Расчет выпрямителя и фильтра

Размещено на http://allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФГБОУ ВПО НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Инженерный институт

Кафедра электрификации и автоматизации сельского хозяйства

Курсовая работа

По дисциплине “Силовая электроника”

Выполнил: студент гр. 3307

Гридюшко Е.М.

Проверила: Зиновьев Г.С.

Новосибирск 2013



Содержание

1. Выбор схемы выпрямителя

2. Построение диаграммы токов и напряжений

3. Электрический расчет схемы и выбор тиристора, трансформатора, сглаживающего реактора

3.1 Оценка элементов идеального выпрямителя

3.2 Расчет выпрямителя с учетом реальных параметров элементов схемы

4. Расчет и построение характеристик: внешней, регулировочной, КПД, коэффициент мощности

4.1 Внешняя характеристика

4.2 Регулировочные характеристики

4.3 Характеристика КПД

4.4 Характеристика коэффициента мощности

5. Оценка массы, габаритных показателей выпрямителя

Выводы

Список используемой литературы



1. Выбор схемы выпрямителя



2. Построение диаграммы токов и напряжений

С учетом: б?0; г?0; Xd=?.



3. Электрический расчет схемы и выбор тиристора, трансформатора, сглаживающего реактора

3.1 Оценка элементов идеального выпрямителя

1) номинальное выпрямленное напряжение.

Ud_н=*U₂== ==102,5В;

Коэффициент трансформации входного трансформатора

К_т===3,7.

2) Средний анодный ток вентиля

I_a===333A.

3) Действующий анодный ток вентиля

I_ad===578,03A

4) Максимальный анодный ток вентиля

I_{a max}=I_d=1000 А



5) Максимальное выходное напряжение

U_{b max}=рUd_н =3,14*120=376,8 B

Выбираем тиристор по среднему значению анодного тока с учетом того, что здесь коэффициент амплитуды К_а = 3. Это тиристор Т-150-630 8класс, имеющий следующие параметры: I_a = 630 А; ; ; М=0,93 кг; а = 80 мм; b = 70 мм; l = 260мм

ДU₀=1B

6) I₁===213,6 A

7) I₂=I_ad=578,03 A

8) Мощность вторичных обмоток

S₂=3U₂*I₂=3*120,5*578,03=208,9 кВА

9) Мощность первичных обмоток

S₁=3U₁*I₁=3*380*213,6=243,5 кВА

6) Типовая мощность

S_T=

Выбираем трансформатор из справочника с большей мощностью: ТСЗ - 250 имеем следующие параметры: U_k%=3,5%

Потери холостого хода: ДP_xx=140 Вт;

Потери короткого замыкания: Д P_кз=610 Вт;

Масса трансформатора М = 1250 кг.

Размеры: L = 1035 мм; В = 700 мм; Н = 1215 мм;

3.2 Расчет выпрямителя с учетом реальных параметров элементов схемы

Внешняя характеристика

Уравнение внешней характеристики:



Обобщенное уравнение внешней характеристики

Активное сопротивление обмоток трансформатора

Реактивное сопротивление рассеивания обмоток трансформатора

X_a=

Сопротивление фильтра

R_ф =

Потери напряжения внутри выпрямителя

-.

Расчет с U_d0=142B



1) Номинальное выпрямленное напряжение

Ud_н=*U₂= ==87В; -.

Коэффициент трансформации входного трансформатора

К_т===3,13

2) Средний анодный ток вентиля

I_a===333 A

3) Действующий анодный ток вентиля

I_ad===578,03A

4) Максимальный анодный ток вентиля

I_{a max}=I_d=1000

5) максимальное выходное напряжение

U_{b max}=рUd_н =3,14*87=273,18B

Выбираем тиристор по среднему значению анодного тока с учетом того, что здесь коэффициент амплитуды К_а = 3.

Это тиристор Т-250 8 класс, имеющий следующие параметры:

I_a = 333А; ; ; М=0,6 кг; а = 80 мм; b = 70 мм; l = 260мм

ДU₀=1B

6) I₁===235A

7)I₂=I_ad=578,03 A

8) Мощность вторичных обмоток

S₂=3U₂*I₂=3*121*578,03=208 кВА

9) Мощность первичных обмоток

S₁=3U₁*I₁=3*380*v2/3*I_d/К_т=144 кВА

6) Типовая мощность

S_T=

По результатам уточняем выбор трансформатора .

Выбираем трансформатор из справочника с большей мощностью: ТСЗ - 250 имеем следующие параметры: U_k%=3,5%

Потери холостого хода: ДP_xx=900 Вт;

Потери короткого замыкания: Д P_кз=2870 Вт;

Масса трансформатора М = 1250 кг.

Размеры: L = 1035 мм; В = 700 мм; Н = 1215 мм;



б_max=arccos0,36=72^°

По справочным данным выбираем сглаживающий реактор РСОС-10 I_ном=600А, L_ном=0,00007 Гн, R=275мкОм, D=242мм, H=316мм, V=210,0298мм², М_кг=38 кг, габаритные параметры заменяем т.к Э_р<Э_таб I_ном=600А, L_ном=0,000035 Гн, R=140мкОм, D=142мм, H=158 мм, V=105,56мм², М_кг=18 кг



4. Расчет и построение характеристик: внешней, регулировочной, КПД, коэффициент мощности

4.1 Внешняя характеристика

4.2 Регулировочные характеристики

				60°	70°
	1	0,87	0,707	0,5	0,34
	142	123,5	100,3	71	48,5
	120	81,5	58,3	29	12

4.3 Характеристика КПД



=200*70=14000 Вт

- сопротивление фильтра.

· Расчет на Id = 70 А:

Потери активной мощности в вентилях:

.

- потери активной мощности в сглаживающем реакторе.

- общие потери мощности внутри выпрямителя.

- начальная мощность.

- КПД выпрямителя.

· Расчет на Id = 60 А:

- средний анодный ток вентиля.

- действующий анодный ток вентиля.

Потери активной мощности в вентилях:

;

.

- потери мощности в трансформаторе на медь.

- потери активной мощности в сглаживающем реакторе.

- общие потери мощности внутри выпрямителя.

- начальная мощность.

- КПД выпрямителя.

· Расчет на Id = 50 А

- средний анодный ток вентиля.

- действующий анодный ток вентиля.

Потери активной мощности в вентилях:

;

.

- потери мощности в трансформаторе на медь.

- потери активной мощности в сглаживающем реакторе.

-- общие потери мощности внутри выпрямителя.

- начальная мощность.

- КПД выпрямителя.

· Расчет на Id = 40 А

- средний анодный ток вентиля.

- действующий анодный ток вентиля.

Потери активной мощности в вентилях:

;

.

- потери мощности в трансформаторе на медь.

- потери активной мощности в сглаживающем реакторе.

-- общие потери мощности внутри выпрямителя.

- начальная мощность.

- КПД выпрямителя.

· Расчет на Id = 35 А

- средний анодный ток вентиля.

- действующий анодный ток вентиля.

Потери активной мощности в вентилях:

;

.

- потери мощности в трансформаторе на медь.

- потери активной мощности в сглаживающем реакторе.

-- общие потери мощности внутри выпрямителя.

- начальная мощность.

- КПД выпрямителя.

Id
А	В	Вт	Вт	Вт	Вт	Вт	Вт	Вт	Вт	-
70	200	14000	70	14,8	200	380	137	802	14802	0,945
60	202	12120	60	11,85	200	276,8	100,8	650	12770	0,949
50	204	10200	50	8,2	200	193,8	70	522	10722	0,95
40	206	8240	40	5,28	200	123,7	44,8	414	8654	0,95
35	208,5	7297	35	4	200	95	34	368	7665	0,95



4.4 Характеристика коэффициента мощности

				X
В	Вт	Вт	ВА
200	14000	14802	18700	0,79
150	10500	11302	18700	0,60
100	7000	7802	18700	0,42
50	3500	4302	18700	0,23
25	1750	2552	18700	0,14
10	700	1502	18700	0,08
4	280	1082	18700	0,057



ток напряжение выпрямитель тиристор



5. Оценка массы, габаритных показателей выпрямителя

По найденным параметрам элементов схемы можно оценить массо-габаритные показатели спроектированного выпрямителя по удельным показателям массы и габаритов элементов



Выводы

В процессе выполнения курсовой работы была выбрана схема выпрямителя и фильтра; рассчитаны режимы работы элементов; определены тип вентиля, параметры трансформатора; рассчитаны значения элементов сглаживающего фильтра; построена внешняя и регулировочная характеристики выпрямителя.

В ходе проделанной работе можно следующий вывод:

Тиристор выбран с запасом в два раза среднего анодного тока вентиля. Трансформатор с запасом в 1.5 раза мощности. Это увеличивает стоимость выпрямителя, но экономим на потерях.

КПД выпрямителя при номинальном напряжении

Это значение получилось исходя из выбранных параметров элементов

выпрямителя. Габаритные показатели выпрямителя уменьшены.



Список используемой литературы

1. Энергетическая электроника: Справочное пособие. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 464 с.

2. Зиновьев Г.С. Прямые методы расчета энергетических показателей вентильных преобразователей. - Новосибирск: Изд-во НГУ, 1990. - 220 с.

3. Гнатенко М.А., Зиновьев Г.С. Силовая электроника. Ч.1: Методическое руководство к лабораторным работам. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1998. - 21 с.

Размещено на Allbest.ru