Материал: Машина газовой резки МНЛЗ ККЦ ММК

– минимальный угол регулирования ТП;

– коэффициент, характеризующий наклон нагрузочной характеристики ТП от влияния коммутации вентилей;

– ориентировочное напряжение короткого замыкания трансформатора;

– коэффициент, определяющий степень загрузки трансформатора.

Значение требуемого линейного напряжения на вторичной обмотке трансформатора для трёхфазной мостовой схемы ТП определяется соотношением:

Расчётное значение мощности трансформатора определяется уравнением:

Исходя из расчётной мощности, а также напряжения обмоток и количества фаз выбираем трансформатор.

Под имеющиеся параметры подходит трансформатор ТС-1,25/380-220 со следующими техническими данными:

номинальная мощность: 1,25 кВА;

напряжение первичной обмотки: 380 В;

напряжение вторичной обмотки: 220 В;

потери холостого хода: 10 Вт;

потери короткого замыкания: 35 Вт;

напряжение короткого замыкания: 4%.

4.3 Расчёт и выбор сглаживающего дросселя

Для симметричной мостовой схемы амплитудные значения гармонических составляющих выпрямленной ЭДС можно определить следующим выражением:

где K – кратность гармоники (соотношение порядкового номера гармоники к числу пульсаций);

p – число пульсаций;

-- угол регулирования.

Фазное напряжение трансформатора равно:

Фазный ток трансформатора равен:

В симметричной мостовой схеме наибольшую амплитуду имеют гармоники с кратностью K равной 1. Амплитуды с большими кратностями значительно меньше, а эффективность реактора на них больше, поэтому индуктивность дросселя можно вести только по основной гармонике. Наибольшую амплитуду гармоники получаются при угле регулирования близком к 90 градусов. Отсюда, наибольшее значение пульсации получается:

Необходимая индуктивность для уменьшения амплитуды гармоник определяется:

где – допустимый уровень пульсаций.

Требуемое значение индуктивности сглаживающего дросселя определяется по уравнению:

где L_тр – индуктивность фазы понижающего трансформатора, приведённая к вторичной обмотке;

n – число фазных обмоток понижающего трансформатора, находящихся в цепи выпрямленного тока.

Приведённую индуктивность фазы трансформатора можно приближённо определить из уравнения:

Отсюда индуктивность сглаживающего дросселя равна:

Значит, сглаживающий дроссель в данной схеме ставить не нужно.

5 Расчёт и построение статических характеристик

5.1 Расчёт и построение фазовых и регулировочных характеристик тиристорного преобразователя и возбудителя

В СИФУ с пилообразным опорным напряжением фазовые характеристики могут быть рассчитаны по уравнению:

где – управляющее напряжение;

– опорное напряжение СИФУ, соответствующее углу регулирования, равному 90;

– угол согласования, при котором среднее значение выходного напряжения равно нулю.

Примем равным 95. В таком случае регулировочные и фазные характеристики окажутся разведены, т.е. переход от инверторного режима в выпрямительный будет происходить с зоной нечувствительности.

Регулировочные характеристики рассчитываются по уравнению

где – напряжение полного открытия тиристоров.

Минимальный угол регулирования имеющегося ТП, согласно его техническим параметрам, равен:

Максимальный угол ограничен:

По указанным уравнениям рассчитаем фазные и регулировочные характеристики, значения которых приведены в таблице 5. Фазные и регулировочные характеристики показаны на рисунках 6 и 7 соответственно.

Таблица 5 – Фазные и регулировочные характеристики СИФУ и ТП

Рисунок 6 – Фазные характеристики тиристорного преобразователя DSC402.0025 ABB

Рисунок 7 – Регулировочные характеристики тиристорного преобразователя DSC402.0025 ABB

5.2 Расчёт и построение механических характеристик электропривода

Уравнение скоростных характеристик в режиме непрерывного тока для двигательного режима:

где – количество одновременно открытых тиристоров;

– падение напряжения на одном тиристоре.

Уравнение скоростных характеристик в режиме непрерывного тока для режима рекуперативного торможения:

Граничное значение непрерывного тока определяется:

Соответственно граничная скорость определяется:

В режиме идеального холостого хода при угле регулирования меньше, чем /6, скорость равна:

при угле больше /6 скорость определяется:

По указанным выше уравнениям построены электромеханические характеристики двигателя при управляющем напряжении 7.4 В и 3.7 В, т.е. при углах 28.4 и 61.7 градусов в двигательном режиме и 150 и 128,3 градусов в режиме рекуперативного торможения. Аппроксимированные характеристики изображены на рисунке 8.

=128⁰3’

Рисунок 8 – Электромеханические характеристики системы ТП-Д двигателя 2ПБ112LГУХЛ4

6 Защита электропривода

6.1 Защита от перегрузки и коротких замыканий

Для защиты силовых вентилей полупроводниковых преобразователей при внешних и внутренних коротких замыканиях применяются быстродействующие плавкие предохранители.

Выбираемый предохранитель не должен отключать привод при перегрузках, которые являются эксплуатационными. Предохранитель должен не перегорать при воздействии пусковых токов, а в плавких вставках не должно происходить старения под действием этих токов. Экспериментально установлено, что старение плавкой вставки не происходит при токах, равных половине тока плавления. Пусковые токи ДПТ определяются регулированием ТП и ограничиваются необходимыми параметрами.

Максимальный ток якорной цепи двигателя определяется по перегрузочной способности:

Ток плавления плавкой вставки при установке предохранителя на каждую питающую фазу якорной цепи определяется следующим образом:

По этому параметру подходит плавкий предохранитель Sentron 3NA3010 фирмы Siemens с номинальным напряжением до ~500 В, номинальным током 25 А, мощностью потери 2,7 Вт.

Предохранитель для обмотки возбуждения выбирается аналогично.

По этому параметру подходит плавкий предохранитель Neozed 5SE2306 фирмы Siemens с номинальным напряжением до ~400 В, номинальным током 6 А.

6.2 Защита от перенапряжений

Для ограничения перенапряжения при коммутации тиристоров ТП наиболее часто применяются RC-цепочки. Они ставятся на вторичной обмотке трансформатора.

Ёмкость демпфирующего конденсатора в защитных цепях трёхфазных схем выпрямителя определяется:

где – мощность питающего трансформатора;

– ток холостого хода трансформатора;

f=50 Гц – частота питающей сети;

– максимально значение напряжение тиристоров;

– амплитудное значение обратного напряжения на тиристоре.

При заряде конденсатора, в результате перенапряжений в контуре LC происходит колебательный процесс перехода электромагнитной энергии в электрическую, и обратно. Для настройки колебательного контура на апериодический процесс, последовательно с конденсатором устанавливается резистор, сопротивление которого должно быть больше двукратного волнового сопротивления этого контура.

Для защиты от коммутационных перенапряжений применяются RC – цепочки, шунтирующие вентили. Значение ёмкости в этом случае выбирается равным , а сопротивление с учётом соотношения: