自动控制系统课程设计(3)

2019-01-27 11:20

晶闸管选择:晶闸管的选择主要是根据整流的运行条件,计算晶闸管电压、电流值,选出晶闸管的型号规格。在工频整流装置中一般选择KP型普通晶闸管,其主要参数为额定电压、额定电流值。

(1) 额定电压UTn选择应考虑下列因素:

1) 分析电路运行时晶闸管可能承受的最大电压值。 2) 考虑实际情况,系统应留有足够的裕量。通常可考虑2~3

倍的安全裕量。即 式中

UTn?(2~3)UTM

UTM——晶闸管可能承受的最大电压值(V).

当整流器的输入电压和整流器的连接方式已确定后,整流器的输入电压和晶闸管可能承受的最大电压有固定关系,常采用查计算系数表来选择计算,即

UTn?(2~3)KUTU2?2.5?2.45?116.06?710.87V

式中安全裕量取2.5。 式中

KUT——晶闸管的电压计算系数;

U2——整流变压器二次相电压(V)。

3)按计算值换算出晶闸管的标准电压等级值。 (2)额定电流

IT(AV)选择:晶闸管是一种过载能力较小的

元件,选择额定电流时,应留有足够的裕量,通常考虑选择1.5~2倍的安全裕量。

1)通用计算式:IT(AV)式中

IT?(1.5~2)

1.57IT——流过晶闸管的最大电流有效值(A)。

2)实际计算中,常常是负载的平均电流已知,整流器连接

及运行方式已经确定,即流过晶闸管的最大电流有效值和负载平均电流有固定系数关系。这样通过查对应系数使计算过程简化。当整流电路电抗足够大且整流电流连续时,可用下述经验公式近似地估算晶闸管额定通态平均电流

IT(AV)?(1.5~2)KITIdmax?1.5?0.367?1.5?375?309.66AIT(AV)。

式中 KIT——晶闸管电流计算系数;

Idmax——整流器输出最大平均电流(A);当采用晶闸

管作为电枢供电时,取

Idmax为电动机工作电流的最大值。

整流二极管计算与选择和晶闸管方法相同。 4.平波电抗器的选择:

平波和均衡电抗器在主回路中的作用及布置

晶闸管整流器的输出直流电压是脉动的,为了限制整流电流的脉动、保持电流连续,常在整流器的直流输出侧接入带有气隙的电抗器,称作平波电抗器。

在有环流可逆系统中,环流不通过负载,仅在正反向两组变流器之间流通,可能造成晶闸管过流损坏。为此,通常在环流通路中串入环流电抗器(称均衡电抗器),将环流电流限制在一定的数值内。

电抗器在回路中位置不同,其作用不同。对于不可逆系统,在电动机电枢端串联一个平波电抗器,使得电动机负载得到平滑的直流电流,取合适的电感量,能使电动机在正常工作范围内不出现电流断续,还能抑制短路电流上升率。 (1)平波电抗器选择

电抗器的主要参数有额定电抗、额定电流、额定电压降及结构形式等。

计算各种整流电路中平波电抗器和均衡电抗器电感值时,应根据电抗器在电路中的作用进行选择计算。 a)从减少电流脉动出发选择电抗器。 b)从电流连续出发选择电抗器。 c)从限制环流出发选择电抗器。

此外,还应考虑限制短路电流上升率等。

由于一个整流电路中,通常包含有电动机电枢电抗、变压器漏抗和外接电抗器的电抗三个部分,因此,首先应求出电动机电枢(或励磁绕组)电感及整流变压器漏感,再求出需要外接电抗器的电感值。 1)

直流电动机电枢电感:

LD?KDUN220?1033?10?8??0.8205mH2pnNIN2?2?1430?375式中 UN——直流电动机的额定电压(V);

IN——直流电动机的额定电流(A);

nN——直流电动机的额定转速(rpm/min);

P——直流电动机的磁极对数;

KD——计算系数。一般无补偿电动机取8~12,快速无补偿电动机取6~8,有补偿电动机取5~6。

2)整流变压器的漏感。整流变压器折合二次侧的每相漏感

LT:

LT?KTUdl式中

U2?3.9?0.05?116.06/375?0.0604mHIN

——计算系数,三相全桥取3.9,三相半波取6.75;

KTUdl——整流变压器短路电压百分比,一般取0.05~0.1; U2——整流变压器二次相电压(V);

IN——直流电动机额定电流(A)。

3)保证电流连续所需电抗器的电感值。当电动机负载电流

小到一定程度时,会出现电流断续的现象,将使直流电动机的机械特性变软。为了使输出电流在最小负载电流时仍能连续,所需的临界电感值

L1可用下式计算:

L1?K1U2/Idmin?0.693?116.06/(0.05?375)?4.2896mH4)式中

K1——临界计算系数,单相全控桥取2.87,三

相半波1.46,三相全控桥0.693;

U2——整流变压器二次相电压(V);

Idmin——电动机最小工作电流(A),一般取电动机额定

电流的5%~10%。

实际串联的电抗器的电感值

Lp?L1?(LD?2LT)?K1?0.693?U2?(LD?2LT)Idmin116.06?(0.82?2?0.0604)?3.35mH0.05?375

式中 N——系数,三相桥取2,其余取1。

4)限制电流脉动所需电抗器的电感值。由于晶闸管整流装置 的输出电压是脉动的,该脉动电流可以看成是一个恒定直流分量和一个交流分量组成的。通常负载需要的是直流分量,而过大的交流分量会使电动机换向恶化和铁耗增加。因此,应在直流侧串联平波电抗器以限制输出电流的脉动量。将输出电流的脉动量限制在要求的范围内所需要的最小电感量

L2:

L2?K2U2/(SiIN)?1.045?116.06/(0.05?375)?6.4684mH

式中

K2——临界计算系数,单相全控桥4.5,三相半波2.25,三

相全控桥1.045;

si——电流最大允许脉动系数,通常单相电路取

相电路取5%~10%;

20%,三

U2——整流变压器二次侧相电压(V);

Idmin——电动机最小工作电流(A),取电动机 额定电流

的5%~10%。

实际串接的电抗器

Lp?L2?(LD?1.045?Lp的电感值:

U2?2LT)?K2?(LD?2LT)SiIN116.06?(0.82?2?0.0604)?5.528mH0.05?375


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