Курсовая работа по дисциплине «Электрооборудование промышленности» (стр. 4 )

Расчет потерь в выпрямителе для установившегося режима работы электропривода ():

(2.17)

Вт

Вт

где kcs = 0,577 для мостовой трехфазной схемы; Ron – динамическое сопротивление в проводящем состоянии вентиля; Uj – прямое падение напряжения на вентиле при токе 50 мА (Uj + RonIdm/k1) – составляет около 1 В для диода или 1,3 В для тиристора; mv – число вентилей в схеме.

Максимальное допустимое переходное сопротивление охладитель-окружающая среда в расчете на выпрямитель

(2.18)

0С/Вт

где Rth(c-f) – термическое переходное сопротивление корпус–поверхность теплопроводящей пластины модуля.

Температура кристалла

(2.19)

0С

0С

где Rth(j-c)DV – термическое переходное сопротивление кристалл–корпус для одного вентиля модуля; nD – количество вентилей в модуле. Необходимо, чтобы выполнялось неравенство TjDV ≤ 140 0С.

2.6. Расчет параметров охладителя

При установке модулей (выпрямитель, инвертор) на общий охладитель требуемое сопротивление определяется аналогично суммарному сопротивлению при параллельном включении резисторов

(2.20)

0С/Вт

Используя график зависимости теплового сопротивления от скорости воздушного потока при принудительном охлаждении радиатора (рис. 1), определяем что при скорости обдува V=4 м/с получаем

Определяем тепловое сопротивление охладителя

По полученным результатам выбираем охладитель для функциональной электрической схемы АД эл. привода с ПЧ.[6]

2.7. Расчет сглаживающего фильтра

Для расчета фильтра принимаем коэффициент сглаживания пульсаций S = (3 ÷ 12). Чем больше S, тем больше габариты фильтра, поэтому выбираем S = 3.

Коэффициент пульсаций на входе фильтра (отношение амплитуды напряжения к среднему значению)

(2.21)

где m – пульсность схемы выпрямления (m = 6 для трехфазной мостовой схемы, m = 2 для однофазной мостовой схемы).

Параметр сглаживания LC-фильтра

(2.22)

где S = q1вх/q1вых – коэффициент сглаживания по первой гармонике; fs – минимальная частота выходного напряжения в ПЧ, равная 30 Гц.

где Ls – индуктивность сети, приведенная к звену постоянного тока.

В качестве индуктивности используем паразитную индуктивность питающей кабельной линии, задаёмся длинной кабельной линии (50…100)м

Выбираем погонную индуктивность из справочника нГн.

Индуктивность дросселя LC-фильтра для обеспечения коэффициента мощности на входе выпрямителя KM=0,95 определяется из следующих условий:

Индуктивность питающей сети переменного тока

(2.23)

мкГн

Ёмкость конденсатора необходимой для реализации LC фильтра

; (7.42)

(2.24)

мкФ

мкФ

Определяем ёмкость Со2 необходимую для возврата реактивной энергии в фильтр

(2.26)

мкФ

где Ism1– амплитудное значение тока в фазе двигателя, А; φ1– угол сдвига между первой гармоникой фазного напряжения и фазного тока; q1– коэффициент пульсаций; fsw – частота ШИМ, Гц.

Для практической реализации фильтра используем конденсаторы с наибольшим значением емкости С01, С02, т. е. конденсаторы с емкостью 5332 мкФ.

Амплитуда тока через конденсаторы фильтра на частоте пульсаций выпрямленного тока (по первой гармонике)

(2.27)

А

А

где - наибольшая ёмкость из и , мкФ

В зависимости от величины емкости С01 и амплитуды тока IC0m формируем батарею конденсаторов емкостью не менее 5332 мкФ, напряжением не менее (1,1…1,2)∙Ud, т. е. (1,1…1,2)∙513 ≥ 615,6 В.

Составляем батарею:

Выбираются небольшие конденсаторы электролитические с ёмкостью 680 мкФ напряжением 500 В, составляются пары из двух последовательно включённых конденсаторов, ёмкость такой пары 340 мкФ, рабочее напряжение 1000 В. Получается параллельно включённых порядка 8 пар, 16 конденсаторов марки Siemens Matsushita Components .Номинальный ток конденсатора свыше 300А, срок службы 15 лет.

2.8. Расчет снаббера

Снаббер защищает цепь от пробоя напряжения, а в частности защищает силовые транзисторы.

Рассматриваемая схема:

Выбранная схема обладает рядом преимуществ:

1.Малое число элементов.

2.Низкие потери мощности.

3.Подходит для средней и малой ёмкости конденсатора.

Подходит для средней и малой емкости конденсатора.

Мощность в резисторе

Вт

Вт

где U – напряжение коллектор–эмиттер в установившемся режиме, которое равно напряжению звена постоянного тока преобразователя системы АИН ШИМ, ΔU – перенапряжение (рис. 7.6). Выбираем ёмкость снабберной цепи из расчёта 1 мкФ на 100А коммутированного тока. А значит берём С=2мкФ.

Выбор величины сопротивления производится из условия минимума колебаний тока коллектора при включении IGBT

Ом

Ом

где LSn – индуктивность цепей снаббера, которая не должна быть более 10 нГн.

Выбираем высокочастотные резисторы.

По величине сопротивления и мощности реализуется резистор снаббера из десяти одноваттных сопротивлений типа МЛТ 2 Ом ± 10%, соединенных параллельно, для получения эквивалентного сопротивления 0,2 Ом мощностью 10 Вт.

Собираем резистор RCH

Выбор сверхвысокочастотного диода

Снабберный диод выбирается по таблице П5 [3]. Выбираем по току в 20-50 раз меньше среднего тока IGBT транзистора

А

напряжение снабберного диода

Выбираем снабберный диод серии MBR5150E для функциональной электрической схемы АД электропривода с ПЧ. со следующими данными:

IFAV=5 А;URRM=1500 В;UFM=2.0 В; tвкл=175 нс; tоткл=130 нс

Для нашей схемы нам потребуется 1 диод.

Алгоритм переключения IGBT ключей.

Строим временные диаграммы ступенчатых выходных напряжений ПЧ.

Временные диаграммы выходного напряжения ПЧ с ШИМ регулированием приведены в П5.

() (2.31)

(2.32)

В

;;

(2.33)

где (2.34)

Рассчитываем текущие значения для каждого периода (всего 10)используя диаграммы выходного напряжения ПЧ с ШИМ регулированием.

Вт

Аналогично рассчитываем для остальных значений

()

В

;;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте рассчитан УВ и ПЧ для функциональной электрической схемы асинхронного ЭП с ПЧ и электрической принципиальной схемы УВ. Рассчитаны все основные параметры и выбраны все необходимые элементы схемы.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Электротехнический справочник: В 4 т. Т2. Электротехнические изделия и устройства/ Под общ. ред. проф. МЭИ и др. М.: Издательство МЭИ, 20с.

2. Электротехнический справочник: В 4 т. Т2. Электротехнические изделия и устройства/ Под общ. ред. проф. МЭИ и др. М.: Издательство МЭИ, 20с.

3. З., Кузнецов промышленности: Учеб. пособие. Омск: Издательство ОмГТУ, 20с.

4. Справочник «Охладители воздушных систем для п/п приборов»

5. Чебовский полупроводниковые приборы: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 19с.

6. Охладители воздушных систем охлаждения для п/п приборов. Каталог 05.20.06-86 Информэлектра 1896. 31с.

7. Методические указания по применению государственных стандартов в курсовом и дипломном проектировании / – Омск, Изд. ОмГТУ, 20с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

ПРИЛОЖЕНИЕ 5