125120 (690292), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Индуктивное сопротивление X_T находим относительно напряжения короткого замыкания

,

где U₂ – напряжение вторичной обмотки трансформатора, U₂ = E₂ =1283,06 В;

S_ТР – типовая мощность трансформатора, S_ТР = S₁ = 1350000 ВА

Получаем:

Ом

Постоянную составляющую контура короткого замыкания найдем по формуле:

,

где L_Т – индуктивность вторичной обмотки трансформатора, Гн;

,

где угловая частота питающего напряжения,

= 2F = 23,1450 = 314 1/c

Угол сдвига фаз определяем по формуле:

рад

Подставив численные значения в формулу (4.1.3), получаем:

Для вентиля ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии [1, прил. 1, прил. 2] равен: I_{уд пасп} =9000 А.

Подставляя численные значения в формулу , получаем:

Аналогичный расчет проводим для тиристора.

Принимаем число параллельных ветвей:

Для вентилей

Для тиристоров

4.1 Проверка условий работы диодного и тиристорного плеча моста в длительном режиме

,

где K_пер = 1,6;

K_H – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение тока между параллельными ветвями, связанное с разбросом характеристик вентилей, K_H = 0,9;

I_П – предельный ток вентиля, А

Паспортный предельный ток вентиля определяется при температуре охлаждающего воздуха Т = 20 С. Поэтому заданный тип вентиля необходимо проверить на соответствие фактическому среднему допустимому прямому току.

Предельный средний прямой ток вентилей при заданных температурных условиях работы выпрямителя рассчитывается по формуле:

где U_то – пороговое напряжение вентиля в открытом состоянии, В;

К_Ф – коэффициент формы тока, зависящий от схемы выпрямителя, для мостовой схемы К_Ф = 1,57;

r дифференциальное сопротивление в открытом состоянии, Ом;

T_jm – максимально допустимая температура р-n перехода, С;

Т_а – температура охлаждающего воздуха, принимаем Т_а = 60 С;

R_t – сопротивление стоку тепла от р-n перехода в охлаждающую среду, С / Вт

Принимаем:

для не лавинных вентилей Т_jm = 125 С;

для вентиля В500 для тиристора Т320

U_то = 1,1 В U_то = 1,05 В

r = 0,62 10³ Ом r = 0,55 10³ Ом

R_t = 0,1 С / Вт R_t = 0,22 С / Вт

Подставляя численные значения в приведенную выше, определим предельный ток и число параллельных ветвей:

для вентилей

окончательно принимаем для вентилей ;

для тиристоров

окончательно принимаем для тиристоров

Определим количество вентилей последовательно включенных в тиристорном и диодном плече моста

Количество вентилей последовательно включенных в тиристорном и диодном плече моста определим по формуле:

,

где U_{в макс} – максимальное обратное напряжение, воздействующее на вентильное плечо с учетом бросков и колебаний напряжения в сети, В;

К коэффициент неравномерности распределения напряжения по вентилям, К = 0,8;

U_п – паспортное значение допустимого обратного напряжения, В

Принимаем 10-ый класс для вентиля и для тиристора:

U_п = 1000 В-для вентиля,

U_п = 1000 В-для тиристора

Величина U_{в макс} определяется с учётом коммутационных перенапряжений по формуле:

,

где К_к – коэффициент, учитывающий коммутационные перенапряжения,

К_к=1,2;

К_с – коэффициент, учитывающий возможное повышение напряжения в контактной сети, К_с = 1,16

Получим:

И для вентилей и для тиристоров принимаем

Расчет параметров защитных элементов выпрямительной установки.

Сопротивление шунтирующих резисторов последовательно соединённых вентилей определяем по формуле:

,

где m – количество последовательно включенных вентилей, m = 5;

I_о – максимальный обратный импульсный ток вентиля, А

I_o = 0,03 А – для вентиля;

I_o = 0,03 А – для тиристора

Для исключения возможности попадания бросков перенапряжения на закрытые вентили дополнительно, параллельно шунтирующим резисторам, подключаются демпфирующие цепочки С_Ш R_Д.

Значение емкости С_Ш определим по формуле:

,

где к = 0,9 – коэффициент неравномерного распределения напряжения

Найдем значения защитных элементов для вентиля и тиртистора:

Ом

Диодное плечо выпрямительной установки с защитными элементами показано на рисунке 5

Тиристорное плечо выпрямительной установки с защитными элементами показано на рисунке 6.

Рисунок 5. Диодное плечо моста выпрямителя с защитными элементами

Рисунок 6. Тиристорное плечо моста выпрямителя с защитными элементами

5. Расчёт индуктивности цепи выпрямленного тока

Определим амплитудное значение первой гармонической составляющей выпрямленного напряжения

Расчет ведется для значения ₁, равного заданному значению угла регулирования _р

где а и b – коэффициенты ряда Фурье

a₁ = -670,7

b₁ = 76,01

Получаем:

Рассчитаем индуктивность цепи выпрямительного тока

Расчет ведем для заданного значения К_п и I_d = I_dн

,

где f = 50 Гц – частота питающего напряжения;

К_п = 0,25 – коэффициент пульсации тока

Получаем:

6. Силовая схема и временные диаграммы

7. Система управления выпрямителем

7.1 Построение структурной схемы управления и временных диаграмм

Управляющие импульсы, подаваемые на тиристоры, вырабатываются системой управления выпрямителем. Функциональная схема одного из вариантов выполнения системы и временные диаграммы, иллюстрирующие её работу, приведены на рисунке 8.

Генератор пилообразного напряжения ГПН, формирует линейно изменяющееся напряжение, которое подается на один из входов компаратора К. На второй вход поступает управляющее напряжение U_упр, косвенно задающее величину угла управления. В момент, когда линейно возрастающее напряжение U_ГПН сравнивается с U_упр, на выходе компаратора появляется импульс напряжения u_к, поступающий на вход формирователя Ф. На выходе формирователя в каждый полупериод образуются импульсы U_Ф по переднему фронту компаратора. Величина угла , при этом, определяется величиной напряжения U_упр. Этот импульс должен проходить в один полупериод на тиристор VS1, а в другой – на тиристор VS2. Для разделения импульсов формирователя U_Ф по полупериодам в системе используются два однополупериодных выпрямителя ОПВ1 и ОПВ2, и логические элементы И. Высокий уровень напряжения на выходе элемента И будет тогда, когда на обоих его входах также будет напряжение высокого уровня. Из диаграмм на рисунке 8 следует, что импульс управляющего напряжения, например, U_у1 формируется только в первом полупериоде, когда на логический элемент И1 одновременно подаются напряжения U_ОПВ и U_Ф. Аналогично формируется управляющий импульс U_у2 во втором полупериоде. Далее импульсы усиливаются выходными усилителями ВУ1 и ВУ2 и через импульсные трансформаторы ИТ1 и ИТ2 подаются на управляющие электроды тиристоров. Трансформаторы обеспечивают гальваническую развязку цепей управления и высоковольтных цепей. Число вторичных полуобмоток трансформатора ИТ должно соответствовать количеству последовательно включённых тиристоров в одном плече моста.

7.2 Расчёт параметров выходного усилителя

Ток одной вторичной обмотки трансформатора найдем по формуле:

,

где n – число параллельно включенных ветвей вентилей;

I_УПРСТ – отпирающий постоянный ток управления, I_УПРСТ = 0,4 А

А

Суммарный ток вторичных обмоток трансформатора определим по формуле:

,

где m – число последовательно включённых тиристоров

А

Ток транзистора усилителя выбираем по максимальному напряжению между эмиттером и коллектором U_{КЭ макс} и импульсному току коллектора I_{КИ макс}.

,

где К_Т – коэффициент трансформации импульсного трансформатора

Принимаем К_Т = 4

А

По рекомендации [2] выбираем транзистор КТ815Г со следующими параметрами:

Максимальное напряжение коллектор – эмиттер: U_{КЭ макс} = 80 В;

Импульсный ток коллектора: I_{КИ макс} = 3 А;

Коэффициент усиления: h_21э =70;

Обратный ток коллектора: I_ко = 0,06 мкА.

Во время разряда конденсатора ток I_К определяет сопротивление R₁ усилителя и определяется по формуле:

,

Через этот же резистор осуществляется разрядка конденсатора. Максимальное значение зарядного тока определим как:

Определим сопротивление резистора R₁:

где Е_k – напряжение питания выходного усилителя, E_k = 60 В

Определим полуволну разрядного тока:

,

Определим емкость конденсатора:

,

где Т_о – период собственных колебаний контура LC

где t_ВКЛ – наибольшее время включения, t_ВКЛ = 25 мкс

Определим индуктивность первичной обмотки трансформатора:

,

где ₀ – собственная частота колебательного контура, 1 / c

Получаем:

мкГн

Определим ток базы:

Принимаем:

h_21э =70;

Получаем:

Согласно [1] отпирающее постоянное напряжение имеет величину 5,5 В, поэтому для открытия транзистора сопротивление определим:

,

где U_{КЭ нас} – Напряжение насыщения коллектор-эмиттер, U_{КЭ нас} = 0,2 В

Получаем:

Ом

Входное запирающее напряжение определим по формуле:

,

где U_{ЭБ З} – отрицательный потенциал, В;

Согласно [1] U_{ЭБ З} = 0,2 В

Получаем:

Заключение

Данный курсовой проект содержит общие сведения для расчета преобразовательных устройств и анализа происходящих в них электромагнитных процессов. Все это послужит базой для проектирования выпрямительно-инверторных преобразователей электроподвижного состава.

Общеизвестными недостатками полупроводниковых приборов являются малая перегрузочная способность и высокая чувствительность к перенапряжениям. Однако из данного курсового проекта следует, что правильный выбор числа необходимых вентилей с учётом возможных перегрузок и перенапряжений позволяет получить преобразователи, существенно превосходящие преобразователи на электровакуумных и газоразрядных вентилях.

Характеристики

Список файлов курсовой работы