Разработка конструкции преобразователя частоты

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Содержание

Введение

1. Выбор оборудования

1.1. Выбор двигателя

1.2. Выбор автоматического выключателя

1.3. Выбор токоограничивающего реактора

1.4. Выбор тиристоров и охладителей

1.5. Выбор диодов и охладителей

1.6. Выбор конденсаторов

1.7. Выбор сглаживающего реактора

1.8. Выбор индуктивности в коммутирующем контуре

1.9. Выбор соединителей, проводов, блоков зажимов

1. 10. Выбор измерительных приборов

2. Разработка конструкции НКУ

2.1. Разработка требований к конструкции преобразователя

2.2. Компоновка НКУ и его блоков

2.3. Конструирование оболочки НКУ

2.4. Тепловой расчёт НКУ

Заключение

Список использованных источников.

Введение

Автономные инверторы — устройства, преобразующие постоянный ток в переменный с неизменной или регулируемой частотой и работающие на автономную (не связанную с сетью переменного тока) нагрузку. В качестве нагрузки автономного инвертора может выступать как единичный потребитель, так и разветвлённая сеть потребителей.

Основой автономного инвертора является вентильное переключающее устройство, которое может выполняться по однофазным и трёхфазным схемам (с нулевым выводом или мостовым), где ключами служат транзисторы и одно- или двухоперационные тиристоры. При использовании однооперационных тиристоров схему дополняют элементами, предназначенными для коммутации тиристоров. Одним из главных является конденсатор. Конденсаторы могут применяться для формирования кривой выходного напряжения инвертора и определять характер процессов, протекающих в схеме. В связи с этим схемы автономных инверторов подразделяют на автономные инверторы напряжения (АИН), автономные инверторы тока (АИТ) и автономные резонансные инверторы (АИР).

Но, как правило, АИТ имеют более простую силовую схему в отличии от АИН, и позволяют обеспечить высокое качество характеристик в электроприводе при сравнительно простой системе регулирования. Особенно существенно преимущества ТПЧ с АИТ сказываются, когда по условиям работы механизма требуется обеспечить рекуперативное торможение двигателя или необходимы частые пуски, торможения и реверсы электропривода. В этих случаях электропривод переменного тока с АИТ приближается к реверсивному тиристорному приводу постоянного тока, а по техническим и эксплуатационным показателям превосходит его.

Задание на проектирование

Спроектировать преобразователь частоты с автономным инвертором тока и коммутирующим LC — контуром.

Степень защиты IP-44.

Мощность двигателя 75 кВт.

1. Выбор оборудования

1. 1 Выбор двигателя

По заданным значениям выбираем двигатель серии 4А200М4У3 [1].

Технические данные:

В

— номинальная частота вращения;

— коэффициент полезного действия;

кВт — номинальная мощность;

cosц=0.9 — коэффициент мощности;

Iн=8,5 А — номинальный ток статора;

m=3 — число фаз

1. 2 Выбор автоматического выключателя

Условия выбора:

1). Iав=12,0 А? Iн=8,5 А

2). Uав=380 В? Uн= 220 В.

Исходя из условий выбора по [2] выбираем автоматические выключатели АЕ2020.

Габаритные размеры (мм) автоматического выключателя АЕ

тип автоматического выключателя A B C D

автоматические выключатели АЕ2020 105 140 90 88

предназначены для защиты электрических цепей от токов перегрузки и токов короткого замыкания, для защиты, пуска и остановки асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором и для коммутации электрических цепей в нормальном режиме напряжением до 380 В переменного тока частоты 50, 60 Гц, а также для оперативных включений и отключений указанных электрических цепей. Выключатели имеют повышенную ПКС Icu=6кА. Выключатели выпускаются по ТУ 16−552. 148−80 и соответствуют ГОСТ Р50 030. 2(МЭК 60 947−2-98)

Установочные размеры (мм) автоматического выключателя АЕ

Тип автоматического выключателя E F

автоматические выключатели АЕ2020 80 120

Технические характеристики автоматических выключателей

автоматические выключатели АЕ2020

Категория А

Число полюсов 3

Номинальный ток расцепителя (А) 0.3 -16

Номинальный ток выключателя (А) 16

Общее кол-во циклов вкл-выкл. 10 000

масса без контактов (кг) 2. 3

масса с контактами 2. 53

Номинальные токи максимальных расцепителей тока автоматических выключателей

Тип автоматического выключателя

Номинальные токи (А)

автоматические выключатели АЕ2020

0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16

Зажимы автоматических выключателей допускают присоединение как медных, так и алюминиевых проводников сечением согласно таблице 1.1. 3, зажимы вспомогательной цепи — сечением от 0,5 до 2,5 мм2.

Сечения проводников, подсоединяемых к автоматическим выключателям, (мм2)

Тип автоматического выключателя

минимальное

максимальное

гибкого (медного)

жесткого (одно или многожильного)

автоматические выключатели АЕ 2020

1. 5

4

4

Структура условного обозначения

АЕ 20 2 X X 0 Х ХХ XХ Х:

Размер автоматического выключателя в зависимости от номинального тока: 2- 16 А;

1. 3 Выбор токоограничивающего реактора

Условия выбора:

1). Iтр= 200 А? Iн=137,8 А

2). Uтр=380 В? Uн=380 В.

Исходя из перечисленных ранее условий выбираем по[3] реактор токоограничивающий типа РТТ 0,38−200.

Реакторы токоограничивающие типа РТТ предназначены для ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях частотой 50Гц, а также могут применяться в качестве индуктивного балластного сопротивления в схемах тиристорных преобразователей.

1. 4 Выбор тиристоров

Среднее значение постоянного тока на выходе выпрямителя:

А

Среднее значение тока тиристоров УВ и АИТ:

А

Расчетное обратное напряжение приложенное к тиристору:

В

Коэффициент кUобр=1. 05 — коэффициент запаса по напряжению и коэффициент обратного напряжения выбирается соответственно.

Напряжение на выходе преобразователя при б=0

В

коэффициент =0. 427 выбирается в соответствии с таблицей.

Исходя из рассчитанных нами данных выбираем силовой тиристор.

Условия выбора:

1. Ivsp=58. 91 A< Ivs=100 A

2. Uобр. расч=811 B=< Uп=1000 B

Исходя из полученных нами данных выбираем по [4] тиристор Т151−100.

Силовые тиристоры Т151−100:

· Номинальное напряжение до 600 В.

· Номинальный ток до 100 А.

· Масса 0.6 кг

Таким образом мы выбираем по [4] 6 тиристоров Т151−100 для управляемого выпрямителя и 6 Т151−100 тиристоров для инвертора тока с охладителями:

О151−80 (охладитель О151−80, 45×80×80мм, М8, 30 Вт)

Охладитель воздушной системы охлаждения … О151−80

Габаритные размеры.. . … … 45×80×80 мм (без токовода)

… 45×80×131 мм (с тоководом)

Масса.. . … 0,365 кг (без токовода)

. … … … 0,420 кг (с тоководом)

Диаметр резьбового отверстия.. … … М8

Мощность рассеивания при естественном охлаждении.. … 30 Вт

Тепловое сопротивление при естественном охлаждении.. 2,12 град/Вт

Применяемость охладителей О151−80:

Д151−125, Д151−160, ДЧ151−125, ДЧ151−125Х, ДЧ351−160, ДЧ351−160Х, ДЧ351−200, ДЧ351−200Х, Т151−100, ТС151−100, ТС251−100, ТС151−125, ТС251−125, ТС151−160, ТС251−160, ТБ351−80, ТБ351−100

Выходное напряжение управляемого выпрямителя:

В

Где падение напряжений на реакторе, на тиристорах и на диодах соответственно. Но так как эти падения напряжения намного меньше, чем, то ими можно пренебречь.

Действующее значение линейного напряжения на входе ТПЧ:

В

-минимальный угол включения тиристоров. Примем.

1. 5 Выбор диодов. Д232- 63(по [5])

Ток через диод:

А.

МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

Название параметра

Условное обозначение

Значение параметров

Единица измерения

Мин.

Тип.

Макс.

Повторяющееся импульсное обратное напряжение, Tj = - 60 °C …+ 190 °C

VRRM

100

-

1600

В

Неповторяющееся импульсное обратное напряжение, Tj = - 60 °C …+ 190 °C

VRSM

120

-

1700

Повторяющийся импульсный обратный ток,

Tj = 190 °C, VR =VRRM

IRRM

-

-

6

мА

Максимально допустимый средний прямой ток,

f = 50 Гц, ТС = 150 °C

IF (AV)

-

-

63

А

Действующий прямой ток

IRMS

-

-

98

Ударный прямой ток,

VR = 0, Tj = 190 °C, tp = 10 мс

IFSM

-

-

1,4

кА

Защитный показатель

I2t

-

-

I2t

кА2c

Температура перехода

Tj

— 60

-

+ 190

°C

Температура хранения

Tstg

— 60

-

+ 50

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Импульсное прямое напряжение,

IF = 198 A, Tj = 25 °C

VFM

-

-

1. 35

В

Пороговое напряжение,

Tj = 190 °C, IF = 100 — 300 A

V(TO)

-

-

0. 819

Динамическое сопротивление,

Tj = 190 °C, IF = 100 — 300 A

rT

-

-

2. 85

мОМ

Заряд обратного восстановления,

diF/dt = - 5 A/мкс, Tj = 190 °C, IF = 63 А, VR? 100 В

Qrr

-

-

235

мкКл

ТЕПЛОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Тепловое сопротивление переход — корпус

Rthjc

-

-

0. 5

°С/Вт

Тепловое сопротивление корпус — охладитель с

токоотводящими шинами

Rthch

-

-

0. 3

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

Масса

w

-

0. 027

-

кг

Крутящий момент

Md

5. 0

-

6. 2

Нм

/

1. 6 Выбор конденсаторов

Время второго коммутационного интервала АИТ:

с

-максимальная рабочая частота АД.

1/c

Где fmax — максимальная частота, при которой может работать асинхронный двигатель.

1/c

-частота сети.

Эквивалентная индуктивность АД:

Гн

Где индуктивности намагничивания, рассеивания статора и ротора АД соответственно.

Гн

Гн

Гн

Эквивалентная емкость цепи перезаряда конденсатора:

Ф

Емкость каждого коммутирующего конденсатора:

Ф

Линейная эквивалентная ЭДС двигателя:

В

Начальное напряжение на коммутирующем конденсаторе:

В

По заданным данным и по [6] выбираем конденсаторы коммутирующие для тиристорных преобразователей ПСК-1,25−200 У2, Т2.

Условия эксплуатации

Высота над уровнем моря не более 1200 м. Температура окружающего воздуха от минус 45 до 45 °C для исполнения У и от минус 10 до 45 °C для исполнения Т. Относительная влажность воздуха до 90% при температуре 20 °C. Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, снижающих параметры конденсаторов. Требования техники безопасности по ГОСТ 12.2. 007. 0−75 и ГОСТ 12.2. 007. 5−75. Конденсаторы соответствуют требованиям ТУ 16−673. 012−84. ТУ 16−673. 012−84

Назначение: для работы в качестве коммутирующих элементов в цепях переменного тока с напряжением трапецеидальной формы.

Технические характеристики конденсаторов коммутирующих для тиристорных преобразователей:

Типономинал

Номинальное значение

Время перезаряда не менее, мкс

Размеры

(L-B-H), мм

Высота с выводами, мм

Масса, кг, не более

Напряжение, кВ

Частота, Гц

Емкость, мкФ

ПСК-1,25−200 У2, Т2.

1. 25

60

200

1000

172×110×150

230

5

Конденсаторы пропитаны экологически безопасной диэлектрической жидкостью.

По требованию заказчика могут быть разработаны и изготовлены конденсаторы для силовой электроники с другими режимами работы, значениями напряжения и емкости.

1. 7 Выбор сглаживаюшего реактора

Выбираем по [7] реактор СРОС-63/0,5УХ4

Структура условного обозначения

СРОС-Х/Х Х4(Э):

СР — сглаживающий реактор;

О — однофазный;

С — сухой (охлаждение естественное воздушное при открытом исполнении);

Х — типовая мощность, кВ·А;

Х — класс напряжения изоляции обмоток, кВ;

Х4 — климатическое исполнение (УХЛ, О) и категория размещения

по ГОСТ 15 150–69;

Э — экспорт.

Технические характеристики реактора

СРОС-63/0,5УХ4:

· Номинальный ток 200 А

· Индуктивность 0. 004 Гн

1. 8 Выбор величины индуктивности в коммутирующем контуре

Найдем величину индуктивности дросселей в коммутирующем контуре:

Решая это уравнение найдем индуктивность дросселя в коммутирующем LC-контуре:

L= = 1. 663 мГн.

По полученным данным и по [8] выбираем RWK212-KL

Тип

Индуктивность, Гн

Номинальный выпрямленный ток, А

Одноминутное испытательное напряжение, кВ (частоты 50 Гц)

Масса, кг

Длина х ширина х высота, мм

RWK212-KL-250

0,0015

250

1,2

0. 7

105×95×130

1. 9 Выбор блоков зажимов

По [9] выбираем соединители и блоки зажимов.

ЗАЖИМЫ HАБОРHЫЕ серии ЗH27 И БЛОКИ ЗАЖИМОB серии БЗН27

Общие сведения

Зажимы наборные серии ЗН27 и блоки зажимов серии БЗН27 являются комплектующими изделиями и предназначены для присоединения, ответвления и заземления медных и алюминиевых проводников в электрических цепях переменного тока напряжением от 5 до 600 В частоты 50 и 60 Гц и постоянного тока напряжением от 5 до 440 В.

Структура условного обозначения

ЗН (БЗН) 27-ХХХХ-Х/Х ХХ Х:

ЗН (БЗН) — зажимы наборные (блоки зажимов наборных);

27 — номер серии;

Х — номинальное сечение зажима;

Х — функциональное назначение:

М — мостиковые;

Л — для установки на печатные платы;

Х — номинальный ток при 40 °C (в соответствии с табл. 2);

Х — количество выводов с каждой стороны зажима;

Х/Х — способ соединения проводника с выводом с каждой стороны

зажима:

Д/Д — винт-винт;

Д/2П — винт-пайка;

ХХ — климатическое исполнение (У3, Т3, УХЛ4) и категория

размещения по ГОСТ 15 150–69;

Х — способ установки зажима на рейку:

тип 1 — с пружиной в хвостовой части;

тип 2 — с пружинящей хвостовой частью.

Условия эксплуатации

Зажимы и блоки предназначены для встраивания в комплектные устройства и обеспечивают работу при температуре окружающего воздуха: для исполнения У до 55 °C; для исполнения Т до 60 °C.

Высота над уровнем моря до 2000 м.

Верхнее значение относительной влажности окружающего воздуха: для исполнения У3 — 80% при 20 °C и при более низких температурах без конденсации влаги; для исполнения Т3 — 98% при 27 °C и при более низких температурах без конденсации влаги.

Отсутствие непосредственного воздействия солнечной радиации.

Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, снижающих параметры зажимов и блоков в недопустимых пределах.

Рабочее положение в пространстве любое.

Группа условий эксплуатации М7 и М9 по ГОСТ 17 516. 1−90.

Конструкция зажимов и блоков соответствует требованиям безопасности по ГОСТ 12.2. 007. 0−75 и ГОСТ 12.2. 007. 6−75.

Зажимы и блоки для внутренних поставок и поставок на экспорт соответствуют ТУ 16−89 ИГФР. 687 222. 023 ТУ. ТУ 16−89 ИГФР. 687 222. 023 ТУ

Технические характеристики

Основные технические данные зажимов и блоков приведены в табл. 1.

Допустимая длительная нагрузка соответствует в приведенной таблице.

Установленная безотказная наработка — 20 000 ч.

Средний срок службы зажимов и блоков — 12 лет.

Гарантийный срок устанавливается: для внутренних поставок 2 года со дня установки зажима, но не позднее 2,5 лет со дня их отгрузки с предприятия-изготовителя; для поставок на экспорт — 1 год со дня ввода в эксплуатацию, но не более 2 лет с момента проследования зажимов и блоков через границу.

Габаритные, установочные размеры зажимов приведены на рис. 1−4. Зажимы мостиковые с выводами винт-винт состоят из изоляционного корпуса, контактного зажима, включающего в себя две скобы, контактную планку и два контактных винта.

Условное обозначение Масса, кг, не более

ЗН27−95М250-Д/Д У3 0. 013

ЗН27−95М250-Д/Д Т3 0. 013

Габаpитные, yстановочные pазмеpы и масса зажимов мостиковых с выводами «винт-винт» для yстановки на pейкy на ток 250 А

а — зажимы типа 1;

б — зажимы типа 2:

Габаpитные, yстановочные pазмеpы и масса зажимов мостиковых с выводами «винт-винт» для yстановки на pейкy на ток 80 А

а — зажимы типа 1;

б — зажимы типа 2:

Габаритные, установочные pазмеpы и масса зажимов с выводами

«винт-пайка» для установки на печатные платы

Размеpы максимальные:

В корпусе имеются пазы для установки двух маркировочных бирок. Жилы вводятся в скобу до упора и при завинчивании винтов прижимаются к планке. На планке предусмотрено резьбовое отверстие для установки мостиков поперечных соединений.

Зажимы типов 1, 2 должны устанавливаться на рейку Р31, зажимы типа 2 на рейку Р2. Зажимы для установки на печатные платы состоят из изоляционного корпуса и контактного зажима, включающего в себя скобу, планку, пружину и контактный винт. Зажимы в необходимом количестве устанавливаются на печатную плату и закрепляются на ней пайкой. Последний зажим закрывается крышкой.

Зажимы классифицируются:

по функциональному назначению — мостиковые, для печатного монтажа;

по способу установки — типов 1 и 2 на печатной плате;

по конструкции выводов — гнездовые, штыревые;

по способу скрепления между собой — разборные и неразборные;

по способу соединения с проводниками — номинальных сечений 1,5;

6,0; 16,0; 95,0 мм2 — разборные; 1,5 мм2 — неразборные;

количество зажимов в блоке по согласованию с предприятием-изготовителем;

по применению — по классу 1 ГОСТ 10 434.

Выбор соединителей.

Общие сведения

Соединители предназначены для быстрого сочленения и расчленения отрезков кабельной сети, различных элементов электроустановок между собой и источниками питания в наземных стационарных и передвижных электроустановках напряжением до 660 В переменного тока частотой до 400 Гц и напряжением до 400 В постоянного тока. Выпускаются в двух исполнениях: прямые и панельные на токи 16, 25, 40, 63, 160 А-4х контактные и 250, 400 А-одноконтактные.

Условия эксплуатации

Вид климатического исполнения В по ГОСТ В. 20. 39. 404−81;

высота над уровнем моря до 2000 м;

температура окружающей среды от минус 60oС до плюс 70oС.

относительная влажность воздуха 100% при температуре 35oС;

степень защиты выключателей IP67 по ГОСТ 14 255–69.

Конструкция

Разъемы кабельного исполнения состоят из корпуса, крышки, механизма фиксации, контактной системы и хвостовика.

Разъемы панельного исполнения -- из фланца крышки, механизма фиксации, контактной системы с изоляторами.

Разъемы имеют фиксирующее устройство, предотвращающее самопроизвольное разъединение. При этом фиксация в крайних положениях («открыто» — «закрыто») четкая и ясно ощутимая операция.

Технические данные соединителей:

· Ток до 250 А

· Число контактов 4

· Площадь сечения жил, мм2: 50−70

· Максимальный диаметр отверстия для вывода кабеля, мм: 56

1. 10 Выбор измерительных приборов

Выбираем по [10] амперметр и вольтметр.

АМПЕРМЕТРЫ И ВОЛЬТМЕТРЫ Е349

Щитовые показывающие приборы электромагнитной системы Е349 предназначены для измерения тока и напряжения в сетях переменного тока частотой 50 Гц. Подвижная часть прибора выполнена на растяжках.

Е349

По заданным данным выбираем:

Вольтметр Е349 — на напряжение в 500 В

Амперметр Е349 5- шкала на ток в 100 А

Датчик измерения постоянного и переменного тока ДТХ-200

Датчики (измерительные преобразователи) предназначены для измерения постоянных, переменных и импульсных токов без разрыва цепи (см. также датчик ДТХ-Т).

Датчики состоят из корпуса, печатной платы, на которой закреплен кольцевой магнитопровод с компенсационной обмоткой, и электронной схемы. Составным элементом является специальный датчик Холла, который находится в зазоре магнитопровода и работает как «0» — индикатор.

Основные технические характеристики:

Характеристика ДТХ-200

Диапазон измеряемых токов, А 0… 200

Допустимая перегрузка по измеряемому току, разы 1,5

Диапазон рабочих температур,°С −20… +80

Основная приведенная погрешность, не более, % 1

Нелинейность выходной характеристики, не более, % 0,1

Выходной сигнал при номинальном измеряемом токе, мА * 50

Коэффициент передачи 1: 4000

Полоса пропускания, Гц 0−50 000

Источник питания, В ±15 (±5%)

Диаметр отверстия под токовую шину, мм 12

Габаритные размеры, мм 58×48×30

Масса, г 100

Выбор проводов

1). Для проводов, идущих от блока зажимов к автоматическому выключателю и для проводов от блока зажимов к двигателю:

Выбор сечения проводов производится по токовым нагрузкам.

I1ПР = IA/k;

где k=0,7 — коэффициент запаса.

I1ПР = 137,8/0.7 = 198,86 (A)

Выбираем по [13] провод марки ПВ — 3.

Провод повышенной гибкости с медной многопроволочной токопроводящей жилой с изоляцией из ПВХ-пластиката. Предназначен для прокладки в осветительных и силовых сетях, а также для электрических установок и монтажа электрооборудования. Допускаются частые изгибы провода. Номинальное переменное напряжение: до 450 В, частотой до 400 Гц. Изготовитель: ОАО «Электрокабель» Кольчугинский завод"

КОНСТРУКЦИЯ ПВ-3

1 — токопроводящая медная жила;

2 — изоляция — ПВХ-пластикат.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Рабочее напряжение, В---------------------------------- 450

Маломерные отрезки, м, не менее----------------------20

Минимальный радиус изгиба, диам. Кабеля---------10

сечение, мм2-------------------------------------------------95

Номинальная толщина изоляции жил, мм------------1,6

Расчетная масса провода, кг/км-------------------------1024

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Провода ПВ-3 предназначены для электрических установок при стационарной прокладке в осветительных и силовых сетях, а также для монтажа электрооборудования, машин, механизмов и станков на номинальное напряжение до 450 В (для сетей до 450/750 В) частотой до 400 Гц или постоянное напряжение до 1000 В.

2). Провода для УВ и АИТ:

Выбор сечения проводов производится по токовым нагрузкам.

I1ПР = IA/k;

где k=0,7 — коэффициент запаса.

I1ПР = 58. 91/0.7 = 84,16 (A)

Выбираем по [13] провод марки ПВ — 3.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Рабочее напряжение, В---------------------------------- 450

Маломерные отрезки, м, не менее----------------------20

Минимальный радиус изгиба, диам. Кабеля---------10

сечение, мм2-------------------------------------------------16

Номинальная толщина изоляции жил, мм------------1,0

Расчетная масса провода, кг/км-------------------------113

3). Провода на выходе УВ:

Выбор сечения проводов производится по токовым нагрузкам.

I1ПР = IA/k;

где k=0,7 — коэффициент запаса.

I1ПР = 176. 7/0.7 = 252,43 (A)

Выбираем по [13] провод марки ПВ — 1.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Рабочее напряжение, В---------------------------------- 450

Маломерные отрезки, м, не менее----------------------20

Минимальный радиус изгиба, диам. Кабеля---------10

сечение, мм2------------------------------------------------70

Номинальная толщина изоляции жил, мм------------1,4

Расчетная масса провода, кг/км-------------------------707

2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ НКУ

2. 1 Разработка требований к конструкции преобразователя

Требования, установленные ГОСТ 10 985--80, определяют типоисполнения и основные размеры оболочек шкафов, щитов, ящиков и каркасов щитов.

Размещение электрического оборудования в ящике должно подчиняться его функциональному назначению и создавать максимальные удобства при эксплуатации.

Преобразователь должен быть представлен в виде одного конструктива, который выполняется в виде ящика. При монтаже и эксплуатации конструкция должна обеспечивать:

— доступность осмотра и подтяжки контактных соединений и эле-ментов;

— возможность снятия составных частей и элементов, вышедших из строя и подлежащих замене без демонтажа других составных частей или с частичным демонтажем;

— возможность применения грузоподъемных механизмов;

— необходимо предусмотреть меры, обеспечивающие качественную укладку, крепление монтажных проводов, их четкую мар-кировку;

— при установке электроаппаратов между открытыми токоведущими элементами разных фаз необходимо обеспечить изоляци-онные расстояния не менее 20 мм по поверхности изоляции и 12 мм по воздуху;

— выключатель должен быть легко доступен, и устанавливается на высоте не ниже 600 мм от пола и не выше 1800 мм

— удобство подключения внешних соединений к НКУ;

— обеспечение нормального теплового режима НКУ.

— удобство, безопасность обслуживания;

Температура воздуха, внутри ящика преобразователя не должна пре-вышать +55 °С.

Необходимо обеспечить степень защиты оборудования IP 44.

4- защита от пыли (проникновение внутрь оболочки пыли не предотвращено полностью, однако пыль не может проникнуть в количестве достаточном для нарушения работы изделия);

4- защита от брызг (вода, разбрызгиваемая на оболочку в любом направлении, не должна оказывать вредного воздействия на изделие).

2. 2 Компоновка НКУ и его блоков

преобразователь ток низковольтный конструирование

Компоновка НКУ и его блоков произведена графическим способом.

В ящике располагаются токоограничивающий реактор ТР, сглаживающий реактор СР, конденсаторы С, катушки индуктивности L, диоды с охладителями VD, тиристоры с охладителями VS и автоматический выключатель QF. Компоновочный чертеж НКУ представлен на рис. 2.1.

Токоограничивающий реактор ТР и сглаживающий реактор СР располагаются в нижней части ящика, для обеспечения необходимой устойчивости конструкции.

Автоматический выключатель с целью уменьшения длины силовой цепи, размещен на правой стенке ящика.

Измерительные приборы располагаются на дверцах.

Над сглаживающим реактором СР располагаются тиристоры и диоды с охладителями. Диоды с охладителями расположены на той же плите, но выше тиристоров. Вентили крепятся на плиту и располагаются в два ряда для лучшего охлаждения. Верхняя часть плиты крепится болтами. Плиту берем стандартную (стеклотекстолит марки КАСТ-В по ГОСТ 10 292–74). Выбор проведен согласно рекомендациям [14].

Компановка и плита с вентилями VS и VD показана на рис. 2.1.

2. 3 Конструирование оболочки НКУ

Основными несущим узлом конструкции преобразователя является корпус. Корпус для ящика выполняется каркасным. Технология изготовления каркаса и оболочки для ящиков выполняется одинаково.

Рис. 2.2. Внешний вид каркаса оболочки НКУ.

Каркас оболочки проектируется с учетом крепления элементов для отдельных узлов НКУ, и выполняется из уголков прокатной равнополочной стали.

Стенки оболочки выполняются из листов легированной конструкционной стали общего назначения толщиной 2,0. Боковые стенки крепятся к каркасу сварным соединением. Края листа задней стенки отгибаются до прямого угла и образуют ребра шириной 16, для обеспечения уплотнения «в нож». В качестве уплотнителя задней стенки используют микропористую резину, которая приклеивается непосредственно к каркасу. Передний лист загибается на краях на 16, образуя дверь. Дверь крепится на петлях из материала Ст3, которые приварены к каркасу и к двери. Для обеспечения степени защиты IP44 на двери предусмотрена прокладка из резины. В закрытом положении дверь фиксируется замком с ручкой.

Дно и крышка также выполняются из листов легированной стали, толщиной 2,0. Дно и крышка крепятся к каркасу сварным соединением.

Автоматический выключатель крепится на правую стенку винтами М514. 58 ГОСТ 1491–72.

Для закрепления плиты с диодами и тиристорами с охладителями, а также плиты с конденсаторами и индуктивностями, уголок.

Для крепления приборов используют швеллеры К243У2.

Шкаф устанавливается на основании из швеллеров.

Сзади, снизу к оболочке крепится болт заземления М1030. 58 ГОСТ 7805–70 при помощи гайки М12 ГОСТ 5915–70.

Для обеспечения транспортировки НКУ, в конструкции предусмотрены 4 рым-болта М16 ГОСТ 4751- 73, выбираемые исходя из массы НКУ,[14].

Общий вид каркаса шкафа представлен на рис. 2.2.

2. 4 Тепловой расчёт НКУ

Площадь теплоотдачи НКУ:

S = 1. 8*H*(L+B) + 1. 4*L*B = (1. 8*1600*(1200+400) + 1. 4*1200*400)*10-6 = 5. 28 (м2),

где L = 1200 мм — ширина шкафа;

H = 1600 мм — высота шкафа;

B = 400 мм — толщина шкафа.

Объём НКУ:

V = L*B*H = 1200*400*1600*10-9? 0. 768 (м3).

Потери в диодах:

?P = 3*Id*?U = 3*58. 91*0. 819 = 144. 742 (Вт),

где ?U = 0. 819 В — пороговое напряжение.

Потери в тиристорах:

?P = 3*Id*?U = 3*58. 91*0. 819 = 144. 742 (Вт),

Потери мощности в проводах:

?PП =? Ii2*Ri =? Ii2*с*li / Si ,

где m- количество проводов, по которым проходит одинаковый ток;

Ri — сопротивление i-ого провода;

с = 0. 0175 (Ом*мм2)/м — удельное сопротивление меди;

Si — сечение i-ого провода; li — длина i-ого провода.

Для проводов, идущих от входного блока зажимов к автоматическому выключателю и через токоограничивающий реактор на выпрямитель:

?PП = 3*0. 0175*(4. 2/95)*137. 82 = 44. 074(Вт).

Для проводов, идущих от входного блока зажимов выпрямителя к блоку зажимов на СР:

?PП = 3*0. 0175*(0. 2/16)*58. 912 = 2. 277(Вт).

Для проводов, идущих от выпрямителя через СР к инвертору:

?PП = 2*0. 0175*(0. 7/70)*176. 72 = 10. 928(Вт).

Для проводов, проложенных в инверторе:

?PП = 3*0. 0175*(5. 0/16)*58. 912 = 56. 936(Вт).

Для проводов, проложенных от инвертора к двигателю:

?PП = 3*0. 0175*(0. 7/95)*137. 82 = 7. 346 (Вт).

Найдем плотность теплового потока:

q = ?P? / S =(18*144. 742 +44. 074+2. 277+10. 928+56. 936+7. 346)/ 5. 28 =516,454 (Вт/м2)

Определим допустимый перепад температур НКУ и окружающей среды:

,

где — температура окружающей среды.

Определяем производительность вентилятора по [14]:

Q=qп*V=35. 985*5. 28=190м3

Исходя из этого выбираем по [16]

вентилятор KV 100.

Производительность (максимальная)

вентилятора 190 м3/ч.

Выбранная оболочка по своим

геометрическим размерам удовлетворя-

ет тепловому режиму при выбранном

способе охлаждении НКУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте была разработана конструкция преобразователя частоты с автономным инвертором тока и коммутирующим LC- контуром. Был проведен расчет и выбор электрооборудования (токоограничивающий реактор, сглаживающий реактор, автоматический выключатель, тиристоры, диоды, охладители, конденсаторы и индуктивности измерительные приборы, провода, соединитель и блоки зажимов). Произведена компоновка НКУ и его блоков графическим методом. Сконструирована оболочка.

Для включения и отключения НКУ применен автоматический выключатель.

Разработаны требования к конструкции преобразователя с учетом ГОСТ 10 985--80, условия эксплуатации разрабатываемого НКУ и требуемой степени защиты НКУ. Произведена компоновка НКУ и его блоков в соответствии с разработанными требованиями и рекомендациями к конструкции преобразователя.

Принято принудительное охлаждение шкафа. Для выбранного способа охлаждения преобразователя, принятые размеры шкафа: H = 1600 мм, L = 1200 мм, B = 400 мм обеспечивают нормальный температурный режим внутри него, при длительной работе преобразователя.

Список используемых источников

1. http: //www. proelectro2. ru двигатель серии АИР250S4У3

2. http: //www. epk. dp. ua автоматический выключатель

3. http: //promsouz. com токоограничивающий реактор

4. http: //www. irbis-3. ru тиристоры и охладители

5. http: //www. sdiod. ru диоды и охладители

6. http: //www. laborant. ru конденсаторы

7. http: //www. cpm-reactor. ru/ сглаживающий реактор

8. http: //www. complectprom. ru индуктивность в коммутирующем контуре

9. http: //www. elkont. ru соединители, провода, блоки зажимов

10. http: //www. etpribor. ru измерительная аппаратура

11. http: //www. techelectro. ru объединители и наконечники

12. http: //www. etaloros. ru/e349. htm измерительные приборы

13. http: //www. dinale. ru/kproduct56. html провода

14. Проектирование электротехнических устройств: уч. пособие, В. А. Анисимов, А. О. Горнов. М. :МЭИ, 2001

15. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под общ. ред. В. А. Елисеева, А. В. Шинянского и др. М.: Энергоатомиздат, 1983.- 616 с.

16. http: //www. avventa. ru вентиляторы

17. Конструирование силовых полупроводниковых преобразователей, И. Славик, Энергоатомиздат, 1989 г.

18. Разработка конструкции низковольтного комплектного устройства, И. С. Саватеева Изд-во СФ МЭИ, 2002 г.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой