Strict Standards: Only variables should be passed by reference in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/modules/functions.php on line 805 Strict Standards: Only variables should be passed by reference in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/modules/functions.php on line 806 Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/classes/mysqli.class.php on line 150 Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/classes/mysqli.class.php on line 150 Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/classes/mysqli.class.php on line 150 Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/classes/mysqli.class.php on line 150 Strict Standards: Only variables should be passed by reference in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/index.php on line 98 Курсовой проект по надежности "НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ"
.: Навигация

.: Кафедры
  • Машины и технология литейного производства
  • Машины и технология обработки металлов давлением
  • Химии
  • Технологии металлов и металловедения
  • Электротехники, вычислительной техники и автоматизации
  • Теоретической механики
  • Теории механизмов и машин
  • Кафедра технологии машиностроения
  • Сопротивление материалов и теории упругости
  • Триботехника
  • Турбиностроение и средства автоматики
  • Высшей математики
  • Менеджмента
  • Экономики и предпринимательства
  • Истории и общей экономической теории
  • Философии
  • Безопасности жизнедеятельности и промышленной экологии

    .: Авторизация
    Логин
    Пароль
     
    .: Голосование

    Корочка нужна
    Без образования никуда
    От армии кошу



    .: Самые читаемые
    » Культура России 18 века
    » Курсовая работа по ТАУ - 4 курс
    » Реферат по истории "Культура 18 века России"
    » Реферат по истории "Первая мировая война 1914-1918 года" - 1 курс
    » Реферат по экологии "Общие экологические проблемы городов мира."
    » Роль знаний в жизни индивида
    » Курсовой проект по "Детали машин" - 4 курс
    » Пример отчета по практике
    » Общая химия. Основные классы неорганических соединений.
    » Шпоргалка по истории "все основные даты" - 1 курс
    » Курсовая работа по "ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ НАДЁЖНОСТИ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ"
    » Основные законы химии
    » КУРСОВАЯ РАБОТА: Кадровые стратегии организации
    » Как правильно самому написать реферат
    » МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
    » Исторические даты. История за 1 курс.
    » Курсовая работа по "Токарные и токарно-винторезные станки"
    » Химическая кинетика и равновесие.
    » Курсовой проект по надежности "НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ"
    » Шпоргалки по истории
    » ТСА Лекция. Технические средства систем автоматизации
    » Все уроки по английскому языку ( юниты unit )
    » Курсовой проект - Автоматизированный электропривод
    » Химия. Таблица кислот.
    » Конспект история техники. Весь констпект.

    .: Спонсоры проекта
    Обучение вокалу Информация о группах. Живая запись, аранжировка, сведение, мастеринг и др. yatvo.ru

    .: Архив
    Июль 2011 (1)
    Январь 2010 (1)
    Декабрь 2009 (1)
    Июль 2009 (45)
    Июнь 2009 (38)
    Май 2009 (41)
    Апрель 2009 (42)
    Март 2009 (40)
    Февраль 2009 (41)
    Январь 2009 (47)
    Декабрь 2008 (47)
    Ноябрь 2008 (48)
    Октябрь 2008 (42)
    Сентябрь 2008 (45)
    Август 2008 (45)
    Июль 2008 (44)
    Июнь 2008 (44)
    Май 2008 (48)
    Апрель 2008 (47)
    Март 2008 (47)
    Февраль 2008 (47)
    Январь 2008 (45)
    Декабрь 2007 (41)
    Ноябрь 2007 (51)
    Октябрь 2007 (47)
    Сентябрь 2007 (39)
    Август 2007 (49)
    Июль 2007 (44)
    Июнь 2007 (41)
    Май 2007 (42)
    Апрель 2007 (35)
    Март 2007 (37)
    Февраль 2007 (31)
  •  

    Поиск по сайту:

    Курсовой проект по надежности "НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ"
    Раздел: Материалы » Курсовые работы | 20 11 07 | Автор:Виталий | просмотров: 27676 | печать
     (голосов: 8)

    Содержание:
    Введение……………………………………………………………………………3
    1. Техническое задание……………………………………………………………….4
    1.1. Цель проектирования……………………………………………………………...4
    1.2. Задание на проектирование……………………………………………………….4
    1.3. Основные технические требования…………………………………………….4-5
    1.4. Индивидуальное задание………………………………………………………….5
    2. Выбор оптимальных схемных решений………………………………………….6
    2.1. Обзор типовых схемных решений……………………………………………....6-7
    2.2. Функциональная схема тиристорного преобразователя……………………....7-8
    2.3. Обоснования выбора схемы выпрямления……………………………………..8-9
    3. Выбор основных элементов силовой схемы………………………………...…...9
    3.1.Определение параметров нагрузки……………………………………………..9-10
    3.2.Расчет параметров идеального выпрямителя…………………………………10-11
    3.3.Выбор силового трансформатора……………………………………………..…..12
    3.4. Расчет идеального преобразователя………………………………………..…12-13
    3.5.Определение параметров силовых условий эксплуатации…………….…….13-14
    3.6. Расчет трансформатора с учетом коэффициента запаса…………….………14-15
    3.7. Выбор трансформатора……………………………………………….……….15-16
    3.8. Выбор тиристоров………………………………………………………………….16
    3.8.1.Расчет тиристоров…………………………………………….………….16-20
    3.8.2.Основные технические данные тиристора Т253-1000 …...……………20-22
    4. Расчет надежности трехфазной нулевой схемы выпрямителя…………………23
    4.1. Расчетное задание…………………………………………………………..23
    4.2. Формулировка отказов………………………………………...……………23
    4.3. Расчет параметров схемы……………………………………...……………24
    4.3.1. Вентильная группа………………………………………………………….24
    4.3.2. Трансформатор силовой согласующий……………………………………24
    4.3.3. Автоматический выключатель……………………………….…………….25
    4.3.4. Определение времени наработки на отказ нереверсивного тиристорного преобразователя……………………………………………………….…24-25
    4.4. Учет условий эксплуатации…………………………………………..……25
    4.4.1. Трансформатор силовой согласующий……………………………..…..25-26
    4.4.2. Вентильная группа………………………………………………….……26-29
    4.4.3. Суммарные показатели надежности………………………………………29
    Список используемой литературы……………………………………..…………31


    ВВЕДЕНИЕ
    Надёжность – важнейший технический параметр аппаратуры, ее количественные характеристики обязательно указываются в техническом задании на разработку изделия.
    Теория надежности изучает работу систем и устройств с учетом влияния внешних и внутренних воздействий с целью определения характеристик надежности и выработки методов расчета и способов обеспечения нормального функционирования.
    Исследования по теории надежности должны быть подчинены одной цели – разработка действительных методов повышения и сохранения надежности при проектировании, изготовлении и эксплуатации.
    Теория надежности – молодая наука. Основой ее является теория вероятностей, основные понятия которой зародились в XVI – XVII веках. Классические исследования в этой области связанные с именами выдающихся ученых: Бернулли (1654-1705), Муавра (1667 – 1754), Лапласа (1749-1824), Пуассона (1784-1840) , П.Л. Чебышев (1821-1894) и др.
    Расчеты надёжности автоматизированных систем управления относятся к категории наиболее сложных расчётов. Им должны предшествовать:
    1. Уяснение принципа работы и физической сущности явлений элементной базы, используемой в системах автоматического управления. Эти вопросы изучаются в курсах промышленной электроники, электрических машин и элементов систем автоматического управления.
    2. Расчет и выбор основного оборудования, а также оптимальных систем автоматического управления. Эти вопросы изучаются в курсах автоматизированного электропривода и систем автоматического управления.
    3. Определение параметров и характеристик элементов и систем автоматического управления; определения границ возможных изменений параметров и характеристик их влияния на работоспособность системы. Это вопросы курсов автоматизированного электропривода, систем автоматического управления и специальных курсов, завершающих теоретическую часть подготовки специалистов по автоматизации производственных систем.
    Только после уяснения физики явлений, свойств элементной базы и системы автоматического управления, влияние параметров и характеристик на работу системы автоматического управления, можно приступать к расчету надежности, являющимся таким образом, завершающим этапом проектирования.


    1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ.
    1.1. ЦЕЛЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.
    На базе основного схемного решения тиристорного преобразователя (ТП) разработать преобразователь, отвечающий техническим требованиям по надежности, изложенным в настоящем техническом задании.

    1.2. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ.
     Обоснование выбора схемы выпрямителя;
     Расчет и выбор основных элементов силовой цепи с учетом реальных условий эксплуатации;
     Формулирование понятия отказа ТП на основании изучения физических процессов, протекающих при его работе;
     Поэлементный (поблочный) расчет надежности с учетом режимов работы элементов и расчет надежности основного соединения ТП в целом;
     Повышение надежности изделия за счет применения резервирования;
     Разработка комплекса организационных и технических мероприятий (регламентные и восстановительные работы), направленных на предупреждения отказов при эксплуатации изделия;
     Разработка технических средств диагностирования работоспособного состояния некоторых блоков (элементов).
    1.3. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ.
    1.3.1. ТП предназначен для регулирования напряжения на якоре двигателя постоянного тока (ДПТ).
    1.3.2. Условия эксплуатации изделия – внутрицеховые. Диапазон изменения температуры окружающей среды .
    1.3.3. Режим работы изделия в технологической установке – непрерывный, односменный, с длительностью рабочей смены 8 часов. Выполнение профилактических и регламентных работ осуществляется вне рабочей смены.
    1.3.4. Гамма-процентный срок службы изделия (время календарное с учетом рабочих и нерабочих смен) при вероятности отказа .
    1.3.5. Полагаем, что конструктивное исполнение ТП является блочным со временем замены вышедшего из строя блока на резервный блок не более 0,5 часа. Исключение составляет замена отказавших силовых трансформаторов. Для их замены в случае отказа предусмотрены следующие нормы (см. табл. 1.)
    Таблица 1.
    Типовая мощность трансформатора, кВА. Время замены, ч
    1050 0,5
    60100 1,0
    160250 1,5
    320800 2,0
    10003200 4,0
    400010000 8,0

    1.3.6. Для каждого из блоков ТП предусмотреть замену на резервный блок при выработке гамма-процентного ресурса при вероятности достижения своего предельного состояния и при экспоненциальном законе распределения времени безотказной работы.
    1.3.7. Считаем, что в цехе эксплуатируется не менее 10 аналогичных ТП. Необходимый годовой резерв ЗИП рассчитать на 10 изделий.

    1.4. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ.
    1.4.1. Номинальная мощность ДПТ ;
    1.4.2. Номинальное напряжение якоря ;
    1.4.3. Напряжение питающей сети . Возможные колебания первичного напряжения ;
    1.4.4. Способ подключения ТП к первичной сети – через согласующий трансформатор;
    1.4.5. Схема соединения обмоток трансформатора – треугольник - звезда (Δ/Y);
    1.4.6. Диапазон регулирования скорости ДПТ – 40;
    1.4.7. Допустимые пульсации тока якоря ;
    1.4.8. Допустимый граничный ток ;
    1.4.9. Кратность тока якоря при срабатывании токоограничения ;



    2. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ СХЕМНЫХ РЕШЕНИЙ.
    2.1. ОБЗОР ТИПОВЫХ СХЕМНЫХ РЕШЕНИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В СЕРИЙНО ВЫПУСКАЕМЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ.
    Производство электроэнергии осуществляется на электростанциях на переменном токе. Однако, значительная часть производственных процессов (электротехнология, электролиз в химии и металлургии, электрифицированный электротранспорт, автоматизированный электропривод станков, роботов и т.д.) требует электропитания на постоянном токе. Преобразование электрической энергии из первичного переменного напряжения в нерегулируемое вторичное постоянное напряжение осуществляется с помощью диодных выпрямителей. Если выпрямленное напряжение постоянного тока должно регулироваться, либо требуется его стабилизация с отклонениями от заданного уровня меньшими, чем у первичного питающего напряжения, то в современных преобразователях, как правило, используется тиристорные выпрямители. Этот вид регулируемых преобразователей вытеснил всё многообразие магнитных или электромагнитных преобразователей, применявшихся ранее.
    В последние годы в преобразователях постоянного тока малой и средней мощности начали внедряться транзисторные регуляторы и регуляторы на запираемых тиристорах. Но в процентном соотношении эти виды преобразователей составляют в настоящее время и обозримом бедующем несущественную долю от общего выпуска полупроводниковых преобразователей.
    Инженеры, работающие в области автоматизации электропривода и автоматизированных промышленных установок, электротехнология и эксплуатации электрооборудования и средств автоматизации, в своей практической деятельности сталкиваются с широким кругом вопросов, связанных с расчетами и выбором, наладкой и эксплуатацией тиристорных преобразователей различного назначения.
    Режимы работы ТП зависят, в первую очередь, от характера нагрузки. Из всего многообразия нагрузок следует выделить двигательную нагрузку. Работа ТП на якорь машины постоянного тока является наиболее сложной сточки зрения протекающих физических процессов и математического описания. Работа тиристорного выпрямителя на другие виды нагрузок (активную, активно-ёмкостную и активно-индуктивную) может быть рассмотрена как частный случай режимов работы системы «тиристорный выпрямитель – двигатель» (система ТВ-Д).
    Поэтому целесообразно рассмотреть в курсовой работе именно систему ТВ-Д, как с позиций наиболее общего примера многообразного класса ТП, так и с позиций обеспечения надежности системы, нашедшей наиболее широкое применение в промышленности.
    В курсовой работе будет осуществлен расчет, связанный с надежностью нереверсивного тиристорного агрегата по двенадцати фазной схеме с последовательным соединением трехфазных мостов. Схема приведена на рис. 1.
    Повышение быстродействия и снижения пульсаций в выпрямленном напряжении достигается за счет увеличения числа фаз (т.е. пульсаций) схем выпрямления. При последовательном соединение секций, их питание осуществляется от двух вторичных обмоток трансформатора TV1, собранных по различным схемам. Этим достигается сдвиг кривых выходных напряжений секция на угол  и получение результирующего двенадцати фазного выпрямленного напряжения.


    Рис.1 Нереверсивный тиристорныйагрегат по двенадцатифазной схеме с последовательным соединением трехфазных мостов.

    2.2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.
    В настоящее время основным видом преобразователей являются управляемые тиристорные выпрямители (УТВ). Они вытеснили все остальные виды преобразователей за счет более высокого КПД, отсутствия движущихся элементов, повышенной надежности и более высокой приспособленности к автоматическому регулированию.
    На выход системы управления (рис. 2.) выпрямителем (СЧВ) поступает управляющее напряжение , где оно преобразуется в соответствующее значение угла открытия тиристоров . Изменение ведет к регулированию выходного напряжения , которое может содержать значительные пульсации, что требует сглаживания выходного напряжения, осуществляемого блоком фильтрации (БФ). Согласование уровня первичного напряжения и требуемого значения переменного напряжения, подаваемые на УТВ, осуществляется силовым согласующим трансформатором. Блок РПФ-БКА содержит коммутационную и защитную аппаратуру, осуществляющую рабочее и аварийное отключение (включение) ТП от первичной сети, а также может содержать радиоподавляющие фильтры, предотвращающие высших гармоник, генерируемых преобразователем, в первичную сеть. Измерительное устройство осуществляет контроль параметров ТП (в частности тока и напряжения) и в случае аномальных режимов воздействует на коммутационную аппаратуру БКА и систему управления, вызывая запирание тиристоров (отключение преобразователя).

    Рис.2 Блок – схема тиристорного преобразователя, где
    РПФ – радиоподавляющий фильтр; БКА – блок коммутационной аппаратуры; УТВ – управляемый тиристорный выпрямитель; БФ – блок фильтров; СУВ – система управления выпрямителем.


    2.3. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СХЕМЫ ВЫПРЯМЛЕНИЯ.
    Обоснование выбора схемы выпрямления приведено на примере обос¬нования целесообразности применения двенадцатифазной схеме с последовательным соединением трехфазных мостов.
    Нулевые схемы выпрямления рекомендуется применять при низких значениях выпрямленного напряжения . Обычно к низким значениям относят напряжения 24, 40, 60, 110 и в некоторых случаях 154 В. Это связанно с тем, что при низких значениях выпрямленного напряжения существенное влияние на КПД преобразователя оказывает падение напряжения на тиристорах.
    Можно приблизительно оценить КПД выпрямителя:
    , (1)
    где:
    - падение напряжение на тиристоре в открытом состоянии (1,5 В);
    n - число тиристоров последовательно проводящих ток нагрузки и в выпрями-
    тельной схеме (для мостовых схем n=2 или 4, для нулевых схем n=1).
    Рассчитаем зависимость КПД как функции от Ud для нулевых и мосто¬вых схем (табл. 2).
    Таблица №2
    Ud B 24 40 60 110 154 220 354
    утв
    n=1 - 0,940 0,960 0,975 0,986 0,990 0,993 0,995
    утв
    n=2 - 0,890 0,930 0,952 0,973 0,981 0,986 0,992
    Очевидно, что для выпрямителей с Ud>220 В влияние n становится нe столь существенным, а КПД определяется потерями в других элементах, трансформаторах, дросселях и др. Согласно обзору, приведенному выше, трехфазные нулевые схемы могут быть рекомендованы в низковольтных преобразователях на тока до 150-200. А шестифазные нулевые схемы в низковольтных преобразователях на токи до 500-600А.
    3. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ СХЕМЫ.
    3.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАГРУЗКИ.

    Номинальный ток якоря в двигателе можно рассчитать по формуле:
    , (1)
    где:
    - коэффициент полезного действия двигателя.
    Принимаем д= 0.95 , тогда
    Iян = (320103) / 0.95154 = 2187 (А)
    Потери в электродвигателе оценим по формуле:
    , (2)

    Пусть потери в меди якоря при номинальном токе составляют половину суммарных потерь. Это позволяет определить сопротивление якоря двигателя.
    (3)



    Индуктивность якорной цепи оценим по формуле Лицвилля:
    (4)
    где:
    - число пар полюсов двигателя;
    - номинальная частота вращения;
    - расчётный коэффициент, принимаемый равным:
     0,6 для некомпенсированных машин с
     0,25 для компенсированных машин с большой мощностью;
    Значение для общепромышленных машин постоянного тока серий П2 и П можно принять равным 314 с-1.
    Тогда :


    3.2. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ИДЕАЛЬНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ.
    Идеальным является выпрямитель, выполненный на элементах, не имеющих потерь. Анализ схем выпрямления ведем, положив угол управления тиристорами равным нулю. В этом случае нет запаздывания в открытии тиристоров относительно точки естественной коммутации (ТЕК), а тиристоры можно условно заменить диодами. В этом режиме преобразователь обеспечивает на выходе максимальное выпрямленное напряжение, обозначенное . Так как у идеального выпрямителя нет внутреннего падения напряжения, то , где - внутренняя ЭДС выпрямительной схемы при .
    Очевидно, что при нагрузке на выходе выпрямителя R, либо RL типа, мощность, отдаваемая преобразователем, и загрузка его элементов будут максимальными при . Поэтому выбор элементов преобразователя производиться в данном режиме работы.
    Кроме указанных выше допущений считаем, что ток нагрузки идеально сглажен, т.е. . Это является ошибочным предположением при RL-нагрузке либо двигательной нагрузке. При работе на ДПТ допустимые пульсации в кривой выпрямленного тока , как правило, не должны превышать 5%. При больших уровнях пульсации резко ухудшаются условия протекания коммутационных процессов на коллекторе ДПТ.
    Это проявляется в усилении искрения в щеточных контактах машин и обгорания коллектора.
    Необходимое соотношение между средним значением выпрямленного напряжения идеального выпрямителя и вторичным напряжением трансформатора (для идеального трансформатора ) устанавливается на основании соотношения:
    , (5)
    где:
    - число пульсаций в кривой выпрямленного напряжения за период сетевого напряжения . Для проектируемой схемы
    Для нулевых схем выведена общая расчетная формула:
    , (6)
    Выражение (6) позволяет определить коэффициенты согласования по напряжению для различных схем выпрямления.
    (7)
    Численное значение Ксх,U для ряда схем, рассчитанное по выражениям (1) и (3), приведены в табл. 2.
    Основными показателями при выборе тиристоров по напряжению является значение максимального напряжения, прикладываемого к тиристору в закрытом состоянии - Uзс,max. Отношение Uзс,max/Edo назовем коэффициентом использования вентилей по напряжению КVU. Очевидно, что при заданном Edo чем ближе КVU к единице, тем на меньшее напряжение выбираются тиристоры по каталогу. Для большинства трехфазных схем выпрямленное значение UV, max определяется амплитудой вторичного линейного напряжения (Uзс,max=U2лm). Исключение составляет шестифазная нулевая схема, для которой Uзс,max=2U2Фm. Схема Кюблера при малых токах нагрузки может перейти в режим, эквивалентный режиму работы шестифазной схемы. Поэтому при выборе тиристоров для нее также применяют соотношение Uзс,max=2U2Фm. Используя известное соотношение амплитуд и действующих значений напряжений в трехфазной симметричной системе U2лm= и выражение (1), были рассчитаны численные значения КVU для основных схем, приведенных в табл.8.
    Выбор тиристоров по току в идеальной схеме осуществляют по предельно возможному значению среднего тока, протекающем через него
    (4)

    где  -угол проводимости тиристора, определяемый по диаграммам работы схемы.
    Учитывая, что для большинства схем (за исключением схемы Кюблера) iV(t)=Iян=const
    IVcp=Iян (5)
    Обычно токовую загрузку тиристоров определяют через коэффициент использования тиристоров по току
    (6)
    Численные значения этого коэффициента анализируемых схем приведена в табл.2.
    Для различных схем выпрямления продолжительность открытого состояния (угол ) и форма тока различны. Это означает, что при равных значениях токов через вентили их действующие значения могут отличаться. Как известно, эффективность (действующее) значение тока вентиля определяется выражением
    . (7)
    Относительное значение действующего тока вентилей
    (8)

    3.3. ВЫБОР СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА.
    Выбор силовых трансформаторов преобразовательных схем осуществляется по каталогам, исходя из следующих данных:
    • схема соединения обмоток трансформатора;
    • значение первичного напряжения U1л/U1ф;
    • значение вторичного фазного напряжения U2ф (или Е2ф для идеального преобразователя);
    • расчетное значение типовой мощности трансформатора
    (9)
    где m1, m2 - числа фаз первичной и вторичной обмоток соответственно.
    Относительное значение типовой мощности трансформатора назовем коэффициентом использования трансформатора в выпрямительной схеме
    (10)
    3.4. РАСЧЕТ ИДЕАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.
    Всем расчётным параметрам присвоен индекс «и», что означает, что расчёты выполнены для идеальной схемы.
    Используя данные справочной таблицы и соответствующие расчетные формулы для проектируемого преобразователя получим:
    1. Действующее значение ЭДС вторичных обмоток трансформатора опр-ся по формуле:
    (В), где
    Кcxv- относительная величина расчетного напряжения.

    2. Максимальное напряжение прикладываемое к тиристору в закрытом состоянии опр-ся по формуле:
    Umax=KvuUян В , где
    Kvu – коэффициент использования тиристора по напряжению. Принимаем Kvu=/3, тогда получим :
    Vзсmax=(/3)154=161.268 (В)
    3. Среднее значение тока через тиристор определим по формуле:
    Iucp=Kv1 Vян
    Kv1 – коэффициент использования тиристора по току. Примем Kv1 = 1/3, тогда
    Iucp= (1/3)154= 51,33 (А)
    4. Эффективное значение тока через тиристора опр-ся по формуле:
    Iuэфф= KvэффIян А, где
    Kvэфф – коэффициент относительного значения эффективного тока тиристора.
    Принимаем
    ,
    тогда: Iuэфф= 0,5772187=1262 (А)
    5. Типовая мощность трансформатора опр-ся по формуле:
    Sтu=KcxpVянIян= (/3) 1542187=352.7 (кВА)

    3.5 . ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ.
    При эксплуатации тиристорных преобразователей в реальных условиях возникают отклонение напряжения и тока от расчётных значений за счёт неидеальности элементов схем и действия внешних возмущений (колебания сетевого напряжения, температуры окружающей среды и воздействия токовых перегрузок). На стадии проектирования при определении параметров схем вводят ряд коэффициентов запаса, каждый из которых позволяет учесть влияние определённых эксплуатационных факторов.
    Уточнение величины фазного напряжения на вторичных обмотках трансформатора осуществляется с помощью выражения:
    ,
    где:
    - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное снижение напряжение сети , заданное в техническом задании. - коэффициент запаса, учитывающий возможное снижение выпрямленного напряжения за счет отклонения управляющих импульсов от их расчетного положения. Для синхронизации многоканальных систем управления обычно принимают =1,05, а для цифровых (при высокой разрядности) и одноканальности синхронных систем =1,02-1,03; КR - коэффициент запаса, учитывающий внутреннее падение напряжения в ТП.
    Обычно принимают
    КR=1,05
    Для проектируемой схемы принимаем = 1,05, Kн1=1,15, KR=1,05. Тогда получим U2ф= В.
    Действующее значение первичного тока, потребляемого ТП из сети, уточняем по выражению
    (11)

    где К11 - коэффициент запаса, учитывающий возможные длительные технологические перегрузки (обычно равен 1,15-1,2); К12 - коэффициент запаса, учитывающий возрастание действующих значений токов в трансформаторе из-за пульсаций тока якоря, который можно оценить по выражению
    (12)

    где - значение допустимых пульсаций тока якоря, заданное в ТЗ; К13 - коэффициент запаса, учитывающий протекание в первичных обмотках намагничивающего тока Iн. Последний обычно принимают равным току холостого хода трансформатора Ixx, значение которого приводится в технических данных трансформаторов. Для ТП, работающего в составе электроприводов с широким диапазоном регулирования скорости (D10:1), на этапе предварительного расчета можно ориентировочно принять равным значениям, приведенным в табл.3.

    Таблица 3
    Рн кВт 1-10 10-100 100-1000
    К13 — 1,08-1,12 1,04-1,08 1,02-1,04
    В последствии К13 уточняется на основании технических данных трансформатора.
    - расчётный коэффициент. При этом коэффициент трансформации рассчитывается по приближённому выражению . В качестве выбирается линейное или фазное первичное напряжение согласно техническому заданию и схеме трансформатора. Для проектируемой схемы: .
    Значение типовой мощности трансформатора с учетом эксплуатационных факторов рассчитаем по выражению
    (13)
    где Кр1- коэффициент запаса по мощности, обеспечивающий устранение явления насыщения стали. Так как из рассматриваемых схем явление подмагничивания стали имеет место только в трехфазной нулевой схеме (вариант 3а), то для этого варианта Kp1 =1,2 а для остальных вариантов Кр1=1.

    3.6 . РАСЧЁТ ТРАНСФОРМАТОРА С УЧЁТОМ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПАСА.
    Определяем значение коэффициента трансформации В.
    Определяем значение коэффициентов запаса: К11=1,18; K13=1,04;
    Тогда линейный ток, потребляемый из сети, составит
    I1=1,181,021,040,0172187=43,82 А
    Определяем значение типовой мощности трансформатора
    Sт=1,151,051,051,181,02((1+1,04)/2) 1352.7=549 кВА.

    3.7 . ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРА.
    В электротехнических справочниках приведены технические параметры некоторых серийных трансформаторов, которые могут быть применены в проектируемой схеме ТП.
    Для однофазных мостовых преобразователей применение согласующих трансформаторов рекомендуется при выходных выпрямленных напряжениях Ud = 24, 36, 48, 60, 100 В. При напряжениях Ud= 115 и 154 В работе ТП обеспечивается при подключении к однофазному сетевому напряжению U1 =22 В через токоограничивающие реакторы, а при Ud = 220 и 254 В при подключении через реакторы к линейному напряжению U1 =380 В. Для двухполупериодных однофазных преобразователей рекомендуются однофазные трансформаторы. Трехфазные трехобмоточные трансформаторы серии ТТ в серийном исполнении имеют схему соединения “треугольник-двойная звезда”.
    При проектировании конкретного варианта ТП можно допустить изменение схемы соединения обмоток. Это предоставляет разработчику широкие возможности по использованию трансформаторов ТТ во многих вариантах ТП. Так, при последовательном соединении вторичных фазных обмоток можно образовать на стороне вторичного напряжения новые варианты соединения: звезда, треугольник, зигзаг. При этом новые значения вторичного линейного напряжения будут соответственно равны:

    где U2лс - значение вторичного линейного напряжения серийного трансформатора, приведенное в графе U2л серийного трансформатора. Это позволяет применять трансформаторы ЕЕ для ТП по вариантам 3а, 3б, 5а, 5б. Все вышесказанное относится к сухим трехобмоточным трансформаторам серии ТС. Эти трансформаторы имеют два варианта исполнения первичной обмотки: с соединением “звезда” и с соединением “треугольник” с подключенным к сети напряжением 380 В. Последний вариант допускает пересоединение в “звезду” с подключением к сети 660.380 В, если данное напряжение сети предусмотрено ТЗ.
    Сухие трансформаторы серий ТСП и ТСЗП выполнены по схеме “звезда ноль - звезда одиннадцать” и предназначены для ТП по трехфазной мостовой схеме с выпрямленным напряжением Ud=154, 230, 354, 460 и 660 В либо по трехфазной нулевой схеме с Ud = 115, 160, 230 и 330 В. Вторичные обмотки допускают пересоединение в “треугольник” со снижением линейного напряжения в раз.
    У всех классов рассмотренных трансформаторов допускается регулирование напряжения на вентильных обмотках в пределах 5%. Это осуществляется переключением ответвлений сетевой обмотки на доске зажимов (щетке) при снятой нагрузке и отключением трансформатора от сети. Данная регулировка у трансформаторов называется подрегулировка без возбуждения (ПБВ).
    Для уменьшения влияния преобразовательных агрегатов на цеховые сети напряжением 380/220 В и улучшения энергетических показателей питания ТП мощностью 400 кВА и выше осуществляется при более глубоком вводе от сети напряжением 10/6 кВ.
    Таким образом, условия выбора конкретного трансформатора формулируются так:
     первичное линейное напряжение серийного трансформатора U1лс должно соответствовать напряжению первичной сети U1л, определенному в ТЗ, т.е. U1лс=U1л;
     номинальная мощность серийного трансформатора Sнс не должна быть меньше требуемой мощности, определенной по выражению (20), т.е. Sнс Sт;
     Схема соединения обмоток трансформатора и его основные конструктивные решения (число фаз первичных обмоток, число вторичных обмоток) должны соответствовать схеме, заданной в ТЗ;
     определенное в п.1.5 значение фазного напряжения вентильных обмоток трансформатора U2ф должно соответствовать номинальному фазному напряжению вторичных обмоток серийного трансформатора, т.е. U2ф=U2фс. Применяя отмеченные выше переключения вторичных обмоток, удается расширить число возможных вариантов напряжения вторичных обмоток. Кроме того, наличие у трансформаторов ПБВ позволяет сделать условие U2ф=U2фс менее жестким, так как U2фс может приобретать за счет переключения отпаек три значения: 0,95 U2фс, U2фс и 1,05 U2фс. Если U2ф не соответствует ни одному из возможных вариантов при выполнении требований по этим пунктам, то осуществляется перерасчет параметров вторичной обмотки серийного трансформатора на новое вторичное напряжение.

    3.8 . ВЫБОР ТИРИСТОРОВ.
    3.8.1. РАСЧЕТ ТИРИСТОРОВ.
    Основным параметров, по которому осуществляется выбор тиристоров для преобразователей, работающих на частотах , является предельно допустимый средний ток, протекающий через прибор в открытом состоянии . Этот ток для унифицированных низкочастотных тиристоров серии Т, определяется на заводах-изготовителях экспериментально в классификационной однополупериодной схеме выпрямителя при работе на активную нагрузку при . Следовательно, - это постоянная состовляющая однополупериодной волны синусоидального тока.

    (14)
    При этом за номинальное значение принимают такой ток Iос,ср, который разогревает полупроводниковую структуру прибора до предельной рабочей температуры Tп, max при определенных условиях охлаждения. Значение Iос,ср, определенное при принудительном охлаждении с номинальными скоростью и температурой охлажденного воздуха, указываются в обозначении тиристора.
    Первая задача, которую решает разработчик при выборе тиристоров - определением условий их охлаждения.
    По действующим нормативным документам при проектировании тиристорных выпрямителей, подключаемых к промышленным сетям, рекомендуется применение принудительного охлаждения тиристоров при выходной мощности преобразователя Pd250 кВт при напряжениях Ud200 В. Для низковольтных выпрямительных установок принудительное охлаждение применяется при Idн1200-1500 А.
    При меньших мощностях (токах) применяется естественные охлаждения тиристоров. Радиаторы (охладители), на которых закрепляются тиристоры, охлаждаются естественными восходящими конвенционными потоками без принудительного обдува. Но основе данных рекомендаций осуществляется выбор условий охлаждения тиристоров в проектируемой установки. В тиристорных преобразователях, подключаемых к промышленным сетям, рекомендуется использовать унифицированные низкочастотные тиристоры серии Т. Для обеспечения выбора конкретного типа тиристора значение Iос,ср для всех тиристоров этой серии при принудительном и естественном охлаждении приведены в табл.4.


    Рассчитаем максимальное значение среднего тока, протекающего через тиристор в проектируемом преобразователе
    Iv,ср,m=KI1КI2Кv1Iян, (15)
    где KI1 и КI2 - коэффициенты запаса по току, физический смысл и рекомендуемые численные значения которых приведены в пояснениях к выражению, а значения коэффициентоа по току Кv1 даны в табл.8. Далее по данным табл.10 подбирают тиристор и тип охладителя, исходя из условия Iос,ср Iv,ср,m. Причем ближайшее большее значение Iос,ср выбирается из столбца при соответствующих условиях охлаждения.
    Iv,ср,m=1,181,021/32187=877,424(А)
    Выходная мощность проектируемого ТП составит:
    Ран= Рн/д=320/0,95=336,842 (кВт)
    При работе выбранного тиристора в реальном преобразователе условия его работы, как правило, отличаются от классификационных.
    Эти отличия касаются формы и длительности тока, протекающего через тиристиор и температуры охлаждающей среды. Воспользуемся выражением для определения среднего допустимого тока
    (23)
    где Тп, max - допустимая рабочая температура полупроводниковой структуры (для унифицированных тиристоров принимают равно 125 оС); Тс - температура охлаждающей среды ( температура воздуха при классификационных испытаниях принимается равной 40оС); RT(П-С) - полное установившееся тепловое сопротивление “переход-среда” для выбранного типа радиатора (охладителя) и при принятых условиях охлаждения; - коэффициент тока (для однополупериодного тока синусоидальной формы в классификационной схеме Кф=/2=1,57); Uo - пороговое напряжение тиристора; rдин - динамическое сопротивление тиристора в открытом состоянии. Используя выражение (23) для классификационной схемы, можно определить значение RТ,(П-С) для выбранного охладителя

    Для определения в реальных условиях эксплуатации вновь используем выражение (23), подставив в него рассчитанное по выражению (24) значение RТ,(П-С) и новые значения Кф и Тс,max.
    Если ТС особо ТЗ не оговаривается, а преобразователь предназначен для работы в цеховых условиях для средней полосы России, то в летний период температура охлаждающего воздуха по кожухом преобразователя может достигать Тсmax=50-55oC. Зависимость Кф=f() представлена в табл.5.
    Таблица 5
     рад  2/3 /2 /3
    Кф __ 1,41 1,73 2,0 2,45

    Обычно рассчитанное для новых условий значение оказывается несколько меньше, чем выбранное из табл.10. Поэтому надо проверить условие (22). Если условие не выполняется, то выберем тиристор на больший ток, и вновь повторим расчет по выражениям (23) и (24). Для мощных ТП часто используют параллельное соединение тиристоров.
    В паспортных данных тиристоров не указываются конкретные значения параметров тиристора по напряжению. Задача их выбора решается проектировщиком.
    Основными параметрами, определяющими способность тиристора выдержать приложенное напряжение, являются:
     Uзсп (VDRM) - допустимое постящееся импульсное напряжение между анодом и катодом в закрытом состоянии;
     Uобрп(VRRM) - повторяющееся допустимое импульсное напряжение в обратном направлении.
    Унифицированные низкочастотные тиристоры выпускаются равными значениями этих параметров Uзсп= Uобрп. Тиристоры могут иметь Uзсп в пределах от 100 до 2000 В с дискретными значениями параметра через 100 В. Значение Uзсп в сотнях вольт называются классом тиристора по напряжению. Тиристоры могут иметь класс от 1 -го до 20-и. С повышением класса стоимость прибора возрастает. Следовательно избыточный запас при выбора тиристора по напряжению экономически неоправдан. К тиристору в условиях эксплуатации прикладываются:
    1. рабочее напряжение с амплитудой Up,max;
    2. периодические импульсные перенапряжения с амплитудой Um,max;
    3. непериодические перенапряжения с амплитудой Uнеп,max.
    Каждое из этих перенапряжений не должно превышать соответствующий показатель тиристора
    {
    Up,maxUзср
    Um,maxUзсп (25)
    Uнеп,maxUзснп,
    где Uзср - предельно допустимая для тиристора амплитуда периодических рабочих напряжений; Uзснп - предельная амплитуда импульсного периодического перенапряжения, возникающего вследствие импульсных всплесков.
    Для унифицированных тиристоров серии Т существует жесткая связь между тремя указанными параметрами. Для тиристоров от Т112-10 до Т142-80 характерны соотношения
    Uзср =0,6 Uзсп иUзснп=1,1 Uзсп (26)
    а для тиристоров от Т151-100 дл Т253-1250
    Uзср =0,7Uзсп и Uзснп=1,12 Uзсп . (27)
    Соотношения (25)-(27) позволяют определить искомые параметры по напряжению, если рассчитать максимально возможную амплитуду рабочего напряжения
    Up,max=Кн1Кн2ККRKmUян. (28)


    Кн1 , К , КR определены в пояснении к (17).
    Определив Up,max, можно рассчитать основной параметр тиристора по напряжению, используя выражения

    где [...] - означает целую часть числа, заключенного в скобки, а Кзн - коэффициент соотношения рабочего и периодического напряжений, равный 0,6 либо 0,75 в соответствии с разъяснениями к (26) и (27).
    Выходная мощность проектируемого преобразователя при номинальное нагрузке двигателя составит Вт при рабочем номинальном напряжении Uдн=Uян=154 В. Согласно (22) максимальное значение среднего тока через тиристор составит IV,cp,max=1,151,021/32187=855,117 А. В соответствии с Ioc,cp855,117 А в графе допустимых средних токов при принудительном охлаждении (табл.) выбираем значение Ioc,cp=1000 А, которое является основным токовым параметром тиристора Т253-1000 при использовании серийного охладителя 0153-150 и при номинальных условиях охлаждения (скорость потока воздуха V=12 м/c, температура охлаждающего воздуха Тс=400С).


    3.8.2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ТИРИСТОРА Т253-1000.
     максимально допустимый средний ток в классификационной схеме Ioc,cp=(ITAVM)=1000 А;
     ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии Ioc,уд=(ITSM(10))=10 кА, при tп=(ti)=10 мс и Тп,max=125oC;
     критическая скорость нарастания анодного тока А/мкс;
     критическая скорость нарастания анодного напряжения: в закрытом состоянии при Uзср=0,78Uзсп и Тп=125оС по группам:
    Группа - 4 5 6 7

    В/мкс 200 320 500 1800

     пороговое напряжение в открытом состоянии Uo=(UT(TO))1,12 В;
     максимальная температура перехода при отсутствии перегрузок Тп,max=(TJm)=125oC;
     динамическое сопротивление в открытом состоянии rдин=(rT)0,5710-3 Ом;
     время включения tвкл=(tdt) 25 мин;
     время выключения tвыкл=(tdt) 500 мин при Тп=125 oC;
     отпирающее напряжение управления tу,от=(tGT) 3,5 В при Тп=25 oC и Uзс=12 В ;
     ток удержания в открытом состоянии Iзсп=(IРRM) 30 мА;
     повторяющийся импульсный обратный ток Iобрп=(IRRM) 30 мА;
     повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии Uзсп=(UPRM)=(URRM)=1000-1800 В;

    На основании полученных данных рассчитаем полное сопротивление «переход-среда»:

    Для проектируемого преобразователя продолжительность открытого состояния тиристоров в режиме непрерывного тока составляет . Тогда по таблице 2. имеем . Принимаем предельно возможную температуру охлаждающего воздуха для цеховых условий равной . Определяем значение для тиристора Т133-400 при изменённых условиях эксплуатации:

    Полученное значения удовлетворяет неравенству , что подтверждает правильность выбора тиристора по току.
    Максимально возможная амплитуда периодического напряжения в схеме составит:
    В.

    Тогда в имеем
    В.
    Значит выбираем тиристор 7–го класса по напряжению с параметрами:
    Uзснп=1,12Uзсп=1345; Uзсп=1201 В; Uзср=0,7Uзсп=840,7 В.
    Т253-1000

    Основные особенности:
     Герметичные металлокерамические корпуса
     Таблеточная конструкция для двухстороннего охлаждени
     Внутреннее усиление сигнала управлени
     Минимальные потери в открытом состоянии
     Пригодны для последовательного и параллельного соединения, малый разброс Qrr и VTM
    Области применения:
     Управление двигателями постоянного тока
     Полностью управляемые выпрямительные мосты
     Регуляторы переменного тока
     «Мягкий» пуск электродвигателей переменного тока
     Электропривода высоковольтных синхронных двигателей мощностью до 6 МВт
    Рекомендуемые охладители: О153, О253



    4. РАСЧЁТ НАДЁЖНОСТИ.
    4.1. РАСЧЁТНОЕ ЗАДАНИЕ.
    Рассчитать наработку на отказ нереверсивного тиристорного преобразователя по 12-ти фазной схеме с последовательным соединением 3-х фазных мостов (рис.7), работающего на обмотку возбуждения двигателя постоянного тока; напряжение сети переменного тока 10/6 кВ, напряжение сети постоянного тока UdН =154В, номинальное значение тока обмотки возбуждения IdH=2187 A; условия эксплуатации - цеховые; считать, что поток отказов - простейший.



    4.2. ФОРМУЛИРОВКА ОТКАЗОВ.
    Отказ – частичная или полная утрата свойств элемента, которая существенным образом снижает или приводит к полной потери работоспособности.
    Под отказом в проектируемом источнике питания понимаются любые изменения режима работы источника, при котором напряжение на нагрузке снижается более чем на 20%. Причинами колебания выходного напряжения могут являться только отказы элементов схемы. Провалы выходного напряжения, вызываемые сверхнормативными колебаниями напряжения сети, не рассматриваются как отказы. Это отказ всей установки в целом. Считаем, что колебания напряжения в сети могут достигать (не является отказом).
    4.3. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ.
    4.3.1. ВЕНТИЛЬНАЯ ГРУППА.
    Средний ток вентилей .
    Учтем коэффициент запаса за счёт нестандартной формы тока .
    Условие выбора вентилей по току .
    Ближайший тиристор по справочнику – Т253-1000
    Максимальное рабочее напряжение на вентиле .
    Учтём возможное повышение напряжения сети на 10% и введём 20% запас на перенапряжение . Условие выбора тиристоров по напряжению .
    4.3.2. ТРАНСФОРМАТОР СИЛОВОЙ СОГЛАСУЮЩИЙ.

    ;
    ;
    По каталогу выбираем силовой согласующий трансформатор типа ТСП 6,0/0,7; .
    С учетом четырех внутреннего падения напряжения обеспечивается заданное выпрямленное напряжение нагрузки U2Ф=115 В. По таблице находим
    TPO=510-61час.
    4.3.3. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ.
    Для отключения преобразователя от питающей сети и защиты от коротких замыканий используется автоматический выключатель. В качестве автоматического выключателя можно использовать выключатель типа АК-50-6,3 на номинальный ток .
    По таблице находим величину интенсивности отказа автоматического выключателя .
    4.3.4.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ НАРАБОТКИ НА ОТКАЗ НЕРЕВЕРСИВНОГО ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.
    Время наработки на отказ схемы выпрямителя определяется с помощью суммирования интенсивностей отказа отдельных элементов.
    ,
    где:
    - интенсивность отказов вентилей;
    - интенсивность отказов согласующего трансформатора;
    - интенсивность отказов автоматического выключателя;
    Тогда:

    Необходимо отметить, что полученное значение является оценочным, приближённым. В расчёте не учитывается ни реальный характер распределения, ни условия эксплуатации.
    4.4. УЧЁТ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ.
    При учёте условий эксплуатации формулируется понятие отказа для элементов, определяются физические проявления и показатели отказов для групп однотипных элементов, рассчитываются или выбираются из таблиц или графиков соответствующие значения коэффициентов нагрузки.
    4.4.1. ТРАНСФОРМАТОР СИЛОВОЙ СОГЛАСУЮЩИЙ.
    Учёт степени влияния электрических, тепловых, механических явлений на работоспособность электрических элементов и систем осуществляется с помощью произведения , где: - коэффициент нагрузки, - весовой показатель, учитывающий степень влияния тех или иных факторов.
    Если в процессе эксплуатации маловероятно воздействие, например, вибрации, весовой коэффициент h может принимать значение, меньшее единицы, скажем h=0,4. А весовой показатель, учитывающий степень влияния электрических факторов определит величину h, большую единицы, например h=1,5.
    Свыше 98% отказов трансформаторов малой и средней мощности, по опыту более чем вековой эксплуатации, вызывается пробоем изоляции обмоток, т.е. причинами, зависящими от электрических факторов. Остальные 2% связаны с механическими повреждениями, приводящими чаще всего к исчезновению контактов на клеммнике.
    При любых видах отказов они являются полными и приводят к отказу источника питания.
    При любых видах отказов они являются полными и приводят к отказу источника питания.
    Коэффициент нагрузки по мощности трансформатора определяется следующим образом:




    Весовой показатель по электрической нагрузке (выбирается по таблице).
    Отсюда .


    Отметим, что учёт реальных режимов работы приводит к росту интенсивности отказов в два раза.
    Коэффициент тепловой нагрузки определяется из выражения
    ,
    где:
    и - рабочая и допустимая температура. Они могут быть взяты одинаковыми и равными ;
    - температура окружающей среды принята в среднем равной ;
    - максимальная температура окружающей среды принята равной ;
    Следовательно:
    .
    Тепловая нагрузка большого влияния на надёжностные показатели не окажет, так как все величины температур находится в рабочих допустимых пределах, поэтому значение весового показателя равно единице. Отсюда:

    Наконец считаем, что вибрационная нагрузка на трансформатор, по условиям работы, отсутствует. Таким образом, интенсивность отказов трансформатора с учётом реальных условий работы равна:


    4.4.2. ВЕНТИЛЬНАЯ ГРУППА.
    Отказы тиристоров имеют два проявления:
     Пробой – короткое замыкание структуры (КЗ);
     Обрыв – потеря проводимости структуры (ОБР);
    Интенсивность отказов:
    ,
    где:
    - суммарная составляющая интенсивности отказов;
    - составляющая, зависящая от короткого замыкания;
    - составляющая, зависящая от обрыва структуры;
    Обычно на основании эксплуатационных данных принимается ; , т.е. соотношение между составляющими принимается как 9:1.
    Проведем расчёт интенсивности отказов с учётом коэффициентов нагрузки. При этом учтём две составляющие причины увеличения интенсивности отказов: электрическую и тепловую. Электрическая составляющая характеризуется двумя величинами: током и напряжением.
    Коэффициент нагрузки по току вентиля :
    877,424



    По справочнику имеем hЭ=0,5, тогда коэффициент нагрузки по температуре



    Следовательно:
    chh1ЭКН1=0,957;
    chh2ЭКН2=1,096;
    chh3КНЗ=1,45.
    Для диодов средней мощности VO=0,5-1,510-6 1/час. Выбираем VO=1,210-6 1/час. Из выражения VO=КЗО+VКЗ/9=1,1КЗ, имеем :

    .

    Отказ типа короткого замыкания любого из шести диодов вентильной группы ведет к короткому замыканию на вторичной стороне трансформатора. В этом случае автомат должен отключить схему от сети, т.е. происходит полный отказ. С позиций отказов все диоды образуют последовательно соединенную структуру. Интенсивность отказов выпрямителя, вызванная коротким замыканием, определяются простым суммированием или шестикратным увеличением (по числу диодов) величины КЗ

    Для шести диодов, т.е. для вентильной группы в целом имеем для ВКЗ
    ВКЗ = VКЗ64,8310-6=3210-6 1/час.

    Учет отказов типа обрыва структуры.
    При отказе одного из шести вентилей трехфазной мостовой схемы выпрямления напряжение уменьшается на 1/6, т.е. становится равным
    Ud=5/6UdH=0,83UdH.
    Но по определению отказа только снижение напряжения на величину 20% и больше означает отказ источника питания в целом. Следовательно обрыв структуры одного диода вентильной группы не является отказом выпрямителя. Отказ наступает, если у двух диодов происходит отказ типа обрыва структуры.
    Время наработки на отказ Т1 состоит из двух отрезков времени: t1 от начала эксплуатации до выхода из строя одного из шести вентилей t1=1/6ОБР и t2 - время между выходом из строя первого и последующим выходом одного из пяти оставшихся вентилей t2=1/5ОБР. Отметим, что t2>t1.
    Из таблицы выбрано VO=3,510-6 1/час.
    Из мостовой схемы имеем
    VCX=VO

    Но отказы типа обрыва имеют место в 10% случаев, следовательно
    VОБР=0,1VCX=0,15,310-60,5310-6 1/час.
    Отсюда t1=1/12ОБР=106/120,53=0,44105 час, t2=1/5ОБР=106/50,17=0,14105 час.
    T1ОБР=t1+t2=0,44105+0,14105=0,58105 час.
    Для вентильной группы в целом
    VОБР=1/T1ОБР=1/0,58105=1,7210-6 1/час.
    Полная интенсивность отказов выпрямителя V складывается из VОБР и VКЗ
    V=VОБР+VКЗ=(32+1,72)10-6=33,7210-6 1/час.
    Основным функциональным назначением автоматического выключателя является оперативное подключение нагрузки к сети а также аварийное отключение ее при тепловой перегрузки и мгновенных перегрузках (функции обеспечения тепловой и максимальной защиты). Отказы связаны с обгоранием главных контактов и неисправностями механической части автоматических выключателей.
    Характерной особенностью элементов САУ подобных автоматическим выключателям является наличие трех режимов работы.
    1. Установившийся режим - режим включенного состояния; за время этого режима допускается определенное число оперативных включений и выключений.
    2. Режим отключения аварийных перегрузок. Количество аварийных перегрузок, как правило, нормируется. Но частота аварийных перегрузок разработчику неизвестна.
    3. Режим отключенного состояния - режим хранения.
    Каждый из режимов характеризуется своей интенсивностью отказов. При хранении учитываются условия хранения. Интенсивность отказов при хранении ХР колеблется в пределах (1,01-0,1) P. При этом нижний предел - 0,01 принимается при хранении на складе, верхний предел - 0,01 - в цехе.
    Для автоматических выключателей типа АК, АП, АО, А3700 в технических условиях данных по надежности нет, но оговаривается число оперативных включений. Например, для автоматических выключателей АК-50 Т=2000. При односменном режиме работы число оперативных включений не превышает за смену десяти. Это позволяет ориентировочно рассчитать ресурс изделия Т при односменной эксплуатации
    Т=Nt/n=200024/10=4800 час,
    где n - число оперативных включений за смену, N - допустимое гарантированное включение за смену, t- число часов в сутках.
    Гарантированный ресурс изделия  =0,1. Отсюда Р(Т)=1-.
    Интенсивность отказов можно рассчитать из выражения


    Отсюда
    1/час.
    Интенсивность отказов на один цикл включения У=2210-6/2000=1110-9 1/час.
    Вероятность безотказной работы изделия с учетом трех режимов работы
    Р(t)=exp-[PtP+ XPtXP +CPTЦh],
    где ТЦ - среднее время цикла, h - число циклов, CP - интенсивность отказов при аварийном срабатывании.
    Интенсивность отказов автоматического выключения в течение времени работы без отключения выбирается из таблицы РО=(2-5)10-6 1/час. Если выбрать РО=310-6 1/час и ХР=0,05Р, имеем
    РО=0,05РО=0,05310-6=0,1510-6 1/час.
    Следовательно, для интенсивности отказов автоматического выключателя
    АВО= (PОtP+ XPtXP +CPTЦh)/t, где t - среднее время эксплуатации, t=tP+tXP. Временем переключения пренебрегаем.
    При работе в одну смену tP/t=1/3; tXP/t=2/3. Следовательно,
    АВ= 1/3P+ 2/3XP +CP или АВ=1/3310-6+2/30,1510-6+2210-6=2310-6 1/час.

    4.4.3. СУММАРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ НАДЁЖНОСТИ.

    Теперь можно рассчитать суммарные показатели надежности изделия в целом
    УСТ= ТР+VS+АВ=(46,3+1,72+22)10-6=70 10-6 1/час.
    TУСТ=1/УСТ=1/7010-6=14103 час.
    При ослаблении величин  можно определить оптимальный запас ЗИПа, а также наиболее уязвимую часть изделия.



    ВЫВОД.

    В результате проделанной работы был спроектирован теристорный преобразователь (ТП) отвечающий всем требованиям технического задания. Расчет надежности показал, что интенсивность отказов преобразователя составляет 70*10-61/час, а среднее время безотказной работы преобразователя равно 14*103 часов.





    СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

    1. Кривцов А.Н., Куценко Б.Н., Суслова О.В. Надежность систем автоматического управления. Спб, 1997.
    2. Глазунов Л.П. Основы теории надежности автоматических систем управления. Л.: Энергоатомиздат, 1984.
    3. Надежность технических систем. /Под ред. Н.А. Ушакова. Справочник. М.: Радио и связь, 1985.
    4. Козлов Б.А., Ушаков В.А. Справочник по расчету надежности радиоэлектронной аппаратуры и автоматики. М.: Соврадио, 1975.
    5. Хейтагуров Я.А. Надежность автоматизированных систем управления. М.: Высшая школа, 1979.
    6. Электротехнический справочник. М.: Энергия, 1972
    7. Забрендин Ю.С. Промышленная электроника. М.: Высшая школа, 1982.


      Скачать полную версию - ______kursovojj-po-nadezhnosti-mojj.zip [155.21 Kb] (cкачиваний: 343)



    2 Автор: Виталий (6 марта 2008 01:07)
    странно, но у меня и других пользователей все качается нормально.
    попробуйте еще. если не получится, пришлите пожалуйста screenshot для исследования

    1 Автор: sibastian (1 марта 2008 07:36)
    .....ни как не выходит качнуть эту работу...... sad скачивается файл с - Access denied..... не знаю, почему но заработало!!! wink

    Информация
    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.


    Неофициальный сайт "Санкт-Петербургский институт машиностроения"
    Связь с администрацией
    Карта сайта
    Все права защищены 2007-2008 ©