Промислові печі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

піч тиристорний тепловтрата

Вступ

1. Піч, основні поняття

2. Класифікація промислових печей, режими роботи

3. Класифікація конструкцій печей

4. Розрахунок тепловтрат печі

5. Опис тиристорного регулятора напруги (ТРН)

6. Характеристика роботи схеми ТРН

7. Схема роботи печі ТРН (інертної)

8. Моделювання печі у програмному пакеті MatLab

Висновок

Література



Вступ

В сучасній тиристорні регулятори напруги являють собою пристрої, призначені для регулювання частоти обертання і моменту електродвигунів. Регулювання частоти обертання і моменту проводиться за рахунок зміни напруги, що підводиться до статора двигуна, і здійснюється зміною кута відкриття тиристорів. Такий спосіб управління електродвигуном отримав назву фазового управління. Цей спосіб є різновидом параметричного (амплітудного) управління.

Тиристорні регулятори напруги можуть виконуватися як із замкнутою, так і з розімкнутої системою регулювання. Регулятори з розімкненим системою не забезпечують задовільної якості процесу регулювання частоти обертання. Основне їх назначення - регулювання моменту для отримання потрібного режиму роботи приводу в динамічних процесах.

Тиристорні регулятори із замкнутою системою регулювання використовуються, як правило, з негативним зворотним зв'язком за швидкістю, що дозволяє мати достатньо жорсткі механічні характеристики приводу в зоні малих частот обертання.

Найбільш ефективно використання тиристорних регуляторів для регулювання частоти обертання і моменту асинхронних двигунів з фазним ротором.

Піч - пристрій для опалювання різних будов (будинок, бані та інше) або для отримання високої температури, необхідної в тому чи іншому технологічному процесі (випічка хліба, випал кераміки, термообробка металів, лабораторні дослідження).

Також сучасний світ немислимий без промислових печей різноманітної конструкції і призначення.

Піч, залежно від конструкції, може топитися твердим (дрова, деревне, кам'яне вугілля, торф), рідким (гас, мазут, нафта та ін.) Або газоподібним паливом (в основному, природний газ) або електрикою (електропечі).

Побутові печі на твердому паливі діляться на два види: печі з примусовим рухом газів (канальні) і печі з вільним рухом газів (ковпакові). Перші в свою чергу розрізняються по конфігурації димоходів (каналів): З послідовними каналами, протівоточная система (фінська, фінської системи протитоку), комбіновані та ін.

Індукційні печі призначені для розплавлення і перегріву сталі. Застосовується в ливарних цехах металургійних заводів, а також у цехах точного лиття та ремонтних цехах машинобудівних заводів для отримання сталевих виливків високої якості. Можлива плавка кольорових металів (бронзи, латуні, алюмінію) та їх сплавів в графітовому тиглі. Індукційна піч працює за принципом трансформатора, у якого первинної обмоткою є водоохолоджуваних індуктор, вторинної та одночасно навантаженням - що знаходиться в тиглі метал. Нагрів і розплавлення металу відбуваються за рахунок протікають в нім струмів, які виникають під дією електромагнітного поля, створюваного індуктором.



1. Піч, основні поняття

Промислові печі служать для одержання і використання тепла таким чином, щоб нагрівання виробів задовольняв певним технічним умовам при мінімальній вартості нагріву, віднесеного до одиниці продукції.

Тепло виходить шляхом спалювання палива або перетворення електричної енергії. Для отримання тепла може використовуватися також ядерна енергія (атомна енергія або енергія розщеплення ядра), проте до цих пір вона ще не застосовується в промислових печах. При виборі найбільш підходящого для даних умов джерела тепла необхідно знати як основні властивості різних видів палива, так (хоч і меншою мірою) та обладнання для його підготовки. У главі «Паливо та електрична енергія» повідомляються ці відомості, а також розглядається вартість одиниці тепла при використанні різних видів палива. Вартість тепла, звичайно, є тільки частиною загальної вартості нагріву.

Залежно від роду і властивостей палива для його спалювання потрібна різна кількість повітря і застосовується найрізноманітніше обладнання. У главі «Пристрої для спалювання палива і нагрівальні елементи» описано це обладнання, а також пристрої, що служать для перетворення електричної енергії в теплову. У цій же главі довелося торкнутися питання про прилади для регулювання температури і атмосфери в печі. Однак ця апаратура і принципи її пристрою заслуговують особливої ??уваги. Тому в розділі «Регулювання температури в печі» розглядається питання про регулювання температури. Глава «Регулювання пічної атмосфери» присвячена частково впливу пічної атмосфери на садку, а головним чином - регулюванню атмосфери в печі.

Вимога забезпечити мінімальну вартість нагріву одиниці продукції призвело до розвитку різноманітних пристосувань як по механізації роботи печі, включаючи способи переміщення садки, так і за методами ремонту. При застосуванні автоматичних пристроїв для подачі палива в піч і для регулювання його витрати (залежно від продуктивності) економиться праця. У розділі «Заходи щодо економії праці» детально розповідається про ці пристосуваннях і доповнюються їх опису, дані в попередніх розділах.

Хоча порівняння не завжди доречні, але, коли потрібно вибрати відповідне різних умов паливо та належну конструкцію печі, ці порівняння повинні бути зроблені. Маючи це на увазі, автор написав главу «Порівняння різних видів палива і типів печей» з метою дати критичне порівняння різних типів печей і палив (або електроенергії замість палива). Це порівняння базується на матеріалі всіх попередніх розділів, а також 1-го тому. Дано деякі приклади, які показують, якою мірою на вибір джерела тепла і типу печі впливають місцеві умови і специфічні для даної установки вимоги. Глава «Техніка безпеки» присвячена техніці безпеки при поводженні з паливом і використанні електричної енергії, а також попередження аварій через несправність механізмів.

2. Класифікація промислових печей

Класифікація режимів теплової роботи печей.

Піч може бути визначена як пристрій, в якому відбувається утворення тепла з будь-якого виду енергії і передача його нагрівається матеріалу. Нагрівання матеріалу переслідує різні технологічні цілі: плавлення, термічну обробку, нагрівання перед обробкою тиском, сушку і т. д, але у всіх випадках головними процесами, що визначають конструкцію і роботу печей різного технологічного призначення, є :. перетворення енергії в тепло і передача тепла матеріалу. Виключно велике різноманіття застосовуються в промисловості печей викликає необхідність їх класифікації. В основу класифікації має бути покладений процес або ознаку, найбільш істотно визначає роботу конструкцію печі.

Проф. М. А. Глінковим сформульовані основні положення загальної теорії теплової роботи печей, відповідно до якої всі печі поділяються на дві основні групи: печі-теплогенератори та печі-теплообмінники.

У печах-теплогенераторах виділення тепла відбувається в самому нагреваемом або розплавляється матеріалі за рахунок протікають у ньому екзотермічних хімічних реакцій або за рахунок підведення до нього електричної енергії. До них відносяться конвертери, індукційні печі і ті печі опору, в яких тепло виділяється в самому виробі при протіканні по ньому електричного струму. Зовнішній теплообмін, т. е. теплообмін з навколишнім середовищем, не грає в цих печах істотної ролі.

У печах-теплообмінниках тепло, що виділяється в печі, передається оброблюваному матеріалу. Залежно від способу передачі тепла режими роботи печей-теплообмінників розділяються і розглядаються за ознакою теплообміну в робочому просторі. Теплообмін є головним процесом, загальним для всієї цієї групи печей і визначальним їх продуктивність.

Зовнішній теплообмін, т. е. передача тепла до поверхні матеріалу, здійснюється або випромінюванням (що відповідає радіаційному режиму роботи), або конвекцією (конвективний режим роботи печей). Особливе місце займають печі, в яких відбувається нагрівання і плавлення сипучих матеріалів (вагранка) і де розділити передачу тепла випромінюванням і конвекцією неможливо. Теплообмін в таких печах виділяється в самостійний режим, званий шаровим. Як уже згадувалося, все піддаються нагріванню тіла можуть бути розділені на тонкі і масивні, причому заходом теплової масивності тіла, визначальною величину перепаду температур по його перетину, служить величина критерію Біо. Встановлено, однак, що визначальну роль при нагріванні тонких і масивних тіл відіграє зовнішній теплообмін, що дозволяє всі можливі режими роботи печей розділити на три групи :

1. Радіаційний режим зовнішнього теплообміну: для тонких тіл; для масивних тіл.

2. Конвективний режим зовнішнього теплообміну: для тонких тіл; для масивних тіл.

3. шарів режим зовнішнього теплообміну.

Подібний розподіл не виключає розгляду печей зі змішаним режимом; існують печі, в яких тепло частково підводиться до оброблюваного матеріалу ззовні (т. е. з робочого простору), а частково виділяється в ньому самому. У таких печах поєднуються риси печей-теплообмінників і печей-теплогенераторів. У більшій частині печей-теплообмінників теплообмін випромінюванням супроводжується передачею тепла за рахунок конвекції, причому частка конвективного теплообміну може бути порівняно велика, особливо при вимушеному русі газів. Відповідно в печах з конвективним режимом роботи в загальній передачі тепла завжди має місце деяка частка променистого теплообміну.

Проте в переважній більшості випадків можна виділити переважаючий процес: або процес тепловиділення, або процес теплообміну, в якому домінує той чи інший вид передачі тепла. Це дозволяє здійснити наведене вище поділ печей на печі-теплогенератори та печі-теплообмінники, а в печах-теплообмінниках виділити переважаючий спосіб передачі тепла і відповідно встановити режим теплової роботи.

Такий поділ є науково обгрунтованим, оскільки воно проводиться за головними ознаками, що характеризує роботу печей. Прийняте поділ печей дозволяє здійснити аналіз їх теплової роботи, встановити основні принципи розрахунку і намітити шляхи підвищення продуктивності.

3. Класифікація конструкцій печей

Класифікацію численних конструкцій печей доцільно проводити за ознакою того, від якого вона (Конструкція) залежать в найбільшій мірі. Таким ознакою є спосіб виділення тепла в робочому просторі печі (або в окремому опалювальному пристрої). Виходячи з цього, розрізняють дві великі групи печей: паливні та електричні.

У паливних печах хімічна енергія палива (твердого, рідкого чи газоподібного) при його спалюванні перетворюється в тепло. Спалювання палива здійснюється за допомогою паливоспалюючих пристроїв, конструкції яких є загальними для різних паливних печей і розглянуті тому в окремому розділі (гл. VI). Паливні печі, що застосовуються в машинобудуванні, відносяться до печей-теплообмінникам. Тепло, що виділяється при спалюванні палива, тим чи іншим чином передається до поверхні нагрівається матеріалу. Залежно від способу передачі тепла в паливних печах може здійснюватися переважно радіаційний або конвективний режим.

Так, якщо переважає передача тепла випромінюванням, то режим роботи печей буде радіаційним. До печей з радіаційним режимом роботи відносяться практично всі плавильні паливні печі (мартенівська піч, печі для плавки чавуну і кольорових металів), а також більша частина нагрівальних печей, використовуваних для нагріву чорних металів перед обробкою тиском і термічною обробкою.

Якщо переважає передача тепла конвекцією, то режим роботи печей відповідає конвективному. До печей з конвективним режимом відносяться деякі нагрівальні печі (для нагріву кольорових металів і сплавів), все сушильні установки, де в якості сушильного агента використовуються димові гази і повітря, а також ванні печі.

В електричних печах електроенергія перетворюється в тепло, яке передається нагрівається матеріалу. Відомий ряд методів перетворення електроенергії в теплову енергію, істотно різняться між собою і накладають відбиток на конструкцію печей і режим теплообміну в їхньому робочому просторі. Пристрої для перетворення електричної енергії в тепло тісно пов'язані з конструкцією печі і є зазвичай її невід'ємною частиною. Тому вони розглядаються в розділах, присвячених опису конструкцій відповідних електричних печей. Розрізняють електронно-променеві печі, дугові печі, індукційні печі і печі опору.

У електронно-променевих печах електрична енергія перетворюється на теплову за рахунок зіткнення електронного потоку, прискореного у вакуумі, з поверхнею твердого тіла. Ці печі застосовуються в основному для плавлення особливо чистих тугоплавких металів.

У дугових печах електрична енергія перетворюється в тепло в дузі, палаючої в газовому середовищі або у вакуумі. Дугового розряд в печах прямої дії (з залежною дугою) протікає між електродами і самим нагрівається металом. Ці печі використовуються для виплавки і розплавлення сталі і чавуну. У печах непрямого дії (з незалежною дугою) розряд протікає між електродами на деякій відстані від металу і тепло передається до його поверхні за рахунок випромінювання. Печі цього типу застосовуються в основному для плавлення кольорових металів. У дугових печах переважає передача тепла випромінюванням розплавляють матеріалу від дуги. Ці печі відносяться до печей-теплообмінникам з радіаційним режимом теплової роботи.

В індукційних печах електрична енергія перетворюється в тепло в твердих або рідких тілах, поміщених в змінне магнітне поле, за рахунок виникнення в них вихрових струмів (у металах) або за рахунок діелектричних втрат. Індукційні печі і установки високої частоти без сердечника застосовуються для плавлення сталі, чавуну і кольорових металів, для поверхневої термічної обробки сталевих виробів, а також для нагріву діелектриків (сушка т. В. Ч.). Індукційні печі промислової частоти зі сталевим сердечником використовуються для плавлення кольорових металів і нагрівання виробів кільцеподібної форми. У цих печах тепло виділяється в самому оброблюваному матеріалі, і вони відносяться до печей-теплогенератора.

У печах опору електрична енергія перетворюється на теплову при протіканні струму через провідники, безпосередньо включені в електричний ланцюг. Ці печі діляться на дві групи.

Печі прямої дії, де саме виріб, що нагрівається служить опором, включающимся в електричний ланцюг, і нагрівається протікає через нього струмом. Ці печі є печами-теплогенераторами, і зовнішній теплообмін в них практично відсутній.

Печі непрямого дії - це печі, де тепло виділяється в спеціальних нагрівальних елементах і від них передається нагрівається матеріалу випромінюванням або конвекцією. Ці печі є печами-теплообмінниками.

Відповідно до цього печі опору побічної дії можуть бути розділені на печі з переважно радіаційним або конвективним режимом теплової роботи.

До печей, в яких здійснюється переважно радіаційний режим теплообміну, відносяться печі для плавлення легких металів і сплавів і нагрівальні печі, використовувані для самих різних цілей при нагріванні оброблюваного матеріалу до температури понад 900-1000 ° К.

До цієї групи печей можуть бути віднесені також сушильні установки з інфрачервоними випромінювачами (лампами розжарювання).

До печей з переважно конвективним режимом роботи відносяться низькотемпературні нагрівальні печі (з робочою температурою до 800-900 ° К), де частка променистого теплообміну невелика, а також ванні печі.

У паливних і в електричних печах температура може змінюватися не тільки в часі, але і по довжині печі. Печі, температура яких не змінюється в часі, отримали назву печей безперервної дії, а печі з мінливих у часі температурою називаються печами періодичної дії. У печах періодичної дії нагрівання матеріалу відбувається одночасно з розігрівом футеровки, яка акумулює тепло. У цьому випадку потрібне додаткове кількість тепла на нагрів кладки в порівнянні з печами безперервної дії. Печі періодичної дії мають зазвичай більш-менш постійну температуру по всьому об'єму робочого простору і називаються часто камерними печами.

Камерний принцип використовується також і в деяких печах безперервної дії: температура печей залишається незмінною не тільки по довжині робочого простору, але і в часі.

Температура печі безперервної дії, що не змінюючись з плином часу в кожній її точці, може змінюватися по довжині печі. При цьому оброблювані вироби, переміщаючись по поду печі, потрапляють в зони з різною температурою. Такі печі отримали назву методичних печей.

Залежно від проведеного технологічного процесу в печах безперервної дії здійснюється або нагрів виробів до заданої температури, або нагрів і витримка при цій температурі, а іноді і уповільнене охолодження. Тому, як правило, ці печі складаються з декількох теплових зон. Довжина зони витримки залежить від тривалості витримки. У гартівних печах зона витримки невелика, так як вона служить тільки для вирівнювання температури по перетину нагріваються виробів. При відпалі, що вимагає певної тривалості витримки і повільного охолодження металу, за зоною витримки слід зона уповільненої охолодження. Залежно від допустимої швидкості охолодження вона виконується або теплоизолированной, або водоохлаждаемой.

Особливе місце займають шахтні (плавильні) печі, в яких здійснюється шарової режим теплообміну. Кускові матеріали в цих печах розташовуються по всьому об'єму робочого простору щільним шаром і переміщаються під дією сили тяжіння. Гази рухаються назустріч твердому матеріалу - знизу вгору. До шахтним печам такого типу відноситься вагранка, конструкція і робота якої розглянуті в окремому розділі.

4. Розрахунок тепловтрат

Тепловтрати - це кількість теплоти, що втрачається їм через огороджувальні конструкції (стіни, вікна, стелі і т.д.). Вони залежать від конструкції, товщини і теплоізоляційних властивостей матеріалу зовнішніх стін, підлог, стель, вікон і дверей будівлі, їх площі, а також, температури зовнішнього повітря (приймають рівною середній температурі найбільш холодної п'ятиденки в році).

Точний розрахунок тепловтрат вимагає великої кількості вихідних даних, що враховують всі особливості приміщення. Для спрощеного ж підрахунку можна використовувати формулу:

- Для кутових кімнат (для кімнат з двома зовнішніми кутами вводиться коефіцієнт - 1,1):

Q = 125f/Ро;

- Для не кутових:

Q = 80f / Ро;

Де: Q -тепловитрати приміщення, Вт (ккал / ч);

125 і 80 - коефіцієнти, отримані на підставі численних розрахунків тепловтрат;

е - площа кімнати, м2. Якщо висота приміщення більше 2,5 м, то значення тепловтрат збільшують на 10%. Для районів з середньою температурою зовнішнього повітря -10 ... -20 градусів С вводять поправочний коефіцієнт - 0,85, а з температурою вище -10 град.С - 0,75;

Ро - термічний опір теплопередачі огороджувальних конструкцій (стін, стелі, підлоги, вікон, дверей), м2чоС / ккал;

Величина термічного опору огороджувальних конструкцій залежить від теплоізоляційних властивостей матеріалів, з яких вони споруджені або виготовлені і можуть бути визначені за довідковій літературі або з інших джерел.

Вибір печі за тепловтратами

Визначивши теплові втрати приміщення, підбирають для нього найбільш підходящу опалювальну конструкцію за відомою тепловіддачі.

Для печей, у яких вона невідома, розраховують повну тепловіддачу за 1:00 по наближеному способу. Для цього визначають площа її бічних стінок, включаючи топливник. Потім обчислюють площа верхньої її горизонтальної частини (перекриші), якщо вона не закрита з боків. Площа бічних стінок множать на середній коефіцієнт тепловіддачі, який складає:

- Для тонкостінних печей масою до 1000 кг - 520 ... 640 Вт / м2 (450 - 550 ккал / м2);

- Для товстостінних конструкцій в штукатурці або металевому футлярі - 460 ... 580 Вт / м2 (400 - 500 ккал / м2);

- Для товстостінних кахельних і тонкостінних конструкцій (масою 1000 кг і більше) -500 ... 700 Вт / м2 (500 - 600 ккал / м2).

Площа перекриші множать на середній коефіцієнт тепловіддачі, помножений на 0,5. Отриману, в результаті обчислень, тепловіддачу бічній поверхні і перекриші підсумовують, що і становитиме повну тепловіддачу печі за 1:00

5. ТРН (тиристорний регулятор напруги)

Пристрій і принцип дії тиристорного регулятора

Тиристорний регулятор - пристрій призначений для зміни чинного напруги, потужності або струму в навантаженні. Ці вироби широко застосовуються на виробництві в самих різних секторах економіки: металургії, хімічної та харчової промисловості та ін.

Тиристорний регулятор складається з двох частин - силовий і керуюча.

Силова частина - це пара зустрічно-паралельних тиристорів (іноді сімісторов) включених в розрив між фазою і навантаженням. Якщо тиристорних регулятор - трифазний, то відповідно, таких пар - трьох на кожну фазу. У сучасних регуляторах використовуються як правило тиристори модульного типу - вони найбільш технологічні у виробництві та ремонті і невеликі за габаритами. У більш "древніх" пристроях можна виявити тиристори таблеткового або штирьевих типу.

Керуюча частина - дуже схожа на систему управління керованого випрямляча - це власне плати, які управляють тиристорами. Як правило, всі сучасні плати йдуть з мікропроцесором. У кожного тиристорного регулятора є система синхронізації з мережею живлення. Вона необхідна для математичних обчислень - адже щоб коректно управляти тиристорами, мікропроцесору необхідно в потрібний момент часу подавати на тиристор керуючий сигнал, а щоб це робити правильно йому (процесору) потрібно розраховувати час затримки відмикання щодо початку періоду мережевої напруги.

Тепер поговоримо трохи про принципі дії. Тиристорний регулятор може працювати в одному з двох режимів - фазо-імпульсний або режим пропуску періодів (релейний).

При фазо-імпульсному способі вихідна напруга змінюється за рахунок зміни інтервалу провідності тиристора в межах періоду мережевої напруги. Тобто при цьому способі регулювання тиристори вмикаються і вимикаються 100 разів на секунду - кожен напівперіод. Такий спосіб дозволяє регулювати напругу безперервно і точно, що важливо для малоінерційних навантажень, які швидко нагріваються і остигають.

Метод пропуску періодів полягає в тому, що тиристори деяке ціле число періодів включені, а потім знову ж таки на деяке число періодів вимикаються. При цьому є пауза в живленні навантаження, що не завжди буває типово. Однак, у цього способу є дуже позитивна риса - тиристорний регулятор потужності при цьому практично не створює перешкод в мережі, оскільки комутація (включення) тиристорів здійснюється в момент переходу напруги через нуль, тобто форма струму навантаження не спотворюється і залишається синусоїдальної.

Рис. 2.1 - Тиристорний регулятор потужності освітлювальної лампи

Рис. 2.2 - Тиристор

У регуляторі, схема якого показана на рис. 2.3, використані два тиристора, що відкриваються один у позитивний, а інший - в негативний полуперноди мережевої напруги. Чинне напруга на навантаженні Rн регулюють змінним резистором R3.



Рис. 2.3 - Схема з двома тиристорами

Принцип роботи тиристорного регулятора напруги пояснює рис. 2.4. На виході випрямляча (точка з'єднання катодів діодів на рис. 1) виходять імпульси напруги (нижня полуволна синусоїди "вивернута" вгору), позначені Uвипр. Частота пульсацій Fп на виході двухполупериодного випрямляча дорівнює подвоєній частоті мережі, т. е. 100Hz при живленні від мережі 50 Гц. Схема управління подає на керуючий електрод тиристора імпульси струму (або світла якщо застосовано оптотиристор) з певною затримкою tз щодо початку періоду пульсацій, т. е. того моменту, коли напруга випрямляча Uвипр стає рівним нулю.

Рис. 2.4 - Принцип роботи тиристорного регулятора напруги

Регулятор, схема якого показана на рис. 2.5, управляється автоматично сигналом Uynp. У регуляторі використані два тиристора - тринистор Д5 і динистор д7. Тріністор відкривається імпульсами, які формуються ланцюжком, що складається з діністора Д7 і конденсатора С1. На початку кожного напівперіоду тринистор і динистор закриті і конденсатор С1 заряджається струмом колектора транзистора Т1. Коли напруга на конденсаторі досягне порога відкривання діністора, він відкриється і конденсатор швидко розрядиться через резистор R2 і первинну обмотку трансформатора ТР1. Імпульс струму з вторинної обмотки трансформатора відкриє тріністор. При цьому керуючий пристрій буде знеструмлено (так як падіння напруги на відкритому тріністоре дуже мало), динистор закриється. По закінченні напівперіоду тріннстор вимкнеться і з початком наступного напівперіоду почнеться новий цикл роботи регулятора.

Рис. 2.5 - Регулятор автоматично сигналом Uynp

У цьому випадку напруга на навантаженні Uн також буде найбільшим, приблизно таким же, як якби тиристорного регулятора в схемі не було (нехтуємо падінням напруги на відкритому тиристорі).

6. Характеристика роботи схеми ТРН

Тут ми і стикаємося з проблемою. Припустимо, що ми хочемо регулювати напругу на навантаженні майже від нуля до найбільшого значення, яке можна отримати від наявного силового трансформатора. Для цього з урахуванням зроблених раніше допущення потрібно подавати на тиристор запускають імпульси ТОЧНО в момент, коли Uвипр проходить через максимум, т. е. tз = Tп / 2. З урахуванням того, що тиристор відкривається не моментально, а підзарядка конденсатора фільтра CФ також вимагає деякого часу, запускає імпульс потрібно подати кілька РАНІШЕ половини періоду пульсацій, т. е. tз <Tп / 2. Проблема в тому, що по-перше складно сказати наскільки раніше, т. к. це залежить від таких причин, які при розрахунку точно врахувати складно, наприклад, часу включення даного екземпляра тиристора або повного (з урахуванням індуктивностей) вихідного опору силового трансформатора. По-друге, навіть якщо зробити розрахунок і регулювання схеми абсолютно точно, час затримки включення tз, частота мережі, а значить, частота і період пульсацій Tп, час включення тиристора та інші параметри з часом можуть змінитися. Тому для того щоб отримати найбільшу напругу на навантаженні Uн виникає бажання включати тиристор набагато раніше половини періоду пульсацій.

Припустимо, що так ми і вчинили, т. е. встановили час затримки tз набагато меншу Тп / 2. Графіки, що характеризують роботу схеми в цьому випадку наведено на рис. 2.6. Зауважимо, що якщо тиристор відкриється раніше половини напівперіоду, він буде залишатися у відкритому стані поки не закінчиться процес заряду конденсатора фільтра CФ (див. Перший імпульс на рис. 2.6).

Рис. 2.6 - Характеристика роботи схеми



Виявляється, що при малому часу затримки tз можливе виникнення коливань вихідної напруги регулятора. Вони виникають в тому випадку, якщо в момент подачі на тиристор запускає імпульсу напруга на навантаженні Uн виявляється більше напруги на виході випрямляча Uвипр. У цьому випадку тиристор опиняється під зворотною напругою і не може відкритися під дією запускає імпульсу. Один або декілька запускають імпульсів можуть бути пропущені (див. Другий імпульс на рис. 4). Наступне включення тиристора відбудеться коли конденсатор фільтра розрядиться і в момент подачі керуючого імпульсу тиристор буде перебувати під прямою напругою.

Ймовірно, найбільш небезпечним є випадок, коли виявляється пропущений кожен другий імпульс. У цьому випадку через обмотку силового трансформатора буде проходити постійний струм, під дією якого трансформатор може вийти з ладу.

7. Схема ТРН (піч - об'єкт інерційний)

Рис. 3.1- Схема ТРН (піч - об'єкт інерційний)



Завдання:

1. Побудувати схему в програмному пакеті Матлаб

2. Виміряти активну і реактивну напруги

3. Позбавитися гармонік

8. Моделювання печі у програмному пакеті MatLab

Рис. 4.1 - Модель печі у Matlab

Склад моделі печі:

1. Джерело живлення

2. Кут управління

3. СІФУ

4. Тиристори (ТРН)

5. Блок вимірювання струмів і напруг

6. Навантаження

7. Осцилограф

8. Блок виміру споживаної активної та реактивної потужності

9. Заземлення

Після моделювання видно, що на активному навантаженні на виході синусоїда неправильної форми, і що саме ТРН вплинув на це :

Рис. 4.2 - Графік струму та напруги на навантаженні (гармоніки)

Рис. 4.3 - Графік споживання активної і реактивної потужності (гармоніки)

В СІФУ стоїть 0 на блоці подачі імпульсів:

Рис. 4.4 - СІФУ

Для того, щоб явні гармоніки зникли нам необхідно на блок імпульсів подати їх N-ну кількість, оскільки піч - об'єкт інерційний:

Рис. 4.5 - зміна частоти пульсації в СІФУ

Рис. 4.6 - Зміна показників в блоці виміру споживаної активної та реактивної потужності

Після зміни амплітуди імпульсів маємо:

Рис. 4.7 - Графік струму та напруги на навантаженні (без гармонік)



Рис. 4.8 - Графік споживання активної і реактивної потужності (без гармонік)



Висновки

При активному навантаженні ТРН крива струму в навантаженні буде повторювати криву напруги на ній, а при активно-індуктивному характері навантаження буде від неї відрізнятися. Форма напруги на навантаженні є несинусоїдальної. Несинусоїдальну напругу можна представити як сукупність декількох синусоїдальних напруг (гармонік). Частота зміни першої з них (основної гармоніки) дорівнює частоті живлячої напруги, а частоти інших гармонік більше, ніж першої.

Закриття тиристорів в непровідний напівперіод відбувається за рахунок напруги мережі (так звана природна комутація тиристорів), що дозволяє використовувати в схемах ТРН найбільш прості, надійні і дешеві одноопераційні тиристори.

У схемах ТРН замість однієї пари зустрічно-паралельно включених тиристорів може застосовуватися напівпровідниковий прилад - симистор, що забезпечує протікання струму в навантаженні в обидва на півперіоди живлячої напруги і має такий же принцип дії, що і тиристор. Його застосування скорочує число електронних приладів вдвічі і спрощує схему СІФУ, хоча він і менш надійний в роботі.



Список використаної літератури

1. Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисциплін «Перетворювачі енергії в електротранспорті», «Керовані перетворювачі автоматизованих електроприводів», «Статичні перетворювачі енергоємних установок». Сінолиций А. П. , Філіпп Ю. Б., Кольсун В. А. - Кривий Ріг, 2011. - 100 с.

2. Комплектные тиристорные электроприводы. Еверзов И.Х., Горобец А.С., Мошкович Б.И., Перельмутер В.М., Яновский Л.А.-Москва: Энергоатомиздат, 1988.- 313 с.

3. Мощные полупроводниковые приборы. Тиристоры. Замятин В.Я., Кондратьев Б.В., Петухов В.М.-Москва: Радио и связь, 1987.-576 с.

4. Преобразовательная техника. Руденко В.С., Сенько В.И., Чиженко И.М.- 2-е изд., перераб. и доп.- Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1983.- 431 с.

5. Графическое оформление электрических схем по ЕСКД: Справ./Сост.: С.Т. Усатенко, М.В. Терехова; Предисл. и науч. ред. М.С. Хойнацкого. - К.: ЛВК, 2003. - 216 с.

6. ГОСТ 2825-67 С. 1.

Размещено на Allbest.ru