Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Контрольная работа - Проектирование неуправляемого выпрямителя - файл 1.doc


Контрольная работа - Проектирование неуправляемого выпрямителя
скачать (720.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc721kb.26.11.2011 10:39скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Вологодский государственный технический университет»
Факультет электроэнергетический

Кафедра электроснабжения

Дисциплина ОСПТ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Проектирование неуправляемого выпрямителя

Вариант 30
Выполнил студент группы ЭС-52 Смирнов А.С.
Проверил Мищенко Д. Н.

Подпись, дата

Вологда

2008

Содержание


Содержание 2

1. Исходные данные 3

2. Решение 4

2.1. Определение среднего номинального выпрямленного тока, сопротивления нагрузки, коэффициента сглаживания фильтра 4

2.2. Расчет и выбор элементов фильтра 5

2.3. Выбор диодов 6

2.4 Расчет трансформатора 7

2.5. Расчет токов короткого замыкания 12

2.6. Расчет демпфирующих RC – цепей 14

2.7. Выбор защитной аппаратуры 15

2.8. Разработка электрической принципиальной схемы преобразователя 16

2.9. Построение временных диаграмм работы преобразователя 16

^

1. Исходные данные


Номинальное напряжение питающей сети U1H = 380 В;

Номинальное выпрямленное напряжение Ud = 220 В;

Номинальная мощность выпрямителя Pd = 7 кВт;

Схема – однофазная, мостовая;

Коэффициент пульсаций на выходе преобразователя Кп.вых. = 2,5 %;

Частота питающей сети f = 50 Гц;

^

2. Решение

2.1. Определение среднего номинального выпрямленного тока, сопротивления нагрузки, коэффициента сглаживания фильтра


1) Средний номинальный выпрямленный ток определяется по формуле (2.1)
. (2.1)
2) Сопротивление нагрузки определяется по формуле (2.2)
. (2.2)
3) Коэффициент сглаживания фильтра определяется по формуле (2.3)
. (2.3)
По вышеприведенным формулам находим значения параметров.

Средний номинальный выпрямленный ток:

.

Сопротивление нагрузки:

.

Коэффициент сглаживания:

.
^

2.2. Расчет и выбор элементов фильтра


Для выпрямителей большой и средней мощности при большом коэффициенте сглаживания обычно используют LC – фильтр.
, (2.4)
где - пульсность схемы.
.
Минимальная индуктивность фильтра:
, (2.5)
.
Проверка по условию отсутствия резонанса:
, (2.6)
.
Условие выполняется.

Выбираем дроссель Д269 с последовательным соединением обмоток, и делаем каскад из 10-ти последовательно соединенных дросселей. Параметры дросселя:

1) индуктивность LR = 0,6 мГн;

2) номинальный ток намагничивания IНам = 35 А;

3) максимальное переменное напряжение Uмакс = 0,432 В;

4) сопротивление обмоток RR = 5,2 мОм.

В этом случае:

.
, , .
Рассчитаем величину емкости фильтра по формуле (2.7)
, (2.7)
.
Выбираем конденсаторы К50-18 (3 шт.) и соединяем их параллельно.

,
, .
^

2.3. Выбор диодов


Напряжение на входе фильтра определяется по формуле (2.8)
, (2.8)

.
Обратное напряжение на диодах в однофазной мостовой схеме определяется как
, (2.9)
, .
Средний ток диода
, (2.10)
.

Выбираем диоды Д161 – 200 – 5 с охладителем типа О171 – 80. Характеристики:

1) IFAV (охл. О171 – 80) =100 А > IСР.VD = 15,91 А;

2) URRM = 500 (5 класс) > UОБР.МАКС = 345,7 В;

3) IFSM = 5,5 кА > iу = 0,54 кА (ударный ток рассчитан далее);

4) QRR = 400 мкКл
^

2.4 Расчет трансформатора


Напряжение вторичной обмотки для однофазной мостовой схемы определяется по выражению (2.11)
, (2.11)
.
Мощность трансформатора
, (2.12)

Диаметр стержня магнитопровода трансформатора определяется по формуле (2.13)
, (2.13)

где - мощность фазы, ;

- постоянная, рекомендуется принимать значение в промежутке [1,5;2]

- размер окна, ,

где - коэффициент заполнения по меди;

- зазор между первичной и вторичной обмотками (для улучшения условий охлаждения первичной обмотки);

;

- коэффициент Роговского, ;

- частота питающей сети,

- реактивная составляющая напряжения короткого замыкания трансформатора, принимается равным 4 ÷ 5%;

- индукция в стержне сердечника, для тонколистовой холоднокатаной стали 1,45 Тл;

- коэффициент заполнения стали, 0,92 ÷ 0,95.

.
Активное сечение стержня:
, (2.14)
.

Определим ЭДС витка обмотки трансформатора по формуле (2.15)
, (2.15)
.

Число витков первичной обмотки:

, (2.17)
. Принимаем .

Число витков вторичной обмотки:
, (2.18)

. Принимаем .

Токи первичной и вторичной обмоток для однофазной мостовой схемы определяются из выражений (2.19) и (2.20)

, (2.19)
, (2.20)
, .
Сечения проводов первичной и вторичной обмоток:

, (2.21)
, (2.22)
, .
Выбираем провод марки ПБД (медный с двойной бумажной изоляцией) сечением:

- первичная обмотка –

- вторичная обмотка –

Толщина изоляции провода 0,3 мм

Примем длину стержня

Число витков в слое:

- первичной обмотки
, принимаем
- вторичной обмотки
, принимаем
Число слоев первичной обмотки , а вторичной

Средняя длина витка первичной обмотки находится из выражения (2.23)
, (2.23)
где находится из выражения

где - толщина изоляции каркаса, 5 мм.
.
Тогда длина провода первичной обмотки составит
, (2.24)
.
Аналогично для вторичной обмотки:
, (2.25)

.
, (2.26)
.
Определим активное и реактивное сопротивление трансформатора преобразователя
,
Сопротивления трансформатора приведены к напряжению вторичной обмотки.
^

2.5. Расчет токов короткого замыкания


Этот пункт выполняется для проверки способности диодов и защитного аппарата выдерживать воздействия токов короткого замыкания. Для проведения расчета зададимся мощностью трансформатора и длиной кабельной линии, питающей преобразователь. Расчетная схема представлена на рис. 2.1



Рис. 2.1 – Расчетная схема (а) и схема замещения (б)
Мощность трансформатора Т1 примем равной 400 кВ·А. Кабель питания преобразователя выбирается по условию

Определим параметры кабеля в схеме замещения:


где и - удельное активное и реактивное сопротивление кабеля
Расчет токов коротких замыканий ведем в именованных единицах (мОм).

Определим ток трехфазного КЗ в точке К1:

Ток КЗ в точке К2 (за диодами моста) является междуфазным на вторичном напряжении трансформатора. Поэтому, с учетом коэффициента трансформации, он определяется

Ударный ток .
^

2.6. Расчет демпфирующих RC – цепей


RC – цепи подключаются параллельно каждому диоду схемы и служат для ограничения амплитуды восстанавливающегося напряжения в переходных режимах. Расчет параметров этих цепей выполняется следующим образом:

1) Рассчитывается допустимый коэффициент перенапряжений:


2) Определяем минимальную относительную емкость. .

3) Рассчитывается величина емкости RC – цепи:

Выбираем конденсатор МБГЧ – 1 – 4 мкФ – 500 В.

4) Рассчитывается активное сопротивление RC – цепи:


где - собственная частота контура,


Тогда .

Выбираем резистор ППБ-3, 4,7 Ом.
^

2.7. Выбор защитной аппаратуры


Для защиты преобразователя от перегрузок и КЗ выбираем автоматический выключатель ВА – 51 – 31 с термическим и электромагнитным расцепителем. Условия выбора:

1) ;

2) ;

3) ;

4) ,



Под пиковым током в данном случае понимается максимальный бросок тока намагничивания трансформатора

5)

6)

Все условия выполняются. Автоматический выключатель устанавливается на вводе преобразователя.

Устанавливать защиту на стороне выпрямленного напряжения не требуется.
^

2.8. Разработка электрической принципиальной схемы преобразователя


Электрическая принципиальная схема представлена на рисунке 2.2



Рис. 2.2 – Электрическая принципиальная схема преобразователя

^

2.9. Построение временных диаграмм работы преобразователя


Диаграммы токов и напряжений строятся в масштабе по осям ординат и абсцисс.

1)

2) без фильтра.

с фильтром. При этом амплитуда переменной составляющей

3) без фильтра.

с фильтром.

4) .

5) - напряжение и ток в фазе вторичной обмотки трансформатора.


Рис. 2.3 – Временные диаграммы преобразователя


Скачать файл (720.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru