151804 (621955), страница 2
Текст из файла (страница 2)
=501,5 А
Параметры ВИП и сети:
Udн = 3300 В
Idн = 3000 А
Кп = Uком/Uвmax
Кп = 1,65
Колебания напряжения сети % от Uc = 5
Номинальное напряжения сети Uc, кВ = 10
Uк% (напр.к.з. трансформ.) = 11
Кнп = Uнп/Uвmax = 2,4
Sкз = 425 мВА
Ки = U2и/U2в = 1,25
= arccos(U2в/U2и) = 36,9 эл. гр
4. Расчёт проектных параметров трансформатора
4.1 Выпрямитель:
Udo = Udн/(1-0,5·Uк%/100) (1)
где Udн – среднее выпрямленное напряжение при номинальной нагрузке
Uк% - напряжение короткого замыкания преобразовательного трансформатора
Udo = 
= 3492,1 В
Расчетная мощность выпрямителя.
Pdo = Udo·Idн (2)
где Idн – номинальный ток выпрямителя;
Pdo = 3492,1·3000 = 10476,2 кВт
Действующее значение фазного напряжения вентильной обмотки трансформатора в режиме выпрямления.
U2в = Udo/2,34 (3)
U2в = 3492,1/2,34 = 1492,3 B
Действующее значение фазного тока вентильной обмотки трансформатора в режиме выпрямления.
I2в = 0,816·Idн (4)
I2в = 0,816·3000 = 2449,5 А
Расчётная мощность вентильной обмотки
S2 = 1,05·Pdо (5)
S2 = 1,05·10476,2 = 11000 кВА
Коэффициент трансформации преобразовательного трансформатора в выпрямительном режиме.
Ктв = Uc/(1,73·U2в) (6)
где Uc – номинальное напряжение сети – 110 кВ
Ктв = 10000/(1,73·1492,3) = 3,87
I1н = I2н/Kтв (7)
I1н = 2449,5/3,87= 633,1 A
Номинальная мощность сетевой обмотки.
S1н = 1,05·Pdo (8)
S1н = 1,05·10479,2 = 11000 кВА
Типовая мощность трансформатора.
Sт = S1 = S2 = 1,05·Pdo (9)
Sт = 1,05·10479,2 = 11000 кВА
4.2. Инвертор
Номинальный ток инвертора.
Iин = Idн/Kи (10)
где Idн – номинальный ток выпрямителя
Ки-1,25
Iин = 3000/1,25 = 2400 А
Действующее значение фазного напряжения вентильной обмотки трансформатора в режиме инвертирования.
U2и = U2в·Kи (11)
U2и = 1492,3·1,25 = 1865,4 В
Действующее значение фазного тока вентильной обмотки трансформатора в режиме инвертирования.
I2и = I2в/Kи (12)
I2и = 2449,5 /1,25 = 1959,6 А
Коэффициент трансформации преобразовательного трансформатора в инверторном режиме.
Кти = Kтв/Kи (13)
Кти = 3,1
I1н = I2и /Kти (14)
I1н = 1959,6/3,1 = 633,1 А
5. Расчёт числа параллельно включенных вентилей плеча
5.1. Выбираем неуправляемый вентиль для выпрямителя: В2-320\
5.2. Выбираем управляемый вентиль для инвертора: Т9-250
5.3. Выпрямитель
Индуктивное сопротивление фазы трансформатора и сети приведённое к напряжению вентильной обмотки выпрямителя. Расчет числа параллельно включенных вентилей мостовой схемы ВИП
(15)
где Sкз – мощность короткого замыкания на шинах питающей сети
= 0,0825 Ом
Активное сопротивление фазы трансформатора и сети приведённое к напряжению вентильной обмотки выпрямителя
(16)
где 
=0,006·S1н.
= 0, 0060 Ом
Амплитуда установившегося тока короткого замыкания, протекающего через вентильное плечо выпрямителя
(17)
= 25504 А
Амплитуда тока аварийного режима выпрямителя
iудв = Куд·Im (18)
где Куд – ударный коэффициент – 1,2
iудв = 1,2·25504 = 30605 A
Число параллельно включенных вентилей в вентильном плече.
По току плеча.
Nпар1 = (Idн/3) ·Кн/Iп (19)
где Кн - 1,15
Nпар1 = (3000/3) ·1,15/274 = 4,89; округляем до 5
Принимаем 5 вентилей.
По iудв.
Nпар2 = Кн·iудв/Iуд (20)
где Iуд – ударный ток вентиля
Nпар2 = 1,15·30605/7200 = 4,89; округляем до 5
Принимаем 5 вентилей.
По расчётам принимаем максимальное значение параллельных вентилей, а именно – 5.
Выберем максимальное значение:
Nпар.max = 5
5.4. Инвертор:
Индуктивное сопротивление фазы трансформатора и сети, приведённое к напряжению вентильной обмотки инвертора
Xаи = Xaв· (Ки)2 (21)
Xаи = 0,0825· (1,25)
= 0,129 Ом
Активное сопротивление фазы и сети, приведённое к напряжению вентильной обмотки инвертора
Rаи = Rав· (Ки)2 (22)
Rаи = 0,0060· (1,25)2 = 0,0094 Ом
Число параллельно включенных вентилей в вентильном плече.
Расчёт по току плеча
Nпар1 = (Iин/3) ·Кн/Iп (23)
Nпар1 = (2400/3) ·1,15/501,5 = 1,84 округляем до 2
Принимаем – 2.
Xd = 6,28 Ом
Rd = 0,016 Ом
Амплитуда тока аварийного режима выпрямителя
(24)
= 16285,0 А
Расчёт по току iудп.
Nпар2 = Кн·iудп /Iуд (25)
Nпар2 = 1,15·16285,0/17500 = 1,51 округляем до 2
Из двух вычислений выбираем число вентилей – 2
Выберем максимальное значение:
Nпар.max = 2
6.Расчёт числа последовательно включенных вентилей
6.1 Выпрямитель
Максимальное обратное напряжение, прикладываемое к вентильному плечу. Расчет числа последовательно включенных вентилей мостового ВИП
Uвmax = 1,045·Udo (26)
Uвmax = 1,045·3492,1 = 3649 B
Расчётный класс вентильного плеча
(27)
Kр = 1,65·3649/100 =61
Введём выбранный нами класс неуправляемых вентилей К для выпрямителя: класс 42, стоимость вентиля: 30,0
Повторяющееся напряжение
Uп = 100·К
где К – класс неуправляемого вентиля
Uп = 100·42 = 4200 В
Неповторяющееся напряжение
Uнп = 116·К (28)
Uнп = 116·42 = 4872 В
Число последовательно включенных вентилей в вентильном плече
Nпосл1 = Кн·(1+Uc%/100)·Uвmax·Кп/Uп+1 (29)
где Uс% – колебания напряжения сети
Nпосл1 = 1,15· (1+5/100) ·3649·1,65/4200+1 = 1,7 округляем до 2
Nпосл2=Кн·(1+Uc%/100)·Uвmax·Кнп/Uнп (30)
Nпосл2=1,15· (1+5/100) ·3649·2,4/4872+1 = 1,71 округляем до 2
Nпосл.max = 2
По результатам расчёта получаем 6 последовательно включенных вентилей в плече.
6.2 Расчет стоимости вентильного плеча выпрямителя
Выбранный тип вентиля: В2-320
Общее число вентилей плеча: 10
Стоимость плеча(+10% для нелавинных вентилей): 330,0
Стоимость плеча с охладителями: 418,0
6.3. Инвертор
Максимальное обратное напряжение, прикладываемое к вентильному плечу:
Uвmax = 4562 B
Расчётный класс вентильного плеча
Kр: 76
Введём выбранный нами класс управляемых вентилей К для инвертора: 16
Повторяющееся напряжение
Uп =1300 В
Неповторяющееся напряжение
Uнп (для нелавинных) = 1443 В
Число последовательно включенных вентилей в вентильном плече
Nпосл1=Кн·(1+Uc%/100)·Uвmax·Кп/Uп+1 (31)
Nпосл1=1,15· (1+5/100) ·4562·1,3/1600+1 = 7,8 округляем до 8
Nпосл2=Кн·(1+Uc%/100)·Uвmax·Кнп/Uнп+1 (32)
Nпосл2=1,15· (1+5/100) ·4562·2,4/1443 +1= 10,953округляем до 11
Nпосл.max =11
Выбираем 11 последовательно включенных вентилей.
6.4 Расчет числа вентилей в инверторном плече
Общее число вентилей плеча: 22
Стоимость плеча с охладителями: 2470,2
7.Расчёт характеристик преобразователя
7.1. Расчёт внешней характеристики выпрямителя
Udo = Udн/(1- 0,5·Udн%/100) =3492,1 В, при Id=0;
Udн = 3300 В, при Idн = 3000 А.
7.2. Расчёт внешней характеристики инвертора
Среднее значение напряжения инвертора при холостом ходе с заданным углом опережения бета
Uио =2,34·U2и/Ки (33)
Uио =2,34·1865,4/1,25 = 3492,3 В
Угол опережения инвертора
(U2в/U2и) (34)
(1/1,25) ·
/180= 36,9 эл. гр.
Среднее значение напряжения инвертора с заданным углом опережения бета
(35)
Uин = 3492,3·1,25· (cos(36,9)+0,5·0,11) = 3732,1 В
7.3. Ограничительная характеристика инвертора
Uог (при Iи = 0) = Uио·Ки·cos
(36)
Uог = 3492,3·1,25·cos
= 4298,8 В
где - угол запаса
Uог (при Iи = Iин) = Uио·Ки(cos -0,5·Uк%/100) (37)
Uог (при Iи = Iин) = 3997,0 В
7.4 Углы коммутации мостового ВИП (эл.град.)
Выпрямителя:
= arccos (1-2I
·Xав/2,45·U2в) (38)
При Id = 0,5·Idн
= arccos (1-3000·0,0825/2,45·1492,3) = 21,2
При Id = Idн
= arccos (1-2*3000·0,0825/2,45·1492,3) = 30,2
Инвертора:
cos(
) - cos = Iи·Xаи/2,45·U2и (39)
При Iи = 0,5·Iин
cos( ) - cos =7,1
При Iи = Iин
cos( ) - cos =16,2
7.5 Коэффициенты мощности мостового ВИП
Выпрямителя:
cos( /2) (40)
= 0,955
При Id = 0,5·Idн
= 0,955·сos(0,5·21,02· /180) = 0,939
При Id = Idн
= 0,955·сos(0,5·30,2· /180) = 0,922
Инвертора: ·cos(
/2) (41)
=0,955
При Iи = 0,5·Iин
= 0,955·cos((36,9-0,5·7,1) · /180) = 0,798
При Iи = Iин
= 0,955·cos((36,9-0,5·16,2) · /180) = 0,837
7.6 Максимальные токи инвертора:
Iи max=(100/0,5·Uк%)·Iин·(cos -cos ) (42)
При работе инвертора по естественной характеристике:
При = const
Iи1max=(100/0,5*11) ·2400· (cos -cos ) = 4032,2 А
При работе инвертора по искусственной характеристике:
При Uи = Uио = Udо
Iи2max =(100/0,5·11) ·2400· (cos -cos ) = 8064,3 А
8. Расчет параметров устройства выравнивания напряжения
8.1. Выпрямитель на лавинных вентилях: В2-320
Шунтирующее сопротивление
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
