Розрахунок параметрів і вибір елементів тиристорних електроприводів постійного струму

Міністерство освіти і науки України

Державний вищий навчальний заклад

Донецький національний технічний університет

Кафедра "Електропривод та автоматизація промислових установок"

Курсовий проект

Тема: "Розрахунок параметрів і вибір елементів тиристорних електроприводів постійного струму"

Пояснювальна записка до курсового проекту

з дисципліни: "Елементи автоматизованого електроприводу"

КП 06.050702-09-235.04 ПЗ

Донецьк – 2009

Завдання

Початковими даними є номінальна потужність навантаження P_Н , номінальна швидкість обертання n_Н, напруга живильної мережі U_Н, тип силової схеми.

P_Н = 2,5 кВт ;

n_Н = 2120 об/хв ;

U_Н = 380 В ;

силова схема : нульова.

Реферат

Пояснювальна записка до курсового проекту містить:

сторінок 32, рисунків 7, таблиць 4, додатків 2, джерел 7.

Об’єктом дослідження та розрахунків даного курсового проекту є тиристорний перетворювач напруги для двигунів постійного струму.

Суть роботи полягає у розрахунку параметрів силового трансформатора, тиристорів, уставок захисної апаратури. В процесі застосовуються теоретичні знання з курсів "Електричні машини" та "Елементи автоматизованого електроприводу ".

Згідно початкових даних, а саме: номінальна потужність навантаження, потрібна швидкість обертання, напруга живильної мережі, тип силової схеми, була розрахована оптимальна схема тиристорного перетворювача для запропонованого типу двигунів, складена функціональна схема логічно-перемикаючого пристрою (ЛПП), розраховані зовнішня і регулювальна харатеристики тиристорного перетворювача.

Електропривод, тиристор, тиристорний перетворювач, силовий трансформатор, система керування, дросель, коефіцієнт потужності, апаратура захисту, регулювальна характеристика.

Перелік скорочень, прийнятих у даному проекті:

АЕП – автоматизований електропривод;

ВГ – вентильна група;

ДК - датчик керування;

ДНС – датчик нульового струму;

КЗ – коротке замикання;

ККД – коефіцієнт корисної дії;

ЛПП – логічно-перемикаючий пристрій;

СІФК– система імпульсно-фазового керування;

ТП – тиристорні перетворювачі.

Зміст

Вступ

1. Вибір двигуна постійного струму

2. Вибір схеми тиристорного перетворювача

3. Розрахунок параметрів силового трансформатора

4. Розрахунок параметрів та вибір тиристорів

5. Складання функціональної схеми ЛПП і таблиці істинності

6. Розрахунок параметрів дроселя, що згладжує

7. Розрахунок і побудова регулювальної характеристики тиристорного перетворювача

8. Розрахунок коефіцієнта потужності тиристорного перетворювача

9. Розрахунок і побудова зовнішньої характеристики тиристорного перетворювача

10. Розрахунок уставок захисної апаратури та її вибір

Висновки

Перелік використаної літератури

Вступ

У даний час вентильні перетворювачі напруги знаходять дуже широке застосування в системах автоматизованого електроприводу (АЕП) постійного струму. Широке використання вентильних перетворювачів обумовлено успішним розвитком напівпровідникової техніки, а саме освоєння промисловістю надійних малогабаритних керованих силових вентилів – тиристорів і транзисторів. У більшості сучасних перетворювачів для привода як силові вентилі використовуються тиристори. На їхній основі для електропривода постійного струму побудовані два типи перетворювачів: тиристорні перетворювачі (ТП) напруги перемінного струму в постійний (керовані випрямлячі) і широтно-імпульсні перетворювачі незмінної напруги постійного струму в регульовану напругу постійного струму.

Тиристорні перетворювачі мають деякі недоліки:

1) низький коефіцієнт потужності при глибокому регулюванні напруги;

2) перекручування живильної напруги, внесене роботою тиристорного перетворювача;

3) підвищений рівень випромінюваних радіоперешкод.

Однак, незважаючи на ці недоліки, такі схеми володіють доволі вагомими перевагами:

1) високий коефіцієнт корисної дії (ККД), обумовлений незначним падінням напруги на тиристорі (менш 1 В);

2) незначна інерціонність, обумовлена фільтрами в ланцюгах керування і некерованістю тиристорів протягом інтервалу провідності (10-20 мс);

3) висока надійність при використанні швидкодіючого захисту і модульно-блокового виконання ТП.

1. Вибір електродвигуна постійного струму

Згідно з початковими значеннями номінальної потужності та номінальної частоти обертання обираємо двигун постійного струму [2]. У довіднику надаються наступні параметри: потужність  (кВт), швидкість  (об/хв), коефіцієнт корисної дії η (%), опір обмотки якоря  (Ом), опір додаткових полюсів  (Ом), індуктивність якірного кола L_Я (Гн), напруга (В), останні параметри розрахуємо за наступними формулами.

Згідно з цими даними та користуючись довідниковою літературою, обираємо двигун типу 2ПН112МУХЛ4 з наступними параметрами:

- номінальна потужність P_Н = 2,5 кВт;

- номінальна швидкість обертання n_Н = 2120 об/хв;

- номінальна напруга Uн= 110 В;

- коефіцієнт корисної дії h = 76%;

- опір якоря R_я = 0,196 Ом;

- опір додаткових полюсів R_дп = 1,134 Ом;

- індукція в колі якоря L_Я = 2,3 мГн;

Розраховуємо інші параметри:

Номінальна швидкість обертання:

 рад/с . (1.1)

Електромагнітна потужність:

 кВт . (1.2)

Номінальний струм якоря:

A . (1.3)

Конструктивна постійна двигуна:

 . (1.4)

Номінальний момент:

Н×м . (1.5)

Індуктивність якірного кола :

 мГн .

Для забезпечення нормальної роботи обраного електродвигуна живильний тиристорний перетворювач повинен мати запас напруги.

Потрібна максимальна випрямлена напруга перетворювача:

В , (1.6)

де - коефіцієнт запасу за напругою (1,2 1,3). Обираємо  =1,25.