Визначення коефіцієнта потужності ТП

8. Визначення коефіцієнта потужності ТП

Коефіцієнт потужності ТП необхідно розраховувати для номінального режиму двигуна. У загальному випадку значення коефіцієнту потужності  визначається відношенням активної потужності P, що витрачається випрямлячем, до повної потужності S:

 , (8.1)

де

- номінальна активна потужність ТП:

P = U₁*I₁*cosj₁ , (8.2)

- номінальна повна потужність ТП:

 , (8.3)

Кут зсуву j₁ першої гармоніки струму по відношенню до напруги можна прийняти рівним:

j₁ , (8.4)

де g- кут комутації.

g = arccos(cosa+cosg₀-1)- a , (8.5)

де g₀- кут комутації при a = 0.

Значення кута може бути знайдено за рівнянням:

 . (8.6)

Знаходимо кут :

(1-)=20,6^°.

 

За регулювальною характеристикою (рисунок 7.1) визначаємо кут a, що відповідає номінальній напрузі:

a =37,5 ^°.(8.7)

Знаходимо кут комутації g :

g = arccos(cos37,5^°+ cos20,6^°-1)- 37,5^° =5,6^°.

Знаходимо кут зсуву j₁ першої гармоніки струму по відношенню до напруги :

j₁ =37,5^°+  = 40,3^°.

Знаходимо коефіцієнт потужності ТП :

 cos(40,3^°)=0,76 .

9. Розрахунок та побудова зовнішньої характеристики тиристорного перетворювача

Зовнішня характеристика ТП – це залежність напруги на перетворювачі  від струму навантаження .Зовнішні характеристики будуються для чотирьох значень кута регулювання:

, , , .

Рівняння зовнішньої характеристики для трифазної нульової схеми:

 , (9.1)

де  – еквівалентний активний опір фази силового трансформатора, віднесений до вторинної обмотки, dU₂ = 2,4 В – пряме падіння напруги на тиристорі.

Знаходимо приведений до вторинної обмотки активний опір первинної обмотки :

 , (9.2)

де K=1 – для нульової схеми; m = 3 – число фаз трансформатора.

Знаходимо активний опір дроселя :

 Ом . (9.3)

Знаходимо еквівалентний активний опір фази силового трансформатора, віднесений до вторинної обмотки :

 , (9.4)

 Ом.

Будуємо зовнішні характеристики перетворювача для кутів регулювання: , , ,

Таблиця 9.1 – Дані для побудови зовнішньої характеристики

	=0		=30		=45		=60
Id,A	0	29,91	0	29,91	0	29,91	0	29,91
Ud,В	132,7	112,7	114,8	95,3	92,83	73,32	63,95	44,45

Рисунок 9.1 – Зовнішні характеристики ТП

Середнє значення напруги Ud у ТП знижується за рахунок комутаційних процесів, що відбуваються в ньому. В результаті впливу анодної індуктивності струм з вентиля на вентиль переходить не миттєво, а на інтервалі, обумовленому кутом комутації. Струм проводять одночасно два тиристори однієї групи (анодної чи катодний) і в цьому інтервалі потенціал анода чи катода знижується.

10. Розрахунок апаратури захисту

Для захисту тиристорів від струмів короткого замикання широко використовують швидкодіючі плавкі запобігачі, підключені послідовно з тиристорами. Можно приняти :

І_пр ³ І_vср І_пр ³ 29,91 А ,

де І_пр – номінальний струм плавкої вставки;

І_vср – діючий струм тиристора при номінальному навантаженні.

Запобігачі вибираю на напругу U_пр , яка не нижче за номінальну напругу ТП:

U_пр ³ U_d0 , U_пр ³137,5 В.

З довідника [4] обираю запобігачі типу ПР-2 (U_пр~220-440 В, І_ном=30 А): Захист від перенапруження та зовнішних коротких замикань здіснюється швидкодіючими автоматичними вимикачами, які можна встановити:

- в якірне коло двигуна;

- в анодних колах спрямовувача;

- на виході змінної напруги ТП.

Автоматичні вимикачі обираються таким чином:

На боці змінного струму розцеплювача автомату струм повинен бути не нижче діючого струму кола:

 (10.1)

де К_Н – коефіцієнт розбігання характеристик розцеплювачів (К_Н = 1,2);

К_СХ – коефіцієнт схеми, визначений у [1] (К_СХ = 0,577);

К_Ф – коефіцієнт форми струму (= 1,051,1), приймаємо = 1,1.

І_нрасц ³ 1,2*0,577*1,1*29,91 = 22,78 А .

При встановленні автоматичного вимикача в коло постійного струму, струм розцеплювача автомату визначається за співвідношенням:

І_нрасц ³ К_Н × І_d , І_нрасц ³ 1,2*29,91 = 35,892 А.

Струм спрацьовування електромагнітного розцеплювача повинен бути нижче за струм, що проходить через перетворювач при КЗ, але вище за максимальний робочій струм:

І_устем ³ К_Н × І_dтах , (10.2)

де І_dтах – максимальне значення струму ТП в робочому режимі (2,5× І_d).

І_устем ³ 1,2×2,5×29,91 = 89,73 А.

За даними розрахунків з довідника [4] обираю автоматичні вимикачі серії AE 1031, які мають наступні параметри:

І_нрасц=40 А;

І_устем=90 А.

Висновки

Результатом виконання даного курсового проекту є розроблення тиристорного перетворювача змінного струму у постійний. Тиристорний перетворювач використовується для живлення двигуна постійного струму 2ПН112МУХЛ4, обраного згідно з початковими даними.

Під час розрахунку я закріпив та розширив свої знання у галузі перетворювачів. Для розрахунку була взята, згідно з завданням, трифазна нульова схема, яка є найбільш розповсюдженою.

З двох існуючих засобів керування тиристорними групами – спільного та роздільного – у курсовому проекті наданий роздільний. При роздільному керуванні імпульси, що відмикають, подаються на тиристори тільки тієї групи, що у даний момент бере участь у роботі. При такому керуванні зрівняльних струмів не виникає, але система виходить з невисокою швидкодією. Незважаючи на це, системи з роздільним керуванням застосовуються частіше, ніж системи зі спільним керуванням.

Перелік використаної літератури

1.  Методичні вказівки до курсової роботи "Розрахунок параметрів і вибір елементів тиристорних електроприводів постійного струму" / Шумяцький В.М., Светличний А.В., Кузьмін О.В. - Донецьк, ДонНТУ, 2002.

2.  Справочник по електрическим машинам: в 2 т. / под общ. ред. И.И. Копылова и В.К. Клокова, т.1 - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 456 с.

3.  Стандарт ДонГТУ "Структура и правила оформления документов по всем видам учебной работы" / Сафьянц С.М., Иванов А.И., Кравцов В.В., Кондрацкий В.Л. – ДонГТУ. – 1999.

4.  Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных устроиств: под ред. Я.М.Большама, - М.: Энергия, 1974. – 728 с.

5.  Силовые полупроводниковые приборы: Справочник / О.Г. Чебовский, Л.К. Моисеев, Р.П. Недошивен. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 400 с.

6.  Гуревич Б.М., Иваненко М.С. – Справочник по электроники для молодого рабочего. – М.: Вышая школа, 1983. – 272 с.

7.  Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода. - М.: Энергоатомиздат, 1978. - 224 с.