- •Регулируемый привод механизма подъема крана по системе тп-д независимого возбуждения
- •Введение
- •1. Расчет и выбор силового оборудования регулируемого электропривода
- •1.1 Расчет мощности двигателя и предварительный его выбор.
- •1.2 Выбор преобразовательного устройства для регулируемого
- •1.3 Расчет и выбор основных силовых элементов для регулируемого
- •1.3.1. Выбор трансформатора.
- •1.3.2 Выбор силовых тиристоров
- •1.3.3. Выбор сглаживающего дросселя
- •1.3.4 Расчёт параметров силовой цепи
- •1.4 Выбор аппаратуры управления и защиты
- •1.4.3 Выбор автоматического выключателя.
- •1.4.4 Датчик тока
- •1.4.4 Система управления на основе микроконтроллера.
- •1.5 Расчет и выбор типа и сечения кабеля сети высокого напряжения
- •1.6 Расчет сечения и типа кабеля для вспомогательного оборудования
- •1.7 Расчет энергетических показателей электропривода.
- •2. Расчет статических и динамических характеристик для разомкнутой системы регулируемого электропривода
- •2.1 Проверка обеспечения заданной области существования
- •3. Расчет параметров структурной схемы
- •3.1 Составления структурной схемы регулируемого электропривода
- •3.2 Расчет коэффициентов усиления и постоянных времени
- •4. Разработка функциональной схемы регулируемого электропривода
- •4.1 Составление силовой схемы регулируемого электропривода
- •Заключение
1.3.2 Выбор силовых тиристоров
Выбор силовых тиристоров осуществляется по току и напряжению. Нагрузочная способность тиристоров определяется максимально допустимой температурой полупроводниковой структуры, которая не должна быть превышена в любых режимах работы: длительная работа с номинальным током двигателя; рабочая перегрузка в течение заданного времени; аварийные режимы в течении времени срабатывания защиты. Нагрев тиристора зависит от величины и формы тока, а также от условий охлаждения. Всё это должно быть учтено при правильном выборе вентилей по току. Для повышения надёжности работы преобразователя рекомендуется устанавливать вентили на типовых охладителях и применять естественное воздушное охлаждение, так как при этом будет определённый запас по мощности тиристоров.
Среднее значение тока через тиристор при номинальном токе двигателя:
А,
где m2 =3 – число фаз системы напряжений, питающей управляемый выпрямитель;
- пульсность схемы выпрямления;
Максимальная величина обратного напряжения, прикладываемого к вентилю:
, В
где Кзн – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможные повышения напряжения питающей сети (включая режим холостого хода) и периодические выбросы Uобр, обусловленные процессом коммутации вентилей; [1]. Принимаем Кзн = 1,5.
КUобр – коэффициент обратного напряжения, равный отношению напряжений Ubmax/Ud0, для мостовой схемы выпрямления kUобр=1,045;
В.
По найденным значениям Iв и Uв.макс из каталога [4] предварительно выбираем тиристор типа Т-100. Его параметры приведены в таблице 4.
Выбранный тиристор должен пройти ряд проверок:
1. По предельному току тиристора при заданной температуре окружающей среды. При этом токе температура полупроводниковой структуры не должна превысить допустимой.
Iв < Iп.
Таблица 4
Iпк, А |
Uпр, В |
рп, 0С |
Iп0, А |
100 |
1,85 |
125 |
55 |
Iпк – предельный ток тиристора при температуре окружающей среды 40оС и типовом сопротивлении охладителя равном нулю;
Uпр – прямое падение напряжения (среднее значение) при токе Iпк ;
рп – максимально допустимая температура полупроводниковой структуры тиристора;
Iпо– предельный ток тиристора в классификационной схеме при выбранном способе установки и охлаждения и температуре окружающей среды +400С.
2. На условие обеспечения рабочих перегрузок двигателя (импульсных) при пуске, торможении, реверсе.
Iп1 Iп.
3. На условие обеспечения длительной (не импульсной) рабочей перегрузки в течение некоторого заданного времени.
tвп tдв.п,
где tвп – допустимое время рабочей перегрузки для вентиля;
tдв.п – допустимое время рабочей перегрузки для двигателя.
Проверим выбранный тиристор по предельному току при заданной температуре окружающей среды.
Предельный ток тиристора при заданной температуре:
А,
где Uо, Rд – пороговое напряжение и динамическое сопротивление на спрямлённой прямой ветви вольт–амперной характеристики вентиля;
рп = 125оС;
с – температура окружающей среды, с = 40оС;
Кф = – коэффициент формы тока через тиристор в проектируемой схеме (табл.1.4 [5]). Зависит от угла проводимости = .
При - Кф = 1.73;
Rт – общее установившееся тепловое сопротивление системы тиристор–охладитель, оС/Вт
В; Ом.
оС/Вт,
где Рдоп.кл – допустимая мощность потерь в классификационной схеме, определяется по выражению
Вт,
где =1,57 - коэффициент формы тока через вентиль в классификационной схеме из таблицы 1.4 [1];
Тогда оС/Вт.
А.
Так как Iп = 52,1 А, больше чем, Iв =26,7А, то условие (1) для тиристора
Т-100 выполняется, и он не перегреется при длительной работе двигателя.
Проверим тиристор на условие обеспечения кратковременных рабочих перегрузок при пуске, торможении, реверсе. Так как нагрузочная диаграмма не дана, то принимаем самый тяжёлый режим работы – режим постоянных реверсов. Для диаграммы полного цикла разгон – реверс определяем:
t1 - время работы двигателя в течение цикла:
с,
где tу = 0,2 с – время переходного процесса при пуске (выбирается по мощности двигателя, выше 4 кВт, берем соответствующее время переходного процесса);
Время цикла:
с;
Время работы тиристора показана на рисунке 2.
Рисунок 2. Время работы тиристора
t2 - время работы одного тиристора за время импульсной перегрузки
, где N – число включений одного вентиля за время t1; Tв – время проводимости вентиля:
с, .
Тогда с.
Допустимый ток для выбранного вентиля при импульсной нагрузке
А,
где – допустимая мощность в импульсе, при которой структура тиристора не перегревается;
, , – переходные тепловые сопротивления вентилей для соответствующего времени.
Используя [4, рисунок 11,63 – 223] определяем:
0С/Вт; 0С/Вт; 0С/Вт.
Тогда Вт;
А.
Так как А А, то условие (2) для тиристора Т-100 выполняется, и он удовлетворяет требованиям по обеспечению рабочих перегрузок двигателя (импульсных) при пуске, торможении и реверсе.
Проверим тиристор на условие обеспечения длительной (не импульсной) рабочей перегрузки в течение некоторого заданного времени.
> ,
где - допустимое время рабочей перегрузки для вентиля;
Из [2] определяем допустимое время перегрузки двигателя марки 2ПФ: с.
Определение для вентиля осуществляется следующим образом. Определяется допустимое значение переходного теплового сопротивления вентиля при перегрузке:
,
где Ри2 – мощность, выделяемая в вентиле при импульсной рабочей нагрузке;
Рп – мощность, выделяемая в вентиле при длительной перегрузке.
Вт;
Вт.
Тогда оС/Вт.
По кривым переходного теплового сопротивления [4, рисунок 11,63 – 223] для найденного значения гтп =0,3оС/Вт находим значение времени t вп ≈ 200c. Так как выполняется условие tвп =200с t дв.п =10с , то окончательно выбираем тиристор
Т-100.