контрольная работа (Расчет управляемого вентильного преобразователя)
.docxМинистерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
Институт энергетики и автоматизированных систем
Кафедра Электроники и микроэлектроники
Задание
Расчет управляемого вентильного преобразователя (выпрямителя или зависимого инвертора).
Вариант №30
Выполнил: студент группы АНб-14-2
Михайлицын А.С.
Проверил: д.т.н. профессор кафедры ЭиМЭ
Петушков М.Ю.
Магнитогорск 2017
Исходные данные :
-
Среднее значение напряжения в звене постоянного тока Udн = 190 В
-
Среднее значение тока в звене постоянного тока Idн = 1000 А
-
Диапазон регулирования напряжения в звене постоянного напряжения D = 31 при постоянном токе Idн
-
Коэффициент гармоник тока в звене постоянного тока не хуже КГ.Т 30%
-
Номер варианта (задается преподавателем) N = 30
-
В варианте с N = 30 требуется рассчитать зависимы инвертор.
Задание 1. Независимые инверторы преобразуют энергию источника постоянного тока в переменный с отдачей ее в сеть переменного тока. В ведомых инверторах стремятся применить трехфазную мостовую схему (рисунок 1). Ее отличает лучшее использование тиристоров, а также более высокий коэффициент мощности. Ввиду меньшей амплитуды и более высокой частоты пульсации напряжения для сглаживания тока здесь требуется реактор с существенно меньшей индуктивностью.
Рисунок 1 – Схема трехфазного мостового инвертора
Задание 2. Построить временные диаграммы: при
Для упрощения построений примем, что
Ниже приведены временные диаграммы при
Рисунок 2 – Временная диаграмма
Рисунок 3– Временная диаграмма
Рисунок 4– Временная диаграмма тока
Задание 3. Электрический расчёт схемы, который включает в себя выбор вентиля, трансформатора и элементов фильтра.
Исходные параметры выпрямителя:
Id = 1000 А, Ud = 190 В, Kп = 1,045, Kсх = 2,34.
Выбор трансформатора.
Найдем максимально выпрямленное напряжение по формуле:
Выпрямленное и фазное напряжения вторичной обмотки трансформатора в трёхфазной мостовой схеме связаны между собой соотношением:
где ;
Ud0 – среднее значение выпрямленного напряжения;
U2ф – действующее значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора.
Действующие токи фаз вторичной и первичной обмоток трансформатора найдем по формуле:
,
где Id - среднее значение выпрямленного тока.
Рассчитаем мощность трансформатора :
Расчётные мощности первичной и вторичной обмоток трансформатора одинаковы и равны типовой мощности трансформатора:
Воспользуемся соотношением:
Тогда имеем:
При выборе трансформатора в первую очередь смотрят на параметры и Исходя из полученных значений, выбираем трансформатор ТС-400/10:
Sном= 400 кВА, U1H = 380 В, U2H = 205 В.
Найдем максимально выпрямленное напряжение трансформатора:
Рассчитаем коэффициент трансформации трансформатора :
Найдем действующее значение тока во вторичной обмотке:
Полное сопротивление фазы трансформатора, приведённое к вторичной обмотке найдем по формуле:
где – напряжение короткого замыкания.
Рассчитаем активное сопротивление трансформатора:
где – потери короткого замыкания;
m – число фаз.
Найдем индуктивность фазы трансформатора по формуле:
где ZТ – полное сопротивление фазы трансформатора, приведенное к вторичной обмотке;
RТ – активное сопротивление фазы трансформатора;
m – число фаз обмотки трансформатора;
XТ – индуктивное сопротивление фазы трансформатора;
LТ – индуктивность фазы трансформатора.
Задание 4. Для выбора тиристоров необходимо учитывать номинальные значения выбранного трансформатора.
В преобразователе используем тиристоры серии ТО132-40-8: Максимальное обратное напряжение Uобр.,В - 800
Макс. повторяющ. импульсное напр. в закрытом состоянии Uзс.повт.макс.,В - 800
Макс. среднее за период значение тока в открытом состоянии Iос.ср.макс.,А - 40
Макс. кратковременный импульсный ток в открытом состоянии Iкр.макс.,А - 0.75
Макс. напр. в открытом состоянии Uос.макс.,В - 1.75
Выбрав тиристоры и определив индуктивность вторичной обмотки трансформатора необходимо уточнить значение Ud.
Рассчитаем угол коммутации:
Сопротивление фазы трансформатора на нагрузке найдем по формуле:
Рассчитаем сопротивление на нагрузке трансформатора:
Найдем индуктивность фазы трансформатора по формуле:
Рассчитаем RC – фильтр, рассчитанный на частоту 300 Гц
Рисунок 5 – RC – фильтр, рассчитанный на частоту 300 Гц
Зависимость внешней характеристики от номинального тока представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 - Зависимость внешней характеристики от номинального тока
Регулировочная характеристика выпрямителя с углом управления 30°представлена на рисунке 7.
Рисунок 7 – Регулировочная характеристика выпрямителя
Коэффициент полезного действия
Рисунок 8- Зависимость КПД от выпрямленного тока
Задание №5.Оценка массы и габаритов преобразователя.
Таблица 3 – Определение массогабаритных показателей
Наименование |
Вес, кг |
Количество |
Трансформатор ТС-400/10 |
127 |
1 |
Тиристор ТО132-40-8. |
0,096 |
6 |
Радиатор О271-110 |
1,570 |
6 |
Итого: |
137 |
Массогабаритные показатели устройства находим примерно из массогабаритных показателей его составляющих. Вес данного устройства получился 137 кг. Размеры данного устройства: Размер трансформатора: длина 510 мм, высота 450 мм, ширина 310 мм.