ЗАДАНИЕ.

Вариант №14:

Номинальное значение выпрямленного напряжения:

Номинальное значение выпрямленного тока:

Номинальное значение напряжения питающей сети:

Схема соединения обмоток преобразовательного трансформатора:

Вид преобразователя по функциональным свойствам: управляемый выпрямитель;

Климатическое исполнение преобразовательной установки: умеренно холодный климат, внутренняя установка.

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………….…..4

1.ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЙ СХЕМЫ…………………………….5

2.РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЯ ТОКОВ И МОЩНОСТИ. ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРА…..7

3.РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ……………………………………….9

4. ВЫБОР ТИПА ДИОДА И РАЗРАБОТКА СОЕДИНЕНИЯ СХЕМЫ ПЛЕЧА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ………………………………………………………………………….13

4 1. Выбор типа диода…………………………………………………………………………13

4.2.Разработка соединения схемы плеча преобразователя…………………………………16

5.ИССЛЕДОВАНИЕ ВНЕШНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО АГРЕГАТА И ИССЛЕДОВАНИЕ КОММУТАЦИИ………………………………………...19

5.1. Исследование внешней характеристики и коэффициента мощности………………...19

5.2 Исследование коммутации………………………………………………………………...20

6.ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК (КПД, КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ)…………………………………………………………………………………..22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………………28

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………………………27

ВВЕДЕНИЕ.

В данном курсовом проекте, производится расчет преобразовательного агрегата, предназначенного для установки на тяговых подстанциях метрополитена. Преобразователь собран по шестипульсовой схеме преобразования и состоит из преобразовательного трансформатора и трехфазного мостового выпрямителя.

Мостовая схема обладает рядом достоинств, по сравнению с нулевой схемой с уравнительным реактором. Прежде всего у мостовой схемы более высокий коэффициент использования мощности трансформатора – 0,95 против 0,8. Конструкция трансформатора значительно упрощается, так как отпадает необходимость в двух вторичных обмотках. Отпадает необходимость и в самом уравнительном реакторе. Установленная мощность полупроводниковых приборов в обеих схемах одинакова, также во всех шестипульсовых схемах одинаков угол коммутации.

В данное время шестипульсовые мостовые выпрямители уже не удовлетворяют современным требованиям по уровню пульсаций выпрямленного напряжения и по уровню высших гармонических составляющих в кривой потребляемого тока. Этим требованиям в большей мере удовлетворяют двенадцатипульсовые выпрямители, которым и отдается предпочтение при разработке новых преобразователей. Эти выпрямители имеют также более пологую внешнюю характеристику, меньший угол коммутации, более высокие экономические показатели.

В системах электроснабжения железных дорог, метрополитена, и городского электротранспорта, несмотря на это, достаточно широко распространены шестипульсовые мостовые выпрямители.

1. Выбор и обоснование выпрямительной схемы.

В данном курсовом проекте, производится расчет преобразовательного агрегата, предназначенного для установки на тяговых подстанциях метрополитена. Преобразователь собран по шестипульсовой схеме преобразования и состоит из преобразовательного трансформатора и трехфазного мостового выпрямителя (рис.1).

Мостовая схема обладает рядом достоинств, по сравнению с нулевой схемой с уравнительным реактором. Прежде всего у мостовой схемы более высокий коэффициент использования мощности трансформатора – 0,95 против 0,8. Конструкция трансформатора значительно упрощается, так как отпадает необходимость в двух вторичных обмотках. Отпадает необходимость и в самом уравнительном реакторе. Установленная мощность полупроводниковых приборов в обеих схемах одинакова, также во всех шестипульсовых схемах одинаков угол коммутации.

В системах электроснабжения железных дорог, метрополитена, и городского электротранспорта, несмотря на это, достаточно широко распространены шестипульсовые мостовые выпрямители.

Схема шестипульсового мостового управляемого выпрямителя

А В С

U_1ф

I₁

S₁

ТП

U_2ф

I₂

VS4 VS1

VS6 VS3

UZ

VS2 VS5 Id

- +

I_G



СУ

Ld

Ud

ТД

Рис.1

2. РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЯ, ТОКОВ И МОЩНОСТИ. ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРА.

Номинальный и перегрузочный режимы принимаем исходя из следующих рекомендаций. Параметры номинального режима по току определяем из задания. Кратность в процентах от номинального тока, длительность перегрузок и цикличность соответствуют требованиям к тяговым потребителям (ГОСТ 2329-70).

125% в течении 15 минут 1 раз в 2 часа:

150% в течении 2 минут 1 раз в 1 час:

200% в течении 10 секунд 1 раз в 2 мин:

Предварительно производится расчет для номинального режима при идеальных СПП и пренебрежении сопротивлениями питающей сети.

Среднее выпрямленное напряжение в режиме холостого хода определяется по формуле:

,

где - потеря выпрямленного напряжения на коммутацию, принимается равной 2…3% от .

- номинальное выпрямленное напряжение.

.

.

Коэффициент кратности определяется по формуле

,

где максимально допустимое по ПТЭ напряжение в контактной сети, В.

Максимальное выпрямленное напряжение холостого хода при угле управления определяется по формуле

,

.

Угол управления определяется по формуле

,

.

Исходя из значения среднего выпрямленного напряжения определяем эффективные значения напряжения вторичной обмотки :

(2)

(3)

Средний ток плеча схемы выпрямления :

(4)

где - номинальное значение выпрямленного тока.

Для номинального режима:

Обратное максимальное напряжение плеча схемы выпрямления :

(5)

Эффективное значение тока плеча схемы выпрямления

(6)

Эффективное значение тока вторичной обмотки преобразовательного трансформатора

; (7)

Отсюда следует, что эффективное значение фазного тока вторичной обмотки:

Эффективное значение тока первичной обмотки преобразовательного трансформатора

(8)

где - коэффициент трансформации;

Расчет мощности преобразователя трансформатора при номинальном режиме:

На основании значения расчетной мощности и предназначения преобразователя, осуществляется выбор преобразовательного трансформатора. По расчетам подходит трансформатор типа: ТМП – 3200/10. Типовая мощность трансформатора 3065 кВА, напряжение короткого замыкания , потери:

Для трёх режимов перегрузки , вычисляются средние и эффективные токи. Результаты расчётов представлены в табл. 1.

Таблица 1

Средние и эффективные токи в номинальном и утяжелённых режимах

Токи, А	Режимы
	Номинальный	Перегрузочные
Id	Idн	1,25Idн	1,5Idн	2Idн
Iп	767	958,7	1150,5	1534
I2л	1880	2350	2820	3760
I2ф	1086	1357,5	1629	2172
I1	209	261,3	313,5	418

На черт.1 приведены временные диаграммы напряжений и токов схемы.