Силовая электроника
Определение среднего номинального выпрямленного тока, сопротивления нагрузки, коэффициента сглаживания фильтра. Расчет токов короткого замыкания. Разработка электрической принципиальной схемы преобразователя. Расчет и выбор элементов фильтра и диодов.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.01.2013 |
| Размер файла | 399,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- 1. Исходные данные
- 2. Решение
- 2.1. Определение среднего номинального выпрямленного тока, сопротивления нагрузки, коэффициента сглаживания фильтра
- 2.2. Расчет и выбор элементов фильтра
- 2.3. Выбор диодов
- 2.4 Расчет трансформатора
- 2.5. Расчет токов короткого замыкания
- 2.6. Расчет демпфирующих RC - цепей
- 2.7. Выбор защитной аппаратуры
- 2.8. Разработка электрической принципиальной схемы преобразователя
- 2.9. Построение временных диаграмм работы преобразователя
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?f - угловая частота питающей сети
, (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. замыкание ток преобразователь диод
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
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Выбор структурной схемы и принципиальной схемы распределительного устройства. Расчет токов короткого замыкания. Выбор и проверка коммутационных аппаратов, измерительных трансформаторов тока и напряжения, комплектных токопроводов генераторного напряжения.
курсовая работа [642,4 K], добавлен 21.06.2014Разработка главной электрической схемы КЭС. Расчет тока однофазного и трехфазного короткого замыкания и ударных токов. Выбор выключателей для генераторной цепи, шин, разъединителей, токопроводов. Выбор электрических схем РУ повышенных напряжений.
курсовая работа [6,6 M], добавлен 10.10.2012Выбор структурной схемы (число, тип и мощность трансформаторов связи), расчет токов короткого замыкания. Общие сведения о релейной защите подстанции и принципы ее формирования. Разработка фильтра напряжения обратной последовательности, его схема.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 08.07.2012Составление схемы замещения элементов системы. Расчёт ударного тока трёхфазного короткого замыкания. Определение коэффициентов токораспределения. Дополнительное сопротивление для однофазного замыкания. Построение векторных диаграмм токов и напряжений.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 26.04.2014Расчет ударного и полного тока при трехфазном коротком замыкании. Составление схемы замещения элементов электроэнергетической системы. Расчет токов при несимметричных коротких замыканиях. Построение векторных диаграмм токов и напряжений в точке замыкания.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 13.02.2013Выбор параметров элементов электрической системы. Расчет симметричного и несимметричного короткого замыкания в заданной точке. Определение параметров схем замещения: значение ударного тока короткого замыкания, периодическая и апериодическая составляющие.
курсовая работа [736,3 K], добавлен 17.02.2013Расчет аналитическим способом сверхпереходного и ударного токов трехфазного короткого замыкания, используя точное и приближенное приведение элементов схемы замещения в именованных единицах. Определение периодической составляющей короткого замыкания.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 21.08.2012Выбор главной электрической схемы и основного оборудования. Расчет параметров элементов схемы, токов короткого замыкания. Преобразование схемы замещения к простейшему виду. Определение коэффициентов токораспределения в ветвях. Выбор сечения кабеля.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 09.12.2014Определение мощности потребителей. Составление схемы замещения прямой последовательности. Определение тока однофазного короткого замыкания. Выбор изоляторов, измерительных трансформаторов. Расчет сопротивлений и тока трехфазного короткого замыкания.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 09.08.2015Расчет токов короткого замыкания и сопротивлений элементов схемы. Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения. Расчет дифференциальной, газовой и резервной защиты. Основные причины возникновения короткого замыкания. Расчет защиты от перегрузки.
реферат [537,9 K], добавлен 23.08.2012
