39

Министерство путей сообщения Российской Федерации

Омский государственный университет путей сообщения

Кафедра Электроснабжение РАБОТА ЗАЩИЩЕНА

железнодорожного С ОЦЕНКОЙ _________

транспорта

Руководитель

Дисциплина Электронная доцент

техника и ___________Е. Ю. Салита

преобразователи

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГИ

Выполнил

студент группы 47 а

____________Е. А. Боярский

Омск 2000

УДК 621.311:621.314.632:621.331

РЕФЕРАТ

41 с., 9 рис., 10 табл., 4 источника

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, РЕЖИМ РАБОТЫ, УГОЛ КОММУТАЦИИ, ТИРИСТОР, ГРУППОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ВЕНТИЛЕЙ, ВЫПРЯМЛЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ, КОЭФФИЦИЕНТЫ ВОЛНИСТОСТИ И ИСКАЖЕНИЯ, КПД ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Объектом исследования является силовой полупроводниковый преобразователь шахтного транспорта.

Цель исследования – рассчитать параметры и характеристики преобразователя и выбрать к нему необходимую аппаратуру.

Методы исследования – аналитические и графические.

Дано предварительное описание выпрямителя, вычислены основные параметры схемы преобразователя, выбраны трансформатор, коммутационная аппаратура и тиристоры с охладителями, рассчитано групповое соединение вентилей, определены показатели качества электроэнергии, построены диаграммы электромагнитных процессов и эксплуатационные характеристики.

Содержание

Введение 4

Исходные данные 5

1. Принцип работы преобразователя 6

1.1. Описание схемы и режима работы преобразователя 6

1.2. Предварительный анализ электромагнитных процессов 8

1.3. Сравнение схемы с аналогичными по назначению 10

2. Основные параметры схемы преобразователя 12

2.1. Напряжения на элементах схемы 12

2.2. Токи в цепях схемы 13

2.3. Мощность трансформатора 14

2.4. Определение угла коммутации тока 14

3. Выбор типа трансформатора 16

4. Расчет вентильной части преобразователя 17

4.1. Выбор вентилей 17

4.2. Расчет допустимых токов вентилей в заданных условиях 18

4.3. Расчет группового соединения вентилей 19

5. Выбор коммутационной аппаратуры 23

6. Построение диаграмм электромагнитных процессов в схеме

преобразователя 27

7. Расчет эксплуатационных характеристик и показателей качества

электроэнергии 30

7.1. Качество выпрямленного напряжения 30

7.2. Качество сетевого тока 31

7.3. Внешняя характеристика 32

7.4. Характеристика коэффициента мощности 35

7.5. Характеристика коэффициента полезного действия 37

Заключение 40

Список использованных источников 41

Введение

Электрическая энергия на электростанциях вырабатывается в виде энергии трехфазного тока промышленной частоты (50 Гц). Среди промышленных потребителей электроэнергии примерно 30 % являются потребителями постоянного тока (электрохимические и электрометаллургические установки, гальванические ванны, электропривод постоянного тока). В дальних передачах электрической энергии в энергосистемах используются линии электропередачи постоянного тока напряжением до 1000 кВ и выше. В таких передачах на передающей стороне трехфазный ток преобразуется в постоянный, а на приемной стороне – постоянный ток в трехфазный переменный ток.

На электрифицированном магистральном и городском рельсовом транспорте, на электровозах, электропоездах, в трамваях, в шахтном и рудничном транспорте используется тяговый привод постоянного тока с коллекторным двигателем. В системах постоянного тока трехфазный ток промышленной частоты преобразуется на тяговых подстанциях в постоянный ток.

В системах переменного тока промышленной частоты на электроподвижном составе осуществляется преобразование однофазного тока в постоянный ток.

В связи с этим на тяговых подстанциях и на самом электроподвижном составе требуется комплекс преобразователей энергии.

Устройства преобразования электроэнергии делятся на электромагнитные и электронные. Преимущественное применение в современной преобразовательной технике находят электронные преобразователи, построенные на основе диодов, тиристоров и силовых транзисторов. Такие преобразователи получили название полупроводниковых преобразователей электрической энергии. Переход от контактной аппаратуры к бесконтактным электронным устройствам позволяет повысить надежность работы, сократить эксплуатационные расходы, уменьшить материалоемкость и размеры аппаратуры.

Работа электронных преобразователей и аппаратов характеризуется сложными электромагнитными процессами. Поэтому разработка, проектирование и техническое обслуживание таких устройств требуют специальных методов, квалифицированного научного и инженерного труда.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Схема преобразователя – нулевая простая шестипульсовая;

2. Назначение преобразователя – шахтный транспорт;

3. Режим работы – управляемый выпрямитель;

4. Параметры питающей сети:

• число фаз m₁=3;

• номинальное линейное напряжение U_c=6,6 кВ;

• мощность к. з. S_к.з.с=150 МВА;

5. Напряжение к. з. трансформатора е_к=10 %;

6. Параметры сети постоянного тока:

• номинальное выпрямленного напряжения U_d.ном=0,275 кВ;

• номинальный выпрямленный ток I_d.пер=500 А;

7. Условия перегрузки по току и напряжению:

• технологическая перегрузка I_d.пер/I_d.ном=300 % (t_пер=10 с);

• U_в.пов/U_d0=1,5 ;

• U_{в.непов}/U_d0=2,5 ;

8. U_d0/U_d0=0,866 .