расчёт режимов работы выпремителя

Содержание
Введение 4
Техническое задание 5
1. Фазоуправляемые выпрямители. Структурная схема системы фазового управления 6
2. Расчет номинального рабочего режима выпрямителя 10
3. Построение временных диаграмм работы выпрямителя и графическое определение величины пульсаций выпрямленного напряжения при α 0 14
4. Расчет и построение регулировочной и внешних характеристик выпрямителя для режима номинальной нагрузки 15
5. Расчет коэффициентов преобразования выпрямителя 17
6. Расчет гармонического состава и коэффициентов искажения синусоидальности фазных токов и напряжений выпрямителя для номинального режима при α 0 19
7. Расчет баланса мощностей выпрямителя при α 0 22
8. Выбор вентилей выпрямителя и расчет их теплового режима 23
9. Расчет силового фильтра 25
Заключение 26
Список литературы 27

Уровень искажений оценивается по выражению:где Uкm - амплитуды высших гармоник напряжения, U1m - амплитуда первой гармоники напряжения.Стандарты на качество напряжения устанавливают величину КГUв сетях 0,38 кВ до 12%.Расчет гармоник1-ая гармоника:Определим угол сдвига фаз по выражению:Амплитудное значение основной гармоники тока трансформатора:Активное сопротивление сети принимается равным | 0,1хф | = | rф |.Эквивалентное сопротивление питающей сети, реактивная составляющая которой зависит от частоты:Ток к- ой гармоники в питающей сети создает падение напряжения:5-ая гармоника:Амплитудное значение к- ой гармоники находится:где коэффициенты:Таблица 7кКк1Кк2Ikm|Zфк|Umk = Ikm·|Zфк|1--1,23520,159160,1961950,000850,123440,156130,696900,1090770,001340,085380,104230,975660,10169110,001630,018370,046061,533180,07061130,001350,003390,030301,811940,05490Степень искажения формы тока определяется коэффициентом гармоник по току:Степень искажения напряжения оценивается коэффициентом гармоник по напряжению:Стандарты на качество напряжения устанавливают величину КГU в сетях 0,38кВ до 12%.7. Расчет баланса мощностей выпрямителя при α = 0Определим общую мощность, которую потребляет выпрямитель. Она является суммой активной, реактивной мощностей, а также мощности искажений.Для этого выразим действующие значения токов через коэффициенты гармоник.Активная и реактивная мощность первых гармонических составляющихСоответственно, мощность искажений определится как8. Выбор вентилей выпрямителя и расчет их теплового режимаРасчет условий работы вентилей целесообразно проводить для режима максимальной нагрузки ( = 0)По известному току Id определяются среднее Iср и действующее значение тока вентиля:Коэффициенты амплитуды Ка = 3 и формы Кф =1,73 [1, таблица 3-4].Выбираем низкочастотный тиристор типаТ471-200 со следующими параметрами:• Пороговое напряжение Uо = 1,35 В;• Динамическое сопротивление RД = 1,24∙10-3Ом;• Установившееся тепловое сопротивление в статике Rт = 0,09С/Вт;• Максимально допустимая температура структуры Θр-н =125°С;• Способ охлаждения – естественное, воздушное.Величина мощности потерь в тиристоре:Определяем температуру полупроводниковой структуры прибора при известной температуре окружающей среды Θс = 20°С:Подсчитанное значение ( = 45,7оС) не превышает максимально допустимой температуры (Θр-н = 125°С), поэтому использование дополнительного радиатора охлаждения не требуется;Необходимо выполнить проверку теплового режима. Температура определяется для длинной серии импульсов мощности потерь ∆Р.Рассчитаем периодичность включения нагрузки: Время подключения нагрузки: Определяем из справочника переходные тепловые сопротивления при выбранных условиях охлаждения соответствующим отрезкам времени:Подсчитанное значение ( = 72,5оС) меньше максимально допустимой температуры (Θр-н = 125°С). Максимально допустимое мгновенное значение напряжения, приложенное к полупроводниковому прибору в обратном или прямом закрытом направлении равно:С учетом этого выбираем класс тиристора – 26 [1, табл. 3-7]9. Расчет силового фильтраГармонические составляющие фазных токов:1. Необходимо определить мощность фазных конденсаторовQк = 1,3Uфд · Iкдгде Uфд - действующее значение фазного напряжения, В; Iкд - действующее значение тока к-ой гармоники, А.2. Учет уменьшения мощности реактивной производится с помощью коэффициента βк=5,7 гармоник принимаются 0,83-0,82; для 11, 13 гармоник - 0,77-0,765. Тогда Qф = βkQк.3. Выбираются стандартные конденсаторы, ориентируясь по расчетной мощности. 4. Определяем требуемое значение индуктивного сопротивления дросселя по формуле:Тогда индуктивность дросселя получим из соотношения:Пример расчёта параметров фильтра для 5-ой гармоники:Выбираем конденсатор типа К15У1, типовая мощность которого равна 90 КВар, Для систематизации расчёта параметров фильтров для различных гармоник составим соответствующую таблицу 9.Таблица 9 - Расчетные данные№ гармоникиIкд,АQк, ВАрβкQф, ВАрТип конденсатораНоминальное напряжение, ВТиповая емкость,нФТиповая мощность,кВАрПредельное напряжение, кВхк = хL,ОмL,мГн58,6333674,20,8327950,2К15У1300010090104,7111,4175,4920982,10,8317415,23К15У1300010090104,7111,41112,439264,10,777133,41К15У1300010090104,7111,41131,59576096,80,774694,566К15У1300010090104,7111,41ЗаключениеВ данной курсовой работе был проведен расчет энергетических и эксплуатационных параметров силовых выпрямителей на основе полупроводниковых преобразователей. При написании работы был изучен и глубоко проработан теоритический материал по режимам работы управляемых выпрямителей, выбор силовых вентилей и расчет их характеристик для заданного режима работы.Список литературы1.Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Сахаров Ю.В. Силовые полупроводниковые приборы. Справочник.-М.Энергия, 1975.2.Лукутин Б.В. Силовые преобразователи электроэнергии. Выпрямитель. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов ЭЛТИ специальности 140200 по курсу “Силовые преобразователи в электроснабжении”. - Томск: Изд. ТПУ, 2006. - 28 с