Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

09%20%D0%B2%D0%B0%D1%80%20%D0%AD%D0%9F%D0%A2

.pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
17.05.2015
Размер:
531.41 Кб
Скачать

Курсовой проект по ЭПТ

0 9

Введение

1.Исходные данные.

2.Принцип работы и анализ электромагнитных процессов в цепях выпрямительного преобразователя.

2.1.Теория работы 12-пульсовых выпрямителей

3.Расчет проектных параметров и выбор типа преобразовательного трансформатора.

3.1.Расчет проектных параметров преобразовательного трансформатора.

3.2.Выбор типа и обозначения преобразовательного трансформатора.

4.Проект вентильной части преобразователя.

4.1.Параллельное соединение вентилей.

4.2.Последовательное соединение вентилей.

4.3.Расчет общего числа вентилей преобразователя.

4.4.Разработка силовой схемы вентильного плеча.

4.5.Определение типа разработанного преобразователя.

4.6.Оформление результатов расчета

5. Характеристика и энергетические параметры преобразователя.

5.1.Расчет углов коммутации.

5.2.Внешняя характеристика преобразователя.

5.3.Энергетические параметры преобразователя.

5.4.Оформление результатов расчета Заключение Список использованной литературы

Введение

Электроподвижной состав электрифицированного, магистрального, городского транспорта и метрополитена является одним из основных потребителей энергии постоянного тока. В связи с этим возникает необходимость преобразования энергии переменного тока в постоянный.

Эту функцию выполняют выпрямительные преобразователи.

Вентильные преобразователи широко применяются для преобразования энергии, вырабатываемой и передаваемой в виде переменного напряжения промышленной частоты 50 Гц в электрическую энергию другого вида в постоянный ток или переменный ток с нестандартной или изменяемой частотой. Почти половина энергии в нашей стране потребляется в преобразованном виде, прежде всего в виде постоянного тока. Электропривод постоянного тока, в том числе тяговый электропривод, мощные электротермические и электротехнологические установки – это наиболее энергоемкие потребители постоянного тока. Для их питания ток промышленной частоты преобразуется в постоянный ток с помощью выпрямителей.

Таким образом, значительное число потребителей электроэнергии большой мощности подключается к промышленной сети с помощью вентильных преобразователей. Вентильные преобразователи являются в настоящие время самыми распространенными потребителями электрической энергии.

Однако применение вентильных преобразователей вызывает ряд проблем связанных с тем, что они являются нелинейной нагрузки сети, и их работа сильно влияет на режим сети и качество электрической энергии.

Цель курсового проекта – закрепление и систематизация знаний в области важного раздела промышленной электроники – преобразовательной техники, путём самостоятельного решения комплексной задачи проектирования 12 пульсового вентильного преобразователя , для электропривода постоянного тока. Спроектированный преобразователь должен удовлетворять всем условиям задания.

1. Исходные данные.

Назначение преобразователя

 

магистральный жд транспорт

Тип преобразователя

 

 

НВП

Номинальное линейное напряжение сети

U

кВ

10,5

Мощность короткого замыкания питающей сети

S КЗ

МВА

150

Номинальное напряжение выпрямителя

U

кВ

3,3

Коэффициент повторяющихся перенапряжений

КП = U П / U V MAX

1,4

Коэффициент перегрузки выпрямителя

КПЕР

 

2

Схема выпрямителя

 

 

12ПАР

Колебания напряжения питающей сети

∆U1

%

+ 3,5

Номинальный ток выпрямителя

I

A

1600

Тип диодов

 

 

ДЛ173-3200

Коэффициент неповторяющихся перенапряжений

КНП = U НП / U V MAX

1,92

Напряжение КЗ преобразовательного трансформатора

u KT

%

10,5

Схема охлаждения диодов

 

 

воздушное

принудительное охлаждение со скоростью воздуха 6 м/с

2. Принцип работы и анализ электромагнитных процессов в цепях выпрямительного преобразователя.

Схема 12-пульсного выпрямителя с параллельным соединением выпрямительных мостов состоит из трехфазного трехобмоточного преобразовательного трасформатора и двух выпрямительных мостов, каждый из которых собран по трехфазной мостовой схеме. Преобразовательный трансформатор этой схемы на первичной стороне имеет одну сетевую обмотку (СО) с числом витков равным ω 1 , а на вторичной стороне две вентильные обмотки (ВО), соединенные в "звезду" ("У") и в "треу-

гольник" ("Д"). К этим обмоткам подключены выпрямительные мосты, которые соединены последовательно.

Мгновенное и среднее значение выпрямленного напряжения выпрямителя равно соответствующим напряженям ВМ1 И ВМ2, а ток нагрузки равен сумме токов Id1 и Id2.

U d1 = U d2 = U d

(2.1 )

I d1 = I d2

= I d

/ 2

(2.2

)

I d1 + I d2

= I d

 

(2.3

)

Для получения 12-пульсного режима выпрямления необходимо выполнить два условия:

1)угол сдвига фаз между одноименными линейными напряжениями ВО "У" и ВО "Д" должен составлять 30 эл 0 ;

2)Выпрямленные напряжения U d1 и U d2 ВМ1 и ВМ2 должны быть равны.

Первое условие достигается тем , что вентильные обмотки трансформатора соединены в "У" и "Д". Второе условие сводится к равенству линейных напряжений ВО "У" и "Д",т.е.

 

U 2ЛУ = U 2ЛД

 

 

 

 

(2.4 )

 

 

Но в "У"

U 2ЛУ =

 

 

U 2ФУ

, а в "Д"

U 2ЛД = U 2ФД .

 

 

3

 

 

 

Для получения 12-пульсного режима число витков ВО "Д" должно быть в

 

раз боль-

3

ше чем в ВО "У".

 

 

 

 

 

 

 

 

U 2ЛД =

 

 

U 2ФУ

 

(2.5 )

 

 

 

3

 

 

 

 

 

ω 2ЛД =

 

 

ω 2ФУ

 

(2.6 )

 

 

 

3

 

 

 

 

2.1Теория работы 12-пульсовых выпрямителей для момента времени θ1

 

 

Рассмотрим теорию работы 12-пульсового выпрямителя

 

 

последовательного типа в момент θ 1

 

 

 

 

θ1=15+30*N2 =15+30*9=285

 

где N2 =9 – вторая цифра варианта

 

 

Рассмотрим теорию работы 12-пульсового выпрямителя параллельного типа в момент θ1. В этот момент в ВО «У» наибольшее линейное напряжение u, следовательно, в мосте, подключенном к ВО «У», будут работать VD3 и VD4. Поэтому первая половина выпрямленного тока Id в момент θ1 протекает по следующей цепи — начало фазы bУ, VD3, нагрузка, VD4, начало фазы аУ, фаза аУ и фаза bУ. В ВО «Д» наибольшее линейное напряжение uса, следовательно, в мосте, подключенном к ВО «Д», будут работать VD11 и VD10. Поэтому вторая половина выпрямленного тока Id в момент θ1 протекает по следующей цепи — начало фазы сД, VD11, нагрузка, VD10, начало фазы аД. Здесь ток

разветвляется: 2/3 Id/2 течет по фазе сД, а 1/3 Id/2 — по фазам bД, aД. В начале фазы bД токи

складываются.

Построим временные диаграммы и схему 12 – пульсового выпрямителя параллельного типа

3. Расчет проектных параметров и выбор типа преобразовательного трансформатора.

3.1. Расчет проектных параметров преобразовательного трансформатора.

Статические преобразователи, помимо вентильного комплекта , содержат специальные преобразовательные трансформаторы. Они служат для согласования напряжения питающей сети с напряжением на выходе преобразователя , а также электрической изоляции нагрузки от питающей сети. Ориентировочное значение напряжения холостого хода (ХХ) для 12 пульсного выпрямительного преобразователя (ВП):

 

U d0 = 1,05 * U

,

(3.1 )

где

U = 3,3

кВ

- номинальное значение выпрямленного напряжения ВП

U d0 =

1,05 * 3,3=

 

3,465

( кВ )

Величина условной мощности ВП P d0 ,кВт, определяется по формуле

P d0

= U d0 * I ,

 

 

(3.2 )

где

I = 1600

А

- номинальное значение выпрямленного тока ВП

P d0

=

3,465 * 1600 =

5544

(кВт)

Значение номинальной мощности сетевой обмотки трансформатора S ,кВА,вычислим по формуле

S = 1,012 * P d0

 

(3.3 )

S =

1,012 * 5544 =

5610,528

(кВА)

Напряжение короткого замыкания (КЗ) питающей сети, % рассчитывается по формуле

S

 

u КС =

 

 

*

100%

 

 

(3.4 )

 

 

S КЗ

 

 

 

 

Где

S КЗ =

150000

кВА

- мощность короткого замыкания питающей сети

 

 

5610,528

 

 

 

 

 

u КС =

 

 

*

100% =

3,74

%

 

 

 

 

150000

 

 

 

 

Значение напряжения КЗ цепи коммутации,%

 

 

u К = u КС + u КТ

 

 

 

(3.5 )

где

u КТ =

10,5

%

- напряжение КЗ преобразовательного трансформатора

 

u К =

= 3,74 + 10,5 =

 

14,24 %

 

Уточненное значение U d0 ,которое принимамается в дальнейших расчетах, находится по формуле

U + ∆U П

U d0 =

 

 

 

 

 

 

(3.6 )

 

1

- (А * u K ) / 100

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

А =

0,2588

- коэффициент наклона внешней характеристики,зависящий от схемы

 

 

 

 

 

выпрямления

 

 

 

 

 

∆U П =

0,033

кВ

потеря напряжения в вентилях преобразоватиля

 

 

 

3,3

+

0,033

 

 

 

U d0 =

 

 

 

 

 

=

3,461

(кВ)

1

- (0,2588 * 14,24 ) /100

 

 

 

 

Рассчитаем и сведем в таблицу 3.1 следующие параметры преобразовательного трансформатора : 1)Уточненное значение U d0 рассчитанное по формуле 3.6

U d0 =

3,461

(кВ)

2)Условную мощность выпрямителя P d0 определяется по формуле 3.2 с учетом уточненного значения U d0

P d0 = U d0 * I =

3,461 * 1600 =

5537,6 (кВт)

3)Номинальную мощность сетевой обмотки трансформатора S вычислим по формуле 3.3.

S =1,012 * P d0 = 1,012 * 5537,6 =

5604,051 (кВА)

4)Напряжение КЗ питающей сети рассчитывается по формуле 3.4.

 

5604,051

 

 

 

u КС =

 

 

*

100% =

3,736

%

 

 

150000

 

 

 

5) Напряжение КЗ цепи коммутации по формуле 3.5.

u К =

3,736 + 10,5 =

14,236 %

6) Номинальные действующие значения фазных напряжений вентильных обмоток, соединенных:

- в "звезду"

 

U =

U d0 / 2,34

(3.7 )

- в "треугольник"

 

U =

U d0 / 1,35

(3.8 )

U =

3,461 / 2,34 =

1,479 (кВ)

U =

3,461 / 1,35 =

2,564 (кВ)

7)Номинальные токи вентильных обмоток,соединенных:

- в "звезду"

 

 

I =

0,4082

* I d

(3.9 )

- в "треугольник"

 

 

I =

0,2357

* I d

(3.10 )

I =

0,4082 * 1600 =

653,12 (А)

I =

0,2357 * 1600 =

377,12 (А)

8)Номинальное действующее значение фазного напряжения сетевой обмотки

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

U =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.11 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

где

U

- номинальное линейное напряжение сети ,кВ

 

 

10,5

 

 

 

 

 

 

 

 

U =

 

 

 

 

=

 

6,062

 

(кВ)

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

9)коэффициент трасформации трансформатора

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

(3.12 )

 

К Т =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6,062

 

 

 

 

 

 

К Т =

 

 

 

 

=

 

4,099

 

 

 

 

 

 

 

 

1,479

 

 

 

 

 

10) номинальный ток сетевой обмотки

 

 

 

 

 

 

 

 

0,7887 * I d

 

 

 

 

I =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.13 )

 

 

 

 

 

К Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,7887 * 1600

 

 

 

 

I =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

307,86

(А)

 

4,099

 

 

 

 

 

 

 

11)номинальные мощности вентильных обмоток, соединенных:

 

- в "звезду"

 

 

 

 

S 2НУ = 0,5236 * P d0

 

 

(3.14 )

 

- в "треугольник"

 

 

 

 

S 2НД = 0,5236 * P d0

 

 

(3.15 )

 

S 2НУ =

0,5236 * 5537,6 =

2899,487

(кВА)

 

S 2НД =

0,5236 * 5537,6 =

2899,487

(кВА)

12)Общую номинальную мощность вентильных обмоток

 

S = S 2НУ +S 2НД

 

 

(3.16 )

 

S =

2899,48736 + 2899,48736 =

5798,97 (кВА)

13)Типовую мощность трансформатора

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]