Таблица 2.2 – Номинальные параметры схемы преобразователя

где Ке – отношение действующего значения напряжения вторичной обмотки трансформатора к наибольшему значению средней выпрямленной ЭДС; К0 – отношение максимального обратного напряжения на тиристоре к выпрямленной ЭДС; Кic – отношение среднего значения тока тиристора к среднему значению выпрямленного тока; Ктэ – отношение действующего значения тока тиристора к среднему значению выпрямленного тока; Кт – отношение типовой мощности трансформатора к мощности на стороне выпрямленного тока; Кi1 – отношение действующего значения тока фазы первичной обмотки трансформатора, к числу витков вторичной обмотки, к среднему значению выпрямленного тока, Ктр – коэффициент трансформации трансформатора; Кi2 – отношение действующего значения тока фазы вторичной обмотки трансформатора к среднему выпрямленному току; λ – предельный угол проводимости тиристора; m – число фаз.

2.5    Выбор силового трансформатора

Определим фазную ЭДС вторичной обмотки силового трансформатора

 В.                             (2.12)

где Кс – коэффициент запаса, учитывающий возможное снижение напряжения сети, ; Кr – коэффициент, учитывающий падение напряжения на тиристорах и обмотках трансформатора, ; Кα – коэффициент, учитывающий неполное открытие вентилей при максимальном управляющем сигнале, .

В.

Определим действующее значение тока вторичной обмотки силового трансформатора

 А.                                           (2.13)

где Кi – коэффициент непрямоугольности, учитывающий отклонение формы кривой тока от прямоугольной, , Id – действующий выпрямленный ток, А.

А.

Определим действующее значение тока первичной обмотки

А.                              (2.14)

Расчетная типовая мощность трансформатора

 Вт.                                        (2.15)

Вт.

По расчетной параметрами мощности Ртр подбираем трансформатора типа ТС-1 со следующими основными:

~                   номинальная мощность трансформатора, S1н, кВт………...……1,0

~                   номинальное линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора, U2н, В…………………………………………………...……170

~                   напряжение короткого замыкания, Uкз, %...………………...……10

~                   мощность при коротком замыкании, ΔРкз/S1н, %..…………...……5

2.6 Расчет параметров схемы и выбор тиристоров

Определим среднее значение тока тиристора

, А.                                            (2.16)

А.

Определим максимальную величину обратного напряжения

, В.                                  (2.17)

где Кα – коэффициент запаса по углу управления тиристоров, ; Ed0 – выпрямленная ЭДС преобразователя, В.

В.

Кратковременный допустимый ток, проходящий через тиристор, не должен превышать 15-кратного значения номинального тока тиристора IТН

,                                                  (2.18)

где Iкз – величина тока, проходящего через тиристор при коротком замыкании на стороне постоянного тока,

.                                   (2.19)

.

Определим максимальное напряжение для выбора класса тиристоров

 В.                                            (2.20)

 В.

Выбираем тиристоры КУ211Ж 5-го класса, имеющие основные параметры:

·       средний ток в открытом состоянии, It=10А;

·       максимальное обратное напряжение, Utmax=500 В;

·       отпирающее постоянное напряжение управления, =7 В.

2.7 Расчет параметров контура нагрузки ТП

Находим расчетное сопротивление цепи якоря двигателя, питаемого от тиристорного преобразователя через силовой трансформатор

 Ом,                            (2.21)

где Rур – сопротивление уравнительного реактора, Ом,

Определим линейное напряжение вторичной обмотки U2л

 В,                                           (2.22)

В.

Определим сопротивление обмоток силового трансформатора Rт

 Ом,                                      (2.23)

Ом.

Найдем фазный ток вторичной обмотки Iф2

 А,                                          (2.24)

А.

Полное сопротивление обмоток силового трансформатора

 Ом,                                      (2.25)

Ом.

Реактивное сопротивление обмоток силового трансформатора Xт

 Ом,                                       (2.26)

Ом.

Приведенная к цепи постоянного тока индуктивность силового трансформатора Lт будет определена, как

 Гн,                                          (2.27)

Гн.

Определение сопротивление щеточного контакта

 Ом,                                            (2.28)

Ом.

Определим сопротивление, вносимое за счет коммутации тиристоров в схеме

 Ом,                                         (2.29)

Ом.

Ом.

Определим эквивалентную индуктивность якорной цепи

 Гн.                                           (2.30)

Определим индуктивность сглаживающих дросселей Lур

 Гн,                                           (2.31)

где Кур = 0,65 – коэффициент уравнительного реактора.

 В,                                                 (2.32)

В.

 А.                                                 (2.33)

А.

Гн.

Найдем индуктивность якорной цепи Lя

 Гн,                                          (2.34)

где С = 0,6 для компенсированной машины; р – число пар полюсов, р = 1.

Гн.                                (2.35)

Гн.

Определим электромагнитную постоянную времени цепи якоря

с,                                                   (2.36)

с.

Найдем постоянную двигателя по ЭДС

 В·с/рад,                                       (2.37)

В·с/рад.

Н·м/А,                                            (2.38)

 Н·м/А.

2.8 Расчет и построение электромеханических характеристик

Электромеханическая характеристика двигателя является зависимостью W=f (Iя) при угле регулирования α напряжения тиристорного преобразователя. При изменении  можно получить ряд характеристик ДПТ при питании от ТП.

Определим значение граничной ЭДС ТП

   (2.39)

где  - параметр нагрузки.                            (2.40)

Определим граничное значение скорости

                                            (2.41)

Определим значение граничного тока

   (2.42)

Изменяя угол проводимости тиристоров λт в пределах от 0 до 2π/m, рассчитываем электромеханическую характеристику двигателя в зоне прерывистых токов, для углов  и .

Строим естественную электромеханическую характеристику электропривода в зоне непрерывных токов для .

Рисунок 2.2 - Естественная электромеханическая характеристика при

∆Ω=95,877-23,515

Строим естественную электромеханическую характеристику

электропривода в зоне непрерывных токов для .

Рисунок 2.3 – Электромеханическая характеристика при

∆Ω=119,857-63,603

2.9 Выбор тахогенератора

Условия, необходимые для выбора тахогенератора:

Ø                    , Вт,

Вт;

Ø                    , рад/с,

рад/с;

Ø                    , кг·м2·10-6,

кг·м2·10-6.

Исходя из следующих условий, выбираем тахогенератор типа ДПР-52Н1-01 со следующими параметрами:

©                   мощность на валу, Рнтг, Вт………………………………………9,4

©                   скорость вращения, Ωнтг, рад/с………………………………….942

©                   напряжение питания, Uнтг, В……………………………………27

©                   ток якоря, Iнтг, А………………………………………………0,53

©                   сопротивление обмотки якоря, Rнтг, Ом………………………3,6

©                   момент инерции, Jнтг, кгм2·10-6…………………………………1,7

©                   масса, mтг, кг…………………………………………………0,26

2.10        Определение параметров структурной схемы ДПТ

Номинальные параметры двигателя характеризуются коэффициентами:

,                                           (2.43)

.В·с.

,                                                (2.44)

.

Электромагнитная постоянная двигателя определяется, как

, с .                                              (2.45)

с.

Определим электромеханическую постоянную времени двигателя

 с.                                             (2.46)

, кг·м2,                                   (2.47)

 кг·м2,                        (2.48)

  кг·м2,                                       (2.49)

  кг·м2.

 кг·м2,

с.

Коэффициент усиления двигателя

, рад/В·с,                                               (2.50)

рад/В·с.

Выбор постоянных времени