле 7.9: ∆Рв =6∙2∙25,4 = 304,8 Вт.

По формуле 7.8: ∆Р = 304,8+75+511,4 = 891,2 Вт.

По формуле 7.7: = 0,950.

Коэффициент мощности χ определяется отношением активной мощности, потребляемой преобразователем, к полной мощности и характеризует использование питающей сети.

Коэффициент мощности χ определяем по формуле:

χ =  , (7.11)

где Р1н - активная мощность, потребляемая ТП, в номинальном режиме; S1- полная мощность, потребляемая ТП, в номинальном режиме.

χ = =0,640.

8. ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ УКАЗАННОМ НАПРЯЖЕНИИ ЗАДАНИЯ

Для указанного в задании напряжения Uзад = -3 В рассчитываем угол управления тиристорами а (по форм. 6.1) и угол коммутации вентилей γ (по форм.7.5):

а = arccos= arccos=104,478º;

γ = arccos=0,86º.

Так как угол коммутации вентилей менее 5°, то при построении последующих графиков его не учитываем.

Строим график выходного напряжения на нагрузке выпрямительной группы по данным таблицы 7.2.

Диаграммы напряжений, поясняющих работу отдельных блоков СИФУ представлена на рис. 8.1.

Рис.8.1. Диаграммы, поясняющие работу СИФУ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Анхинюк В. Л., Опейко О. Ф. Проектирование систем автоматического управления электроприводами. Мн.: Вышэйш. шк., 1986.

2. Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник/ И. X. Евзеров, А. С. Горобец, Б. И. Мошкович и др.; Под ред. канд. технических наук В. М. Перельмутера. - М.: Энергоиздат, 1988.-319с.: ил.

3. Тиристоры: Справочник /О.П.Григорьев, В.Я.Замятин, Б. В. Кондратьев, С. Л. Пожидаев. - М.: Радио и связь, 1990. - 272с.: ил.

4. Справочник по проектированию электропривода и систем управления технологическими процессами /Под ред. В. И. Круповича, Ю. Г. Барыбина,

М. Л. Самовера. Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1982. -486с., ил.

5. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник / О. Г. Чебовский, Л. Г. Моисеев, Р. П. Недшивин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985. -400с., ил.

6. Цифровые микросхемы: Справ. / М. И. Богданович, И. Н. Грель, В. А. Прохоренко, В. В. Шалимо. - Мн.: Беларусь, 1991 -493с., ил.

7. Аналоговые интегральные схемы: Справочник / А. Л. Булычев, В. И. Галкин, В. А. Прохоренко. - 2-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Беларусь, 1993.-382с.: черт.

8. Диоды: Справочник / О. П. Григорьев, В. Я., Замотин Б. В. Кандратьев, С. Л. Пожидаев. - М.: Радио и связь, 1990. - 336с.: ил.

9. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник / К. М. Брежнева, Е. И. Гантман, Т. И. Давыдова и др. Под ред. Б. Л. Перельмана. - М.: Радио и связь, 1981. - 656с., ил.

10. Забродин Ю. С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. -М.: Высш. школа, 1982. -496с., ил.

11. Чернов Е.А., Кузьмин В.П. Комплектные электроприводы станков с ЧПУ: Справочное пособие. - Горький: Волго-Вятское кн. изд-во, 1989. -320 с., ил.

12. Справочник по электрическим машинам: В 2 т./ Под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клочкова. Т. 1. -М.: Энергоатомиздат, 1988. -456 с., ил.

13. Справочник по автоматизированному электроприводу. /Под ред. В.А. Елисеева и А.В. Шинянского.- М.: Энергоатомиздат, 1983. -616 с., ил.