Курсовая работа (т): Расчет управляемого выпрямителя

Область применения УВ:

. Управляемый электропривод постоянного тока.

. Электротехнологические установки.

. Зарядные устройства.

2. Расчет элементов силовой части

.1 Выбор трансформатора

Мощность выбираемого трансформатораS_т рассчитывается по формуле (3):

_т = k_и ×I_н ×U_н,               (3)

где k_и - коэффициент использования,

I_н - номинальный ток двигателя (А),

U_н - номинальное напряжение двигателя (В).

Номинальные данные двигателя приведены в табл.1. Выбор трансформатора производится по табл. 2. Его мощность должна быть не меньше, чем расчетная мощность по формуле (3).

Напряжение вторичной обмоткиU_2н выбирается по формуле (4) и округляется до стандартного значения (U_2н в табл. 2) в большую сторону:

_2н≥U_н / К_сх,   (4)

где U_2н - номинальное напряжение на вторичной обмотке трансформатора,

К_сх - коэффициент схемы (для однофазной мостовой схемы К_сх = 0,9).

S_т = k_и×I_н×U_н =1,1*1,8*220=435,6 Вт (3)

Таблица 1.

U_2н ≥ U_н / К_сх=110/0,9=123~130В

Таблица 2

2.2 Расчет и выбор тиристоров

Для выбора нужного тиристора силовой части УВ необходимо рассчитать средний ток тиристора I_ср и максимальное обратное напряжение U_{обр.макс.} по формулам (1) и (2). По данным расчета, округленным до стандартного значения в большую строну, выбираем тип тиристора и его предельные параметры. Рекомендуемый тип тиристора в зависимости от среднего тока приведен в табл.4.

Таблица 4

Пример обозначения тиристора для спецификации: Т112-10-8.

_vs= К_зап×I_d/(n* К_о) (1)

гдеК_о - коэффициент, учитывающий способ охлаждения тиристора (К_о=1 при водяном охлаждении, К_о=0,3 при естественном воздушном охлаждении, К_о=0,3...0,6 при принудительном воздушном охлаждении);_d - средний выпрямленный ток (I_d = I_н ),- число тактов выпрямления схемы, n=1 (однофазная однополупериодная), n=2 (однофазные нулевая и мостовая),

_vs= К_зап×I_d/(n* К_о)=2*1,8/(2*0,3)=6(А)

U_{обр.макс.} =k_зап××U_2н     (2)

где k_зап - коэффициент запаса, учитывающий превышение напряжения, К_зап=1,25…2,0.

_{обр.макс.} =k_зап××U_2н=2**260=733,2(В)

2.3 Выбор сглаживающего дросселя

Индуктивность дросселя фильтра из условия непрерывности тока в нем должна быть

Индуктивность необходимого сглаживающего дросселя определяется по следующей формуле:

L_с.д.= ,                   (5)

L_с.д.= -184,732(Гн)

где m - число пульсаций за период (m =1 для однофазной однополупериодной схемы, m =2 для нулевой и мостовой однофазных схем),

_с - частота сети, _с = 2×p×f , f= 50 Гц;

U_d0 - напряжение преобразователя при нулевом угле управления (В),

U_d0 = k_сх×U_2н,                 (6)

_d0 = 260*0,9=234(В)

I_н - номинальный ток двигателя (А);

L_тр - индуктивность трансформатора (Гн);

L_тр= ,       (7)

_тр= ,

где x_a - индуктивное сопротивление обмотки трансформатора (Ом).

_a= ,    (8)

_a= ,

где S_н - номинальная мощность трансформатора (ВА), см. табл. 2.

_дв= ,      (9)

_дв= ,

где k - коэффициент, учитывающий компенсированность двигателя

( k = 6…8);

U_н - номинальное напряжение двигателя (В), см. табл. 1;

n_н - номинальная угловая скорость двигателя (об/мин), см. табл. 1;

_p - число пар полюсов (2_p = 4).

2.4 Расчет активного сопротивления трансформатора

Активное сопротивление трансформатора рассчитывается по следующей формуле:

R_тр= ,     (10)

R_тр =

где DP_кз - потери трансформатора в режиме КЗ (табл. 2);

U_2н - номинальное напряжение на вторичной обмотке трансформатора (В);

S_н - номинальная мощность трансформатора (ВА).

2.5 Расчет сопротивления тиристора

Сопротивление тиристора определяется формулой (12):

,        (12)

,

где DU_тир - падение напряжения на тиристоре, находящемся в открытом состоянии (табл.4);_ср - средний ток выбранного тиристора (А), см. п. 2.2.

2.6 Расчет коммутационного сопротивления при включении - выключении тиристоров

R_ком= ,       (13)

_ком = =1,195(Ом)

где x_a - индуктивное сопротивление обмотки трансформатора (Ом),

m - число пульсаций за период (см. п. 2.3).

2.9 Расчет активного сопротивления УВ

Активное сопротивление преобразователя для мостовых схем рассчитывается по формуле:

_п = R_сд + R_тр + 2×R_тир + R_ком    (14).

_п = 0,105 + 0,316 + 2×0,125 + 1,195=1,866(Ом)

Для нулевых схем множитель 2 в формуле (14) опускается.

. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Принципиальная схема одного канала системы управления двумя тиристорами мостового УВ приведена на рис.П2.

На схеме рис.П2 обозначено:

VT1 - транзистор генератора периодического напряжения (ГПН). Наклон линейно изменяющегося напряжения генератора регулируется подбором элементов R2, С1. Резистор R1 ограничивает амплитуду напряжения, поступающего с источника синхронизирующего напряжения (ИСН). Диод VD1 отсекает опасное для транзистора VT1 положительное напряжение ИСН.

VT2 - транзистор компаратора (К). Он открывается, если линейно нарастающее напряжение с ГПН превышает заданный уровень напряжения управления U_у.

VT3 - транзистор усилителя импульсов напряжения компаратора.

С2, R6 - формирователь коротких импульсов управления для блока усилителя-формирователя (УФ) канала СИФУ.

VT4 - транзистор усилителя мощности импульсов управления УФ.

ТИ1 - импульсный трансформатор гальванической развязки (ГР).

VD2, VD3, VD4 - диоды, предназначенные для отсечения паразитных импульсов отрицательной полярности, т.к. на управляющий электрод тиристора допускается подавать импульсы управления только положительной полярности. Выходная клемма 1 (3) подсоединяется к управляющему электроду, а клемма 2 (4) - к катоду тиристора.

3.1 Расчет элементов генератора периодического напряжения

.1.1 Выбор транзистора VT1

Выбор транзистора VT1 производится по максимальным напряжению U_кэ и току коллектора I_к , коэффициенту усиления по току β и мощности Р_доп.

Учитывая, что условия работы транзистора соответствуют условиям работы предварительного каскада усиления (малая мощность Р_доп≤ 0,3 Вт, ток коллектора I_к≥ 0,05 А, коэффициент усиления β ≥20),напряжение питания СИФУ (U_п = 24 В) и вид транзистора (p-n-p), выбираем транзистор VT1 из табл.5.

Основные данные транзисторов. Таблица 5.

3.1.2 Выбор отсекающего диода VD1

Учитывая, что диод VD1 должен иметь малое прямое падение напряжение U_пр ≤ 0,7 В, максимальное напряжение U_обр>U_п и максимальный прямой ток I_пр ≥ 0,3 А, выбираем диод VD1 из табл.6.

Таблица 6

3.1.3 Выбор ограничивающего резистора R1

Сопротивление резистора R1 определяется по формуле

R1 ≥

R1≥

где U_синхр - напряжение синхронизации силовой части УВ и СИФУ, В;

I_к - максимальный ток коллектора выбранного транзистора VT1, А;

β_мин - минимальный коэффициент усиления VT1 из табл.5.

Величина сопротивления резистора R1 округляется до номинального значения. Номинальные величины сопротивлений: R_ном = (10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 62, 68, 75, 82, 91)х10ⁿ Ом.

Мощность резистора R1 определяется по формуле

Р≥ (Вт)

Р≥

где R1 - выбранное номинальное значение резистора.

Тип и номинальная мощность резистора R1 выбирается по табл.7.

Таблица 7

3.1.4 Выбор цепи заряда генератора С1, R2

Сначала задаются емкостью конденсатора С1, а затем определяют сопротивление резистора R2 из следующего соотношения:

R2 =

2 =

где U_п- напряжение питания СИФУ, В;

U_гпн- амплитуда выходного напряжения ГПН, В;