Меню

Исследование системы тиристорный преобразователь двигатель постоянного тока

Перечень используемого оборудования

Для проведения лабораторной работы используется персональный компьютер (ПЭВМ) с установленным программным пакетом MatlabSimulink.

Указания по порядку выполнения работы

Подготовить математическое описание и структурную схему тиристорного преобразователя.

Подготовить математическую модель и структурную схему регулируемого электропривода постоянного тока (пример на рис.10.1).

Составить схему модели неуправляемого выпрямителя в соответствии с вариантом задания (нулевая или мостовая).

Составить схему модели ЭП по системе «Тиристорный преобразователь – ДПТ НВ».

Рассчитать переходные процессы ДПТ НВ при питании якоря от управляемого выпрямителя при различных Uу.

Рассчитать переходные процессы наброса и сброса нагрузки (момент нагрузки номинальный).

Исследовать форму питающего напряжения и тока якоря при питании якоря ДПТ НВ от тиристорного преобразователя и сравнить их с графиками припитания якоря ДПТ от источника бесконечной мощности.

Составить и защитить отчет.

Рисунок 10.1 – Вариант модели ЭП по системе «тиристорный преобразователь – ДПТ НВ»

Указания по технике безопасности

1. К выполнению работ на ПЭВМ во время лабораторных занятий допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности. Студенты, допускающие нарушение инструкций техники безопасности (ТБ) и противопожарной безопасности (ПБ), немедленно удаляются из компьютерного класса (лаборатории).

2. В случае обнаружения неисправности компьютера сообщить об этом преподавателю.

3. После получения разрешения от преподавателя, включить ПЭВМ и приступить к работе.

4. После выполнения задания и получения разрешения от преподавателя, закрыть активные приложения, корректно завершить сеанс работы на ПЭВМ, отключить питание.

5. Привести в порядок рабочее место, и после получения разрешения преподавателя покинуть помещение.

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

— Схему модели ЭП по системе «тиристорный преобразователь – ДПТ НВ».

— Графики переходных процессов пуска ДПТ НВ при питании от тиристорного выпрямителя (момент нагрузки равен 0).

— Графики переходных процессов наброса и сброса нагрузки (момент нагрузки равен Мном).

— Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1.Какие математические модели существуют для описания тиристорного преобразователя постоянного тока? Охарактеризуйте критерии выбора той или иной модели.

2.Как выглядят частотные и временные характеристики ТП при ступенчатом управляющем и возмущающем воздействиях?

3.Как влияют электромагнитная и электромеханическая постоянные времени на динамические характеристики электропривода с одномассовой механической частью?

4.Как получить оптимальные условия демпфирования механических колебаний электроприводом?

5.Как отражаются на частотных и временных характеристиках условия оптимального демпфирования механических колебаний?

6.Учет звеньев чистого запаздывания при анализе устойчивости технических систем.

Список литературы, рекомендуемый к использованию по данной теме

1. ДьяконовВ.П. MATLAB 6/6.1/6.5+SIMULINK 4/5 в математике и моделировании: Полное руководство пользователя / В.П.Дьяконов. – М.: СОЛОН-Пресс, 2003. 576с.

2. Беспалов В.Я., Котелец Н.Ф. Электрические машины: учеб.пособие.- М.: Академия, 2012.

3. Белов Н. В. Электротехника и основы электроники: учебное пособие.- СПб.: Лань, 2012.

4. Онищенко Г.Б. Электрический привод: Учебник.- М.: Академия, 2006.

5. Электротехника: учебное пособие в трех книгах. Книга III. Электроприводы. Электроснабжение./ под ред. П. А. Бутырина. — Челябинск; Москва:ЮУрГУ,2005.

Лабораторная работа № 11Исследование регулировочных свойств ДПТ НВ в системе «Управляемый выпрямитель — двигатель»

Цель работы: приобрести практические навыки в управлении электроприводом (ЭП) постоянного тока независимого возбуждения в системе «Тиристорныйпреобразователь – Двигатель» (ТП-Д); получить экспериментальное подтверждение теоретическим сведениям о способах регулирования скорости ЭП и о работе системы ТП-Д.

Формируемые компетенции:способность рассчитывать режимы работы объектов профессиональной деятельности (ПК-6).

Теоретическая часть

К способам регулирования скорости ДПТ НВ относят:

1-й способ – изменением напряжения питания якорной цепи при неизменных значениях сопротивления якорной цепи и потока возбуждения, т.е. U = var при R = const и Ф = const;

2-й способ – изменением сопротивления якорной цепи при неизменности других параметров, т.е. R = var при U = const и Ф = const;

3-й способ – изменением потока тока возбуждения при неизменности других параметров, т.е. Ф = var при U = const и R = const;

В данной работе подлежит исследованию первый способ.

В системе ТП-Д по рис. 4.2 (см. лабораторную работу № 4) стенда АЭП-02 имеется возможность регулировать напряжение на выходе однополярного тиристорного преобразователя и ток возбуждения испытуемого двигателя (машина М3). Изменение напряжения питания и тока возбуждения допускается лишь в сторону уменьшения (относительно UНОМ, ФНОМ и IВ НОМ) во избежание перегрузки по напряжению (перегрева) ДПТ НВ и того, что магнитная система машин постоянного тока в номинальном режиме близка к насыщению.

Диапазон (иногда используется термин кратность) регулирования частоты изменением напряжения в системе ТП-Д (и «Генератор — Двигатель» (Г-Д)) достигает величиныД = ωНОМ/ ωМИН = 7:1, а изменением тока возбуждения обычно Д = ωМАКС/ ωМИН = 2:1 и ωМАКС> ωНОМв режимах близких к холостому ходу. Таким образом, уменьшение U приводит к снижению ω за счет снижения ω на искусственной характеристике во всем диапазоне вращения вала двигателя, а уменьшение Ф (или IВ) ведет к возрастанию ω за счет возрастания ω при малых нагрузках, что следует из формулы ω = U / kФ – для скорости идеального холостого хода.

Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 184 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Читайте также:  Daewoo l32v690vke уменьшить ток подсветки

Источник

Исследование системы «Тиристорный преобразователь-двигатель постоянного тока»

Принципы работы с модулем тиристорного преобразователя, его свойства и способы регулирования. Схема для снятия естественных регулировочных, механических и электромеханических характеристик двигателя. Переходные процессы при пуске, останове двигателя.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид лабораторная работа
Язык русский
Дата добавления 01.04.2015
Размер файла 48,3 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ «ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ — ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА»

Цель работы

Исследование рабочих свойств системы «Тиристорный преобразователь — двигатель постоянного тока» (ТП-Д), способов регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока.

Программа работы

1. Изучить принципы работы с модулем тиристорного преобразователя (Приложение Б).

2. Изучить схему для снятия характеристик системы ТП-Д.

3. Снять естественные механическую и электромеханическую характеристики двигателя.

4. Снять искусственные механическую и электромеханическую характеристики ДПТ при изменении напряжения якоря.

5. Снять регулировочные характеристики системы ТП-Д.

6. Снять переходные процессы при пуске/останове двигателя.

7. По полученным данным построить опытные кривые, составить отчет по работе.

Пояснения к работе

1. В лабораторной работе используются следующие модули

— модуль питания стенда (МПС);

— модуль питания (МП);

— силовой модуль (СМ);

— модуль преобразователя частоты (ПЧ);

— модуль тиристорного преобразователя (ТП);

— модуль регуляторов (МР);

— модуль ввода/вывода (МВВ).

2. Схема для исследования системы приведена на рис. 1

Двигатель постоянного тока (ДПТ) подключается к модулю тиристорного преобразователя (ТП) через датчики тока и напряжения. Якорная обмотка присоединяется к выходам якорного преобразователя модуля ТП, Обмотка возбуждения — к выходам нерегулируемого источника напряжения =220В модуля ТП.

Выход регулятора тока модуля регуляторов подключается к входу X1 модуля ТП, а также к входу ADC4 модуля ввода/вывода. На вход регулятора тока подается сигнал задания с потенциометра RP1 модуля.

тиристорный преобразователь двигатель ток

Рис. 1. Схема для исследования системы ТП-Д

В качестве нагрузочной машины выступает асинхронный электродвигатель, подключенный к преобразователю частоты ПЧ.

Преобразователь частоты запитывается трехфазным напряжением 3×380В от модуля МП.

Выходы датчиков тока и напряжения, а также ПЧН силового модуля подключаются к входам АВС1, АВС2 , АВС3 модуля ввода/вывода соответственно.

3. Перед проведением лабораторной работы необходимо привести модули в исходное состояние

— перевести тиристорного преобразователя в режим регулирования скорости (Приложение Б), установить переключатель SA3 в положение «Авт», SA4 — в положение «НМ», кнопку «Сеть» — в нижнее положение, SA6 — в нижнее положение;

— переключатель SA1 модуля ПЧ установить в нижнее положение, потенциометр RP1 — на минимум снимаемого напряжения (крайнее положение против часовой стрелки), переключатель SA2 — в среднее положение;

— потенциометр сигнала задания на модуле регуляторов установить в крайнее положение против часовой стрелки, переключатель SA5 установить в положение «3,5», SA6 установить в положение «0».

— для проведения работы на персональном компьютере должно быть запущено ПО DeltaProfi и выбрана соответствующая работа.

— после сборки схемы необходимо настроить преобразователь частоты на режим регулирования момента (Приложение Б).

4. Снятие естественных механической и электромеханической характеристик

Естественные характеристики представляют собой зависимости частоты вращения двигателя от тока якоря (электромеханическая характеристика) , и от момента на валу электродвигателя (механическая характеристика) при постоянной величие питающего напряжения UЯ=const.

Опыт проводится в следующей последовательности:

— включить автоматические выключатели QF1, QF2;

— включением кнопки «Сеть» подать напряжение на ТП;

— подать разрешение на работу ТП (SA6) и установить потенциометром RP1 модуля регуляторов выходное напряжение ТП 200В;

— разрешить работу ПЧ (SA3) и, выбрав необходимое направление вращения АДФР, задавать потенциометром RP1 модуля ПЧ момент нагрузки. При снятии опыта следить за током якоря ДПТ. Он не должен превышать 1,5А;

— при проведении опыта желательно зафиксировать несколько точек двигательного и генераторного режимов.

Источник



Тиристорный преобразователь постоянного тока

Для выравнивания переменного тока в постоянный требуется использование специальных устройств. Тиристорный преобразователь частоты для индукционного нагрева применяется в различных областях промышленности для регулирования напряжения и прочих параметров электрической энергии.

Принцип работы и конструкция

Для преобразования нагрузки может использоваться тиристорный или транзисторный высоковольтный преобразователь на базе IGBT. Тиристорный частотный преобразователь (ТП, ТПР или ТПЧ) – это электрическое устройство для преобразования переменного тока в постоянный, регулирования его уровня и прочих характеристик. С его помощью можно уравнивать различные параметры электрических редукторов: скорость вращения в момент пуска, угол и прочие.

Фото — тиристорный уравнитель

Тиристорный преобразователь применяется для двигателя постоянного тока (ДПТ) вместе с системой автоматического регулирования (FR A700 в Mitsubishi Electric, Siemens Simoreg DC Master, Omron Yaskawa). Он имеет очень широкую область применения благодаря своим достоинствам:

  1. Высокий показатель КПД – до 95 % (к примеру, у модели ПН-500);
  2. Широкий спектр контроля. Его можно использовать для двигателя с мощностью от десятых киловатта до нескольких мегакиловатт;
  3. Способность выдерживать сильные импульсные нагрузки при включении электродвигателя в сеть;
  4. Высокие показатели надежности и долговечности;
  5. Точность в работе.
Читайте также:  Рисунке показана электрическая цепь содержащая источник тока

Но у такой системы есть определенные недостатки. В первую очередь – это низкий коэффициент мощности, который проявляется при глубоком регулировании производственных процессов. Компенсировать его можно при помощи дополнительных устройств. Кроме этого, мощный преобразователь вызывает помехи в электрической сети, что сказывается на работе чувствительного электро- и радиооборудования.

  1. Трансформатор или реактор;
  2. Выпрямительные блоки;
  3. Дополнительный реактор, сглаживающий преобразование;
  4. Система защиты оборудования от перенапряжений.

Большинство современных преобразователей подключаются к трансформатору через реактор. Трансформатор в этой схеме является согласующим звеном между входящим и выходным напряжением, он уравновешивает разницу между ними. Помимо него, электросхема также включает в себя специальный сглаживающий реактор. Этот прибор необходим для нейтрализации определенных пульсаций, возникающих при выпрямлении и изменении типа тока. Но система не всегда включает в себя реактор, т. к. при достаточной индуктивности асинхронного двигателя в нем нет необходимости.

Агрегат пропускает через автономный инвертор (расположенный во входящем звене) первичную нагрузку. Они попадают в выпрямляющие блоки, установленные в выходном звене. Для подключения других индукционных потребителей используются специальные шины, которые помогают выравнивать питание в целой группе устройств.

Такой преобразователь бывает низкочастотный и высокочастотный. В зависимости от потребных частот и имеющихся параметров электричества подбирается нужная модель. Нужно отметить, что в станках, где используется трехфазный ток, применяется другой тип подключения. Однофазный переносит воздействия и преобразования, в то время как на преобразовании трехфазного тока теряется КПД.

преобразовательный пункт

Фото — преобразовательный пункт

Система используется в плавке металлов, сварочных работах, контроле кранового механизма и многих других производственных и технологических процессах. Применение такого принципа работы позволяет реализовать систему генератор-двигатель без использования генератора. Благодаря этому производится широкая регулировка частот вращения шпинделя даже на самых малых скоростях, настраиваются механические и другие характеристики электропривода и прочие параметры.

Разработка

Электрическая схема тиристорный преобразователь-двигатель (к примеру, КТЭ) для плавного переключения может быть двух видов:

  1. Однофазной;
  2. Многофазной.

В зависимости от типа исполнения варьируются соотношения расчетных единиц и принципы работы преобразователя.

нулевая схема трехфазного преобразованияФото — нулевая схема трехфазного преобразования

На этом чертеже схематически показано изменение электрической энергии при работе тиристорного преобразователя в режиме выпрямителя и инвертора. В то же время, для мостовой схемы можно сделать такую же диаграмму, но только состоящую из двух нулевых. Именно она наиболее часто используется при проектировании преобразователя для станочного оборудования. Это происходит из-за того, что исходное фазовое напряжение в ней в два раза превышает фазовой напряжение (Udo) в нулевой схеме работы.

питание

Фото — питание

Однофазная схема используется для контроля питания и работы привода машин с высоким индуктивным сопротивлением. Она работает в пределах мощности от 10 кВт до 20, намного реже – при больших мощностях. К примеру, подойдет для электрической печи, домашнего станка.

однолинейная схема

Фото — однолинейная схема

Трехфазная используется для оборудования, где требуется от 20 кВт для работы. К примеру, для синхронных приводов, двигателя крана и экскаватора. Еще одной популярной многофазной схемой контроля является шестифазная (Кемрон). Её проект предусматривает использование в конструкции уравнительного реактора, который направлен на контроль низкого напряжения и высокого тока. Этот силовой электрический прибор пропускает и преобразовывает электрическую энергию параллельным путем, а не последовательным (как большая часть аналогичных устройств). Его более сложно разработать своими руками, но степень надежности и эффективности значительно больше, нежели у однофазного тиристорного преобразователя. Но такой реверсивный контроллер имеет серьезный недостаток – его КПД менее 70 %.

Своими руками можно сделать собственный преобразователь, но многое зависит от используемой базы. Внизу дана схема, разработанная на основе Micro-Cap 9. Главной особенностью этой модели является необходимость в совместном моделировании различных узлов.

Схема тиристорного уравнителя

Фото — Схема тиристорного уравнителя

Видео: как работают тиристорные преобразователи

Техническое описание и обзор цен

Характеристики тиристорных преобразователей зависят от типа их исполнения и функциональных особенностей.

Параметры ТПЧ 320 800
Выходная мощность, кВт 320 800
Максимальная полная мощность, кВ-А 640 1250
Частота, Гц 50 50
Входящее напряжение, В 380 500
Максимальный ток, А 630 1000
КПД, % 94 94
Выходное напряжение, В 800 1000
Номинальный ток, А 400
Максимальный ток, А 800
Входящее напряжение, В 460
Габаритные размеры, мм 800x775x1637

ЭПУ-1-1-3447Е УХЛ4 (производитель заявляет, что этот преобразователь может работать в сложных условиях, повышенной пыльности и влажности):

Номинальный ток, А 25
Максимальный ток, А 100
Входящее напряжение, В 380

Но тиристорные преобразователи продаются не только по одной единице, но и в виде выпрямляющих комплексов (КТЭУ). Если единичный уравнитель при поломке нуждается в полном ремонте или демонтаже, то у комплекса производится замена вышедшего из строя оборудования. Такие системы используются как в приводах станков, так и в ЭКТ (комплектных тиристорных электроприводах).

Читайте также:  Потребляемый ток автосигнализации в дежурном режиме

Рассмотрим, какова цена тиристорного преобразователя ABB DCS400:

Город Цена, у. е.
Москва 100
Санкт-Петербург 100
Челябинск 95
Воронеж 98
Самара 95
Новосибирск 95
Ростов-на-Дону 98

Купить устройство можно в любом магазине электрических товаров, прайс-лист зависит от характеристик и типа исполнения.

Источник

Исследование системы тиристорный преобразователь двигатель постоянного тока

Двигатель постоянного тока Д получает питание от тиристорного преобразователя ТП, который преобразует напряжение сети переменного тока Uc в выпрямленное напряжение Uя, приложенное к цепи якоря двигателя. Для сглаживания пульсаций тока в цепь якоря введен сглаживающий реактор Р. Выпрямленное напряжение Uя зависит от угла регулирования а, противоЭДС нагрузки, тока нагрузки, падений напряжения на элементах силовой цепи преобразователя, и внешние характеристики преобразователя UTП=UЯ=f(Iя, Е) при ?=const имеют сложный нелинейный вид.
Внешняя характеристика тиристорного преобразователя близка к линейной только при непрерывном токе нагрузки. При этом процессы в цепи выпрямленного тока определяются средними значениями напряжения и тока, что позволяет без большой погрешности представить преобразователь в качестве источника питания с ЭДС Еп и эквивалентным внутренним сопротивлением Rп экв. Значения Еп в этом режиме однозначно определяются утлом регулирования а и при линейной характеристике СИФУ зависимость а показана En=f(U) на рис.6.10,б (кривая 1) При замене реальной характеристики линеаризованной как динамическое звено системы электропривода тиристорный преобразователь в режиме непрерывного тока описывается уравнением

где kn=En/Uy=const; Tn — малая постоянная, учитывающая дискретность, запаздывание и наличие фильтров в системе фазоим-пульсного управления.
Уравнение электрического равновесия для якорной цепи, записанное в операторной форме, в этом режиме аналогично (6.7) для системы Г-Д:

где RЯ?=Rпэкв+Rя?дв — суммарное сопротивление якорной цепи ТП-Д; Rп.экв=Rк+Rт+Rр+Rвср — эквивалентное сопротивление преобразователя, Rк=mхт/2? — сопротивление, учитывающее снижение выпрямленного напряжения из-за процессов коммутации токов вентилями преобразователя; Rт, XT – приведенные ко вторичной цепи активное и индуктивное сопротивления рассеяния фазы трансформатора; m — число фаз выпрямления; R — сопротивление обмотки сглаживающего реактора Р; RK-усредненное сопротивление п вентилей, по которым протекает ток Iном.
С помощью (6.15) при Ф=Фном получим уравнение механической характеристики:

Следовательно, в режиме непрерывного тока механические характеристики электропривода в системе ТП-Д при принятых допущениях аналогичны системе Г-Д. Статические характеристики, соответствующие (6 16) при р=0, показаны на рис 6.10,в.
Реальные статические механические характеристики могут отличаться от представленных на рис.6.10,в. Если в системе используется реверсивный тиристорный преобразователь с совместным согласованным управлением комплектами вентилей, характеристики могут несколько отличаться в зоне перехода от двигательного режима к режиму рекуперации вследствие неточности согласования характеристик управления комплектами вентилей (при Uy=0, ?>90 °).
При раздельном управлении комплектами вентилей в области малых нагрузок ток становится прерывистым, и это существенно меняет характеристики. При U=0 и ?=90 ° среднее значение Eп становится не равным нулю и увеличивается по мере уменьшения интервала проводимости. Для Iя=0 зависимость Eп=f(Uу) при p=0 приобретает вид кривых 2 и 3. В зоне прерывистых токов искажаются и механические характеристики, как показано на рис.6.10,в для естественной характеристики 1 штриховыми линиями 2 и 3.
Наиболее существенные особенности в систему ТП-Д вносит использование нереверсивного тиристорного преобразователя. При этом система является неполноуправляемой, ток якоря может протекать только в одном направлении. Соответственно механические характеристики во втором и третьем квадрантах не существуют.
Учет особенностей, вносимых различными тиристорными преобразователями, при проектировании электропривода имеет важное практическое значение Ему уделяется главное внимание в курсе «Системы управления электропривода» при изучении свойств и методов построения и расчета различных систем ТП-Д. В данном курсе для выявления общих закономерностей регулируемого электропривода предполагается работа системы ТП-Д при непрерывном токе и используются уравнения (6.14)-(6.16).
Структурные схемы системы ТП-Д, соответствующие этим уравнениям и уравнению движения электропривода при жестких механических связях, представлены на рис.6.11,а и б. При составлении схемы на рис.6.11,б уравнение (6.14) представлено в виде

Система ТП-Д отличается весьма высоким быстродействием преобразователя. Постоянная времени Тп при полупроводниковой СИФУ не превосходит 0,01 с. Соответственно возможности создания быстродействующих электроприводов при переходе к системе ТП-Д существенно расширяются.
Оценим экономичность системы ТП-Д в сравнении с системой Г-Д. При использовании нереверсивного преобразователя установленная мощность системы ТП-Д составляет 2Рдв, т.е. меньше, чем для системы Г-Д. Однако при этом система ТП-Д имеет ограниченные технические возможности. В сравнимом варианте использования реверсивного преобразователя установленные мощности систем ТП-Д и Г-Д примерно одинаковы. Однако преимущества статического преобразователя перед вращающимся при этом говорят в пользу системы ТПД.
Важным достоинством системы ТП-Д является ее высокий КПД. Потери энергии в тиристорах при протекании номинального тока составляют 1-2% номинальной мощности привода. Поэтому даже с учетом потерь в реакторе и трансформаторе КПД преобразователя при мощности, составляющей десятки киловатт, достаточно высок.
Недостатками тиристорного преобразователя являются изменяющийся в широких пределах cos ф, равный примерно cos ?, и значительные искажения формы потребляемого из сети тока. Для повышения коэффициента мощности применяют регулируемые фильтрокомпенсирующие устройства.

Источник