МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Им. Р.Е.Алексеева
Кафедра «Электроэнергетика, электроснабжение и силовая электроника»
Курсовая работа
по дисциплине «Основы преобразовательной техники»
«Расчет управляемого выпрямителя»
Выполнил:
студент гр. 13-ПЭ
Качалов П.И.
Принял:
Асабин А.А.
ПРИМЕЧАНИЯ, у меня приняли, но можно исправить: 1) Тиристор выбран на высокий ток, можно на 160 А. 2) На 19 странице графики работы СУ должны быть чуть шире, до пересечения синусоид фаз a и с (их сумма равна нулю)
Содержание.
Задание на курсовой проект……………………………………………....3
Исходные данные……………………………………………………….…4
1. Выбор и расчет схемы выпрямления……………………………....5
1.1. Выбор схемы выпрямления…………………………………...5
1.2. Определение параметров согласующего трансформатора….8
1.3. Определение параметров элементов фильтра……………..…9
1.4. Выбор и расчёт вентилей……………………………………..10
1.5. Расчёт RC-цепей тиристоров…………………………………13
1.6. Выбор автоматического выключателя….……………………14
2. Расчет регулировочной характеристики…………………………..15
3. Расчет внешних характеристик преобразователя………………...16
4. Разработка функциональной схемы управления вентилями…….17
Выводы…………………………………………………………………..…20
Список литературы…………………………………………………..……21
Задание на курсовой проект.
1. Выполнить расчёт управляемого выпрямителя. Обосновать выбор силовой схемы. Произвести выбор и расчёт вентилей, а также RC цепей тиристоров. Определить параметры согласующего трансформатора и параметры элементов фильтра. При выборе схемы принять КПД трансформатора =95%
2. Рассчитать и построить регулировочную характеристику в абсолютных единицах для режима непрерывного тока и для режима прерывистого тока.
3. Рассчитать и построить семейство внешних характеристик при значениях угла управления α=0°, α=30°, α =60° в абсолютных единицах. Расчет внешних характеристик произвести с учётом коммутации вентилей. При этом реактивную составляющую напряжения короткого замыкания трансформатора и питающей сети принять равным 10%. Активной составляющей напряжения короткого замыкания пренебречь.
4. Разработать функциональную схему управления вентилей (СИФУ). Привести описание работы силовой части выпрямителя совместно с функциональной схемой системы управления.
Исходные данные.
1. Напряжение сети U c=380 В (U c - линейное напряжение 3х фазной сети);
2. Среднее значение выпрямленного напряжения U d = 460 В;
3. Среднее значение тока нагрузки Id= 100 А;
4. Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения q=3%;
5. Коэффициент полезного действия схемы выпрямления η=94%;
6. При выборе схемы выпрямления КПД трансформатора η=95%;
7. При расчёте параметров принять напряжение вентилей в открытом состоянии Uv= 1,8 В;
1. Выбор и расчёт схемы выпрямления.
Выбор схемы выпрямления.
В данной курсовой работе выбор схемы осуществляется на основании двух параметров:
1. Коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения q =3 %
2. Общего КПД схемы η=93%
Под коэффициентом пульсаций понимается отношение амплитудного значения гармоники с номером n к среднему значению выпрямленного напряжения.
Для выбора выпрямителей по коэффициенту пульсаций во внимание принимается коэффициент пульсаций самой низкочастотной гармоники q, который находится по формуле:
где m-число фаз выпрямления.
Значения коэффициента пульсаций самой низкочастотной гармоники, рассчитанные для схем с различным числом фаз, приведены в Таблице1.
Таблица1.
| m | |||
| q | 0,25 | 0,057 | 0,014 |
По таблице1 выбираем коэффициент пульсаций самой низкочастотной гармоники наиболее близкий к заданному коэффициенту пульсаций выпрямленного напряжения. Выбранный коэффициент пульсаций должен быть больше заданного.
Таким образом, выбранный коэффициент пульсаций самой низкочастотной гармоники: q=5.7%. При этом число фаз выпрямления схемы m=6.
Данное число фаз обеспечивают две схемы:
1. трехфазная мостовая схема выпрямления (схема Ларионова)
2. двойной трехфазный выпрямитель с уравнительным реактором.
Выбор схемы осуществляется сравнением требуемого КПД и КПД каждой схемы. Выбираем ту схему, расчетный КПД которого будет максимально приближен к требуемому.
Схема Ларионова.
Мощность нагрузки:
Потери мощности в тиристорах:
Вт
КПД вентильного блока:
КПД схемы Ларионова:
Таким образом, рассчитанный коэффициент полезного действия удовлетворяет требованиям, предъявленным в задании. Поэтому схему Ларионова можно использовать в качестве схемы выпрямления.
Двойной трехфазный выпрямитель с уравнительным реактором.
Мощность нагрузки:
Потери мощности в тиристорах:
Вт
КПД вентильного блока:
КПД двойного трехфазного выпрямителя с уравнительным реактором:
Таким образом, коэффициент полезного действия схемы двойного трехфазного выпрямителя с уравнительным реактором несколько больше требуемого в задании, поэтому выбор этой схемы приведет к увеличению числа вторичных обмоток, увеличению на 25% расчетной мощности трансформатора, а также к необходимости использования уравнительного реактора, что приведет к дополнительным финансовым затратам.
Исходя из приведенных расчетов, выбираем схему Ларионова в качестве исходной схемы выпрямления.
Трехфазная мостовая схема (схема Ларионова) изображена на Рисунке 1.
Рис.1. Трёхфазная мостовая схема выпрямления.
Определение параметров согласующего трансформатора.
В общем случае выходное выпрямленное напряжение рассчитывается по следующей формуле:
В данной схеме 
, 
, тогда:
Значение тока вторичной обмотки трансформатора 
:
Коэффициент трансформации равен:
С учетом коэффициента трансформации можно определить действующее значение тока в первичных обмотках трансформатора по следующей формуле:
В схеме Ларионова мощности первичной и вторичной обмоток трансформатора равны между собой и равны полной мощности трансформатора:
