151621 (621843), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

=2··f=2·3,14·50=314 с^-1, (5.5)

где f=50 Гц – частота сети.

Приняли Lф=2 мкГн.

5.1.4 Определили коэффициент фильтрации:

, (5.6)

где К_П=0,024 % – коэффициент пульсаций, согласно заданию.

5.1.5 Нашли емкость конденсатора фильтра:

27,597 Ф. (5.7)

5.1.6 Корректировка величин индуктивности и емкости фильтра.

Величина емкости слишком большая, поэтому выбрали емкость конденсатора фильтра С_ф=5110^-3 Ф. Пересчитали индуктивность сглаживающего дросселя:

Гн. (5.8)

Определили индуктивность дросселей:

Гн. (5.9)

5.1.7 Амплитуда основной гармоники тока:

(5.10)

5.1.8 Выбор типа конденсатора.

В качестве конденсатора С7 (рис.2.2) сглаживающего фильтра выбрали из справочника [3] конденсатор К50-18 емкостью 51 мФ (согласно ряда Е24) и номинальным напряжением U_ном= 82 В.

5.2 Расчет сглаживающего дросселя

Сглаживающий дроссель предназначен для уменьшения пульсаций выпрямленного тока. По обмотке дросселя протекают переменная и постоянная составляющие выпрямленного тока. Постоянная составляющая создает поток вынужденного намагничивания сердечника дросселя. Индуктивность дросселя зависит от величины этого магнитного потока. Чтобы ослабить эту зависимость, в сердечнике делают немагнитные зазоры (рис. 5.1). Для расчета сглаживающего дросселя предварительно задались следующими параметрами:

• коэффициент заполнения окна магнитопровода: K_м=0,25;

• коэффициент, характеризующий отношение высоты окна магнитопровода к ширине окна: K₁=b/a=4;

• к оэффициент, характеризующий отношение магнитного сопротивления зазора к магнитному сопротивлению стали: K₂=10;

• плотность тока в обмотке: j_d=3·10⁶ А/м²;

• число витков обмотки дросселя: W=25;

• относительная динамическая магнитная проницаемость стали: ^*=700.

5.2.1 Длина немагнитного зазора:

16,3 мм. (5.11)

5.2.2 Площадь поперечного сечения:

. (5.12)

5.2.3 Размеры сечения окна магнитопровода:

0,082 м = 82 мм; (5.13)

b=4·a=4·0,082=0,328 м; (5.14)

5.2.4 Размеры сечения сердечника:

0,188 м = 188 мм. (5.15)

5.2.5 Сечение меди в проводе:

м². (5.16)

5.2.6 Средняя длина витка обмотки:

1,439 м. (5.17)

5.2.7 Активное сопротивление обмотки:

2,564·10^-3 Ом. (5.18)

5.2.8 Падение напряжения на активном сопротивлении обмотки:

U_а=2·I_d·R=2·800·2,564·10^-3=4,102 В. (5.19)

5.2.9 Потери в меди обмотки дросселя:

P=I_d·U_а =800·4,102 = 1,641 кВт (5.20)

5.3 Тепловой расчет сглаживающего дросселя

В связи с большим током дросселя приняли водяное охлаждение.

5.3.1 Количество охлаждающей воды для одного дросселя:

1,313·10^-5 м³/с, (5.21)

где Т₂ – температура воды на выходе; приняли Т₂=50 ºС;

Т₁ – температура воды на входе; приняли Т₁=20 ºС.

5.3.2 Площадь сечения отверстия охлаждающей трубки:

6,564·10^-6 м² (5.22)

где v – скорость потока воды; приняли v=2 м/с.

Выбрали трубки с прямоугольным отверстием, имеющую размеры 0,370,24 см².

5.3.3 Проверка на турбулентность

Гидравлический эквивалент диаметра:

2,574·10^-3 м, (5.23)

где F – периметр трубки.

Рассчитали критерий Рейнольдса:

7800, (5.24)

где ^* - кинематическая вязкость воды при средней температуре

Т_ср=(Т₁+Т₂)/2=35 ºС.

Так как Re=7800>2300, то движение воды турбулентное.

5.3.4 Коэффициент сопротивления шероховатости:

0,092, (5.25)

где k=3 – коэффициент шероховатости.

5.3.5 Длина трубки одного дросселя:

l=l_ср.в·W=1,439·25=35,986 м. (5.26)

5.3.6 Перепад давления:

3,774·10⁶ Н/м² (5.27)

5.3.7 Рассчитали превышение температуры по формуле:

(5.28)

Повышение температуры t_s=t_c+=20+25=45 составляет меньше допустимой температуры класса изоляции «А»: =105С, что соответствует требованиям эксплуатации.

6. Электромагнитный расчет трансформатора

6.1 Основные электрические параметры трансформатора были рассчитаны в п.п. 3.1.6 и 3.1.9-3.1.16 (полная мощность S, действующие значения фазных токов первичных I₁ и вторичных обмоток I₂ и т.д.).

Выбрали двухобмоточный трансформатор с плоской магнитной системой стержневого типа со стержнями, имеющими сечение в форме симметричной ступенчатой фигуры, вписанной в окружность, и с концентрическим расположением обмоток. Магнитная система такого трехфазного трансформатора с обмотками.

В качестве магнитной системы выбираем трёхфазную шихтованную магнитную систему, схематически изображенную на рис.6.1, из холоднокатаной стали марки 3404 толщиной 0.35 мм. Провод обмотки сделан из алюминия. Обмотки соединены по схеме ''звезда-звезда''.

6.2 По табл. 1.9 [4] определили потери и напряжение короткого замыкания для рассчитанной полной мощности трансформатора (S=46,32 кВА). Получили P_К= 2000 Вт, U_К%= 5 %. Рассчитали реактивную составляющую напряжения короткого замыкания по формуле

(6.1)

6.3 По табл.2.2 [4] определили коэффициент заполнения k_З, по табл. 2.4 [4] определили индукцию в стержнях трансформатора B, по табл.2.5 [4] определили коэффициент заполнения площади круга k_КР, по табл.3.3 [4] определили коэффициент приведённой ширины k, по табл.3.12 [4] определили значение коэффициента β, по табл.4.5 [4] определили минимальное изоляционное расстояние a₁₂.

П олучили B= 1.575 Тл, k_З= 0.965, k_КР= 0.915, k= 0.787, β= 1.4, a₁₂= 0.009 м. Приняли коэффициент приведения идеального поля рассеивания к реальному k_Р= 0.95. Рассчитали диаметр стержня по формуле

(6.2)

6.4 Рассчитали средний диаметр канала между обмотками по формуле

, (6.3)

где а – коэффициент; по табл. 3.4 приняли a = 1,45.

6.5 Рассчитали радиальный размер обмотки низкого напряжения

, (6.4)

где k₁ – коэффициент; принимаем k₁= 1.1.

6.6 Рассчитали высоту обмотки по формуле

(6.5)

6.7 Рассчитали активное сечение стержня

(6.6)

6.8 Рассчитали количество витков первичных и вторичных обмоток по формуле

(6.7)

(6.8)

6.9 Рассчитали сечение проводов первичных и вторичных обмоток.

(6.9)

, (6.10)

где j_d – плотность тока в обмотке; принимаем j_d= 310⁶ А/м²;

7. Выбор и расчет устройств защиты от аварийных токов и перенапряжений

Для защиты преобразователя от аварийных токов и перенапряжений использовали два вида устройств: автоматический выключатель QF1 и плавкие предохранители FU1-FU7 (рис.2.2).

7.1 Выбор автоматического выключателя

Автоматический выключатель включается в цепь первичных обмоток силового трансформатора. Выбор выключателя осуществляется из условий напряжения питания преобразователя (U_п=220 В), частоты питающей сети (f=50 Гц), действующего значения входного тока (I_1ф=215,6 А), а также из условия отношения пускового тока к номинальному (I_пуск/I_н=2,5). Исходя из этих условий, выбрали из справочника [5] автоматический выключатель А37-15Б со следующими параметрами:

• частота питающей сети 50 Гц;

• номинальный ток выключателя 250 А;

• уставка по току срабатывания электромагнитного расцепителя 2500 А;

7.2 Выбор плавких предохранителей

Выбор плавких предохранителей в цепи каждого тиристора осуществляем из условия действующего значения анодного тока. Из справочника [5] выбирали плавкий предохранитель ПП57-3767 с параметрами:

• номинальный ток плавкой вставки 400 А

• номинальные потери мощности плавкой вставки 120 Вт

Для дополнительной защиты тиристоров в схему (рис. 2.2) включена демпфирующая RC-цепочка с подобранными параметрами.

8. Описание работы схемы управления

Для коммутации тиристоров в преобразователе используется система управления, которая может быть одноканальной (в которой все тиристоры управляются одноканальным сигналом со сдвигом на 60 градусов), так и многоканальной - с раздельно управляемыми тиристорами. Рассмотрим вертикальную синхронную систему управления со стабилизацией напряжения (рис.7.1.).

Напряжение с нагрузки U_d через датчик Д поступает на элемент сравнения. Также на вход элемента сравнения подаётся напряжение U_з с задатчика интенсивности ЗИ. Разница напряжений (U_з-U_ос) поступает на усилитель У и усиленное напряжение управления U_у идёт на компаратор К. На другой вход компаратора подаётся опорное напряжение U_оп с генератора пилообразного напряжения ГПН, управляемого устройством синхронизации УС, подключенного к линиям сетевого напряжения U_с. Пока опорное напряжение больше напряжения управления на выходе компаратора присутствует отрицательное выходное напряжение U_вых^-. По достижению равенства входных напряжений компаратора он опрокидывается и на формирователе импульсов Ф оказывается положительное напряжение U_вых⁺.

Этот перепад вызывает появление короткого управляющего импульса напряжения на выходе формирователя импульсов Ф, в дальнейшем усиливаемого усилителем импульсов УИ и подаваемого на систему распределения управляющих импульсов для тиристоров. В случае повышения выходного напряжения U_d управляющее напряжение U_у­ становится меньше, что вызывает увеличение угла управления _ном на величину . Следовательно, произойдёт более позднее открывание тиристоров и снижение напряжения на нагрузке до номинального. Если возникает необходимость изменения выходного напряжения, это можно сделать путём изменения напряжения задатчика интенсивности U_з.

Структурная схема системы управления

УС

К

ГПН

У

ЗЧ

УИ

Ф

Д

АВ

T

В

СФ

Uоп

Uн,Iн

Uзн-Ucу Uу Uу фн

-Uc

Характеристики

Список файлов курсовой работы