Исследование трехфазного управляемого выпрямителя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина"

Электротехнический факультет

Кафедра "Электротехники и электротехнологических систем"

КУРСОВАЯ РАБОТА

Исследование трехфазного управляемого выпрямителя

Выполнил:

Николаев И.В.

Екатеринбург

2012



Содержание

1. Изучение структуры и порядка работы элементов трехфазного мостового выпрямителя при потактовом режиме

1.1 Полная структурная схема трехфазного мостового выпрямителя с обозначением всех элементов

1.2 Схема выпрямления для одного из тактов при отсутствии коммутации для случая активной нагрузки

1.3 Частная схема выпрямления для одного из тактов при наличии коммутации (г ? 150)

2. Изучение влияния параметров схемы на работу ТМУВ

2.1 Определение параметров ТМУВ по паспортным данным

2.2 Изучение влияния параметров Rd и Хd

2.3 Изучение влияния параметра Хк на процесс коммутации

3. Расчет режимов схемы при фазовом регулировании напряжения (б=0, 15, 45, 60 ,900)

3.1 Rк= Хк = Хd=0, Rdрасч =Rd

3.2 При всех расчетных параметрах

3.3 Регулировочная характеристика Id (б)

4. Расчет внешних характеристик ТМУВ при расчетных параметрах и диапозоне изменения нагрузки Rd = Rdрасч - 100Rdрасч при б=0, 15, 45



1. Изучение структуры и порядка работы элементов трехфазного мостового выпрямителя при потактовом режиме

1.1 Полная структурная схема трехфазного мостового выпрямителя с обозначением всех элементов

где Ld- внутренняя индуктивность нагрузки;

Rd- активное сопротивление нагрузки;

VD1-VD6 -тиристоры;

i1A, i1B, i1C - фазные токи;

Uab2, Ubc2, Uca2 - линейные напряжения.

В данной схеме выпрямлению подвергается линейное напряжение. Коэффициент пульсации при данной схеме выпрямления Kп ? 0,05.



1.2 Схема выпрямления для одного из тактов при отсутствии коммутации для случая активной нагрузки

где Ld- внутренняя индуктивность нагрузки;

Rd- активное сопротивление нагрузки;

id - ток выпрямленный;

Хк- внутренняя индуктивность трансформатора;

Rк- активное сопротивление трансформатор;

UAB - линейное напряжение;

VD2,VD3 -тиристоры;



1.3 Частная схема выпрямления для одного из тактов при наличии коммутации (г ? 150)

где Ld- внутренняя индуктивность нагрузки;

Rd- активное сопротивление нагрузки;

id - ток выпрямленный;

Хк- внутренняя индуктивность тран-ра;

Rк- активное сопротивление тран-ра;

UAB UAС - линейные напряжения;

VD2,VD3, VD5-тиристоры;

iA, iB, iC - фазные токи;



2. Изучение влияния параметров схемы на работу ТМУВ

2.1 Определение параметров ТМУВ по паспортным данным

№ варианта	Типовая мощность, кВА	Выпрямленное напряжение, В	Выпрямленный ток, А	Первичное линейное напряжение, кВ	Напряжение КЗ, %	Общая масса, Т
18	6300	660	6300	10	9,2	19

Рассчитываем:

U2л= Ud0/1.35=660/1.35= 488,889 В - действующее значение вторичного линейного напряжения трансформатора;

К12= U1нл/ U2л=10000/488,889= 21 - коэффициент трансформации трансформатора;

I2н=0.816* Id0= 0.816*6300= 5140,8 А

- вторичный номинальный ток трансформатора;

Uк2= Uk%* U2л/173 = 9,2*488,889/173 = 26 В

- абсолютное значение фазного вторичного напряжения опыта обратного короткого замыкания трансформатора;

Zк= Uк2/ I2н=26 /5140,8= 5,05*10-3 Ом

- полное сопротивление фазы трансформатора со стороны вторичной обмотки в опыте КЗ;

Расчет параметров схемы замещения ТМУВ:

Rк=0.196 Zк=0,000991 Ом

Хк=0.981 Zк=0,004961 Ом

Rd = Ud0/ Id0=660/6300 =0,1048 Ом

2.2 Изучение влияния параметров Rd и Хd

Производим расчет при Rк= Хк=0, б=0, Rd= Rdрасч , Хd=0.

В результете расчета получаем:

Imax = 6384,108 А, Imin = 5315,675 А, Iср = 5935,553 А

Rdуточн= Rd* Iср/ Id=0.1048*5935,553/6300= 0,0987 Ом

Снова повторяем расчет и убеждаемся, что

Iср = Id

Для определения Хdрасч определяем коэффициент пульсации без фильтра:

Кп=(Iмах- Imin)/(2* Id) = (6384,108-5315,675)/(2*6300) = 0,0848

Тогда

Хdрасч= (Rd* Кп)/(КПдоп*8) = (0, 0987*0,0848)/(0.01*8)= 0,11108 Ом.

Расчет при

Хd =Хdрасч;

В данном пункте мы принимаем

Хd= Xdрасч, тогда у нас Iср = Id

Imax = 6610,27 А

Imin = 6481,968 А

Iср = 6550,4 А

Расчет при Хd= 5Rd

Imax = 6544,85 А

Imin = 6450,91 А

Icp = 6501,72 А

Построим временные зависимости Id

1) Хd=0

2) Хd =Хdрасч

3) Хd= 5Rd

Вывод: из графика видно, что при чисто активной нагрузке, ток повторяет форму пиков линейных напряжении. При введении в нагрузку индуктивности форма кривой тока стремится к прямой линии, а амплитуда потребляемого из сети тока не меняется. Индуктивное сопротивление нагрузочной цепи является фильтром, который сглаживает пульсации и чем больше это значение, тем меньше коэффициент пульсации и кривая тока стремится к прямой линии.



2.3 Изучение влияния параметра Хк на процесс коммутации

Расчет ведется при Rк = 0, б=0, Хк = Хкрасч, Rdрасч.

При Xd = 0

Imax = 6754,493

Imin = 5624,761

Icp = 6280,624

г=22,9

При Хd=5Rd (3Rd)

Imax = 6303,357

Imin = 6230,072

Icp = 6275,5

г =24,4

При Хк=0.3Rd,Хd=0

Imax = 6846,177

Imin = 5749,329

Icp = 6396,58

г = 46,3

Из опыта можно сделать вывод что влияние Хd на изменение угла коммутации невелико, а изменение Хк в свою очередь увеличило значение угла коммутации почти в 2 раза. Стоить отметить, что введение Хd уменьшило амплитуду Id и уменьшило разность между максимальным и минимальным значением тока. Другими словами, введение индуктивности в нагрузке сглаживает форму тока Id и уменьшает пульсации



3. Расчет режимов схемы при фазовом регулировании напряжения (б=0, 15, 45, 60 ,900)

3.1 Rк= Хк = Хd=0, Rdрасч =Rd

	Значения тока в нагрузке
	б=0	б=15	б=45	б=60	б=90
Id, А	6275,003	6057,452	4437,739	3150,093	353,786

3.2 При всех расчетных параметрах

	Значения тока в нагрузке
	б=0	б=15	б=45	б=60	б=90
Id, А	6557,672	6331,823	4630,558	3270,507	883,718

3.3 Регулировочная характеристика Id (б)

Временные зависимости Id при б=0, 15, 45.

На графике обозначены:

1-расчет при б=0 ?

2- расчет при б=15 ?

3- расчет при б=45 ?

Как видно из графиков,при увеличении угла управления тиристоров б, амплитуда тока в нагрузке снижается. Одновременно с уменьшением амплитуды наблюдается увеличение коэффициента пульсации по току на выходе выпрямителя и увеличение угла ц, в результате чего снижается cosц, т.е. снижается коэффициент мощности.



4. Расчет внешних характеристик ТМУВ при расчетных параметрах и диапозоне изменения нагрузки Rd = Rdрасч - 100Rdрасч при б=0, 15, 45

U=R*Icp; трехфазный потактовый мостовой выпрямление

Rd=0.0987 Ом;

100Rd=9,87 Ом.

	б=0	б=15	б=45
Icp	Rd	6557,67	6331,82	4630,56
	100Rd	66,85	64,56	47,226
U	Rd	647,242	624,95	457,04
	100Rd	659,81	637,21	466,12

При увеличении угла управления б внешняя характеристика смещается в сторону меньших напряжений. Это обусловлено тем, что увеличение угла открытия тиристоров вызывает уменьшение действующего значения напряжения на выходе преобразователя, эта характеристика имеет линейную зависимость U=I*R.

Размещено на Allbest.ru