Расчет и выбор элементов силовой схемы

2.1 Расчет мощности и выбор силового трансформатора и вентилей преобразователя :

Подводимое к схеме выпрямления напряжение :

Расчетное действующее значение тока во вторичной обмотке определяется исходя из величины номинального тока двигателя I_dн по формуле:

(10)

При индуктивно-активной нагрузке или при работе на встречную ЭДС этими значениями можно пользоваться как приближенными.

Расчет типовой мощности трансформатора производится с учетом нагрева первичной и вторичной обмоток трансформатора при помощи коэффициента K_M. Таким образом, типовая мощность трансформатора для преобразователя, питающего якорь двигателя, может быть рассчитана по формуле :

S_T = K_Н·K_u·K_α·K_R·K_i·K_M·U_d·I_d = 0,427·1,05·1,2·1,05·1,1·1,045·220·18,4 = 2628,7 В×А

Трансформатор выбирается по типовой мощности и необходимому вторичному напряжению и проверяется по нагреву первичным током :

I₁=K_i·K_T1·I_d = А

с учетом коэффициента трансформации.

Выбираем трансформатор ТТ-6 :

Для выбранного трансформатора активное и индуктивное сопротивления обмоток на фазу определяются, как :

Ом (11)

Ом (12)

где

Выбор вентилей силовой схемы производится по среднему значению тока через вентиль (с учетом условий охлаждения) и максимальному мгновенному значению напряжения, прикладываемому к вентилю.

2.2 Расчет индуктивности уравнительных и сглаживающих реакторов (дросселей).

Требуемая величина индуктивности УД находится, исходя из ограничения амплитуды переменной составляющей уравнительного тока до величины (3 5)% от двигателя, т.е. :

Гн

где - удвоенное эффективное значение первой гармоники выпрямленного напряжения, определяемое по соответствующим кривым; при , В;

- число фаз выпрямления;

- угловая частота сети.

Сглаживающие реакторы выполняют две функции: ограничивают пульсации тока в якорной цепи и обеспечивают работу в зоне непрырывных токов.

Величина относительных пульсаций I^*_e принимается не более 0,02 и рассчитывается как :

(13)

где – относительная величина ЭДС пульсаций;

I_ном – номинальный ток;

L_др, L_я, L_Т – индуктивность сглаживающего реактора (катодного дросселя), якоря двигателя и трансформатора;

w₀ = 2p·f·m – угловая частота пульсаций;

f – частота сети;

m – число фаз (для трехфазной мостовой схемы m = 6).

На основании специальных расчетов получены кривые зависимости от угла открывания и числа фаз. Величина берется для максимального угла открывания a_макс, соответствующего минимальной скорости двигателя. Приводы, рассматриваемые в данном проекте, предназначены для частых пусков и торможений и поэтому примем = 0,24 для мостовой и = 0,52 для нулевой схем выпрямления.

Из выражения (13) получим общую индуктивность цепи :

= Гн (14)

а по ней – искомое значение L_др . При наличии уравнительных реакторов, их индуктивность добавляется в левую часть формулы (14).

Индуктивность трансформатора определяется, как :

L_Т = x_T / 2π·f Гн (15)

а индуктивность якорной цепи двигателя по эмпирической формуле :

Гн (16)

где коэффициент C_x = 0,5…0,6 для некомпенсированных машин .

Номинальный ток реактора должен быть не менее номинального тока двигателя.

2.3 Определение параметров привода и построение электромеханических характеристик .

Эквивалентное внутреннее сопротивление преобразователя (R_дТ ≈ 0) :

R_пр = 2R_Т + n×R_дТ + R_к = Ом (17)

Для мостовых схем R_Т вдвое больше (сопротивление двух фазных обмоток). Значение коммутационного сопротивления :

(18)

где m - число фаз (для мостовых схем m=6).

Величина n указывает число последовательного соединенных тиристоров (для мостовых схем – удвоенное).

Электромагнитная постоянная времени якорной цепи равна :

(19)

где эквивалентное сопротивление якорной цепи R_э :

Ом (20)

Постоянная двигателя:

(21)

Далее производится расчет статических электромеханических характеристик привода в разомкнутой системе. ЭДС преобразователя при номинальной скорости и номинальной нагрузке :

В (22)

где ≈ 0 – падение напряжения в переходах тиристоров т на щеточных контактах двигателя.

Статическая характеристика строится при изменении тока по формуле :

(23)

ЭДС преобразователя при минимальной скорости и номинальной нагрузке :

В (22)

Статическая характеристика для минимальной скорости строится при изменении тока по формуле :

(23)

Верхняя и нижняя статические характеристики строятся по формулам (21), (23) и приводятся на одном графике.

Рисунок 4 – Статическая характеристика