Выбор преобразователей

 

Широкое распространение в станкостроении получили тиристорные электроприводы. В трехфазной с нулем схеме реверсивного электропривода включение одной группы тиристоров (анодной) вращает двигатель в одну сторону, включение катодной группы - в противоположную. Существуют различные способы управления обеими группами тиристоров - раздельный и согласованный. Последний может быть линейным и нелинейным.

Наиболее широкое распространение получила импульсно-фазовая система управления. В этой системе существует сдвиг управляющих импульсов по фазе относительно напряжения переменного тока, приложенного к аноду и катоду тиристоров. Такие системы состоят из фазосдвигающего устройства, усилителя и формирователя сигналов.

По данным выбранного двигателя Uном=190В, Iном=28А и учитывая требования, предъявляемые к приводу установки, исходя из условия: Uном. пр > Uном. дв и Iном. пр > Iном. дв, выбираем тиристорный преобразователь из серии БУТП типа 0,1.

Выбранный тиристорный преобразователь должен удовлетворять условиям:

Iном. пр* λ пр > Iном. дв* λ дв где:

λ пр - перегрузка преобразователя = 2

λ дв - перегрузка двигателя =1,4

Iном. пр -номинальный ток преобразователя = 20А

Iном. дв - номинальный ток двигателя = 28А

 

20 * 2 > 28 * 1,4

40 > 39,2

Uном. пр > Uном. Дв 380 > 190

 

Блок унифицированный тиристорный привода подач (БУТП) предназначен для использования в составе реверсивных электроприводов с двигателями постоянного тока, осуществляющих подачу узлов металлорежущих станков.

Разработан по принципу однозонного регулирования скорости. Преобразователь питания цепи якоря двигателя - реверсивный, с раздельным управлением группами тиристоров, собран по мостовой схеме. Допускает работу в длительном, кратковременном, повторно-кратковременном и повторно-кратковременном с частыми пусками и электрическим торможением режимах в соответствии с характеристиками исполнительного двигателя м в соответствии с максимальным и допустимым током преобразователя.

БУТП питается напряжением 220В и 380В с частотой 50Гц. Сохраняет работоспособность при колебания напряжения сети от плюс 10% до минус 15% от номинального значения и частоты питающей сети +2% от номинального значения.

БУТП предназначен для работы в закрытых помещения при следующих условиях:

Высота над уровнем моря не более 1000м;

Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных паров и газов в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию;

Относительная влажность воздуха при температуре +5 не более 80%.

Оптронные тиристоры обеспечивают гальваническую развязку между силовой схемой и цепями управления благодаря встроенной оптоэлектронной паре. Применение оптронных тиристоров позволяет упростить конструкцию, снизить размеры и массу преобразователя за счет исключения из цепей управления разделительных трансформаторов или оптоэлектронных приборов.

Выбор тиристора. Исходными данными для выбора тиристора являются данные двигателя 4МТВ-С, Umax=190В, Iн=28А, Nmax=1500об/мин. Определяем мощность электродвигателя, потребляемую от тиристорного преобразователя.

 

Р₁= Umax* Iн=190*28=5,3кВт [5]

 

Определим ток, потребляемый от преобразователя

 

I_{н. пр.} = I_{н. я. =}28А

 

Для обеспечения надежной работы тиристоров учитывают перегрузку по току при пуске и торможении.

 

I_{d. max}=K_пер* I_{н. пр. [}6]

 

Где: K_пер =2 - коэффициент перегрузки по току при торможении и пуске электродвигателя.

 

I_2max=2*28=56А

 

Определим средний за период ток, протекающий через тиристор с учетом перегрузки.

I_{d. max}              56

I_{ср. в.} =----- - = - --------- - =18,66А [7]

3            3

 

Определим средний за период ток, протекающий через тиристор с учетом коэффициента охлаждения и коэффициента проводимости.

 

I_{ср. расч.} =К_пр* К_охл* I_{ср. в [}8]

 

Где: К_пр - коэффициент проводимости - 0,5 при =90^о для трехфазной мостовой схемы.

К_охл - коэффициент охлаждения = 2,3

 

I_{ср. расч.} = 0,5*2*12,66 = 21,46А

 

Определим напряжение преобразователя при полностью открытых тиристорах.

 

U_{dо пр} = К_{1 дол и *} U_{ном дв.} [9]

 

Где: К_{1 дол и} - коэффициент запаса по напряжению = 1,2

 

U_{dо пр} = 1,2*190 = 228В

 

Определим максимальное обратное напряжение.

 

U_{об. мах пр.} = К_{2доп *} U_{об мах} [10]

 

Где: К_{2 доп} - коэффициент запаса =1,3

U_{об. мах} = √6 * U_ф. = √6 * 220 = 538 В

U_{об. мах пр.} = 1,3 *538 = 700 В

 

Производим выбор тиристоров по току и напряжению.

 

I_{ср. табл} > I_{ср. расч.} U_пр. > U_{обр. мах пр.}

 

Выбираем тиристор МТОТО100

Условия выбора соблюдаются

 

I_{ср. табл} > Iср. расч_. U_пр. > U_{обр мах пр.}

100> 21,46 1200> 700

 

Его данные:

Максимально допустимый средний ток в открытом состоянии при f =50Гц, β=180⁰, Т_к=70⁰ С =100А

Повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии U =1200В

Максимально допустимое постоянное обратное напряжение =0,75В

Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии =70А/мкс

Критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии =100В/мкс

Выбор согласующего трансформатора. Определим действующее значение фазного тока во вторичной обмотке трансформатора.

 

I_2ф = √2/3 * I_{d. max} = √2/3 * 56 = 45,72 [11]

 

Определим значение действующего фазного напряжения во вторичной обмотке трансформатора.

U_d опр

U_2ф= - ---------- - [12]

К_сх

 

Где: К_сх - коэффициент схемы для 3-х фазной мостовой схемы =2,34

 

228

U_2ф= - ----- - = 98,43

2,34

 

Определим полную мощность вторичной обмотки трансформатора.

 

S = 3 * U_2ф * I_2ф = 3 * 98,43 * 45,72 = 13,5кВА [13]

 

Произведем выбор трансформатора по условиям

 

U_{л. расч} < U_{л. таб} S_{тр-ра расч.} < S_{тр-ра таб}

 

По справочнику [3] выбираем трансформатор типа ТП-3 16 380/105 50Гц УХЛ4

 

U_{л. расч} < U_{л. таб} S_{тр-ра расч.} < S_{тр-ра таб}

380=380 13,5 кВА < 16 кВА

 

Данные трансформатора:

Мощность S =16 кВА