Проектування і розрахунок керованих випрямлячів електричного струму

Міністерство освіти і науки України

Полтавський національний технічний університет

імені Юрія Кондратюка

КУРСОВА РОБОТА

“Проектування і розрахунок керованих випрямлячів

електричного струму”

Зміст

Завдання до курсової роботи

Вступ

1. Розрахункова частина

1.1 Розрахунок силової частини випрямляча

1.2 Розробка СІФК

1.2.1 Розрахунок вихідного каскаду

1.2.2 Розрахунок фазозсувного ланцюга

1.2.2 Розробка нуль-органа

1.2.3 Розрахунок генератора лінійно змінної напруги

1.2.4 Розрахунок компаратора

1.2.5 Розрахунок диференціюючої ланки

1.2.6 Розрахунок одновібратора

Література

Вступ

Випрямлячем називається пристрій призначений для перетворення енергії джерела змінного струму в постійний струм. Необхідність в подібному перетворенні з'являється, коли живлення користувача здійснюється постійним струмом, а джерелом електричної енергії є джерело змінного струму, наприклад промислова мережа частотою 50 Гц.

Принцип випрямлення базується на отриманні за допомогою тиристорної схеми із двополярних напруг однополярних напівхвиль напруги, які після фільтра стають згладженими. При великих потужностях навантаження задачу перетворення електричної енергії змінного струму в постійний струм вирішують за допомогою 3-фазних керованих випрямлячів, виконаних за мостовою схемою (рис.1).

Схема імпульсно-фазового керування забезпечує, подачу відкриваючих імпульсів на тиристори перетворювача і разом з перетворювачем вирішує комплекс задач, пов'язаних з формуванням і регулюванням його вихідної напруги.

Загальними вимогами, що пред'являються до системи керування перетворювачем є:

1) надійність відкривання тиристорів силової схеми в усіх режимах її роботи;

2) плавне (в необхідному діапазоні) регулювання кута а подачі керуючих імпульсів на тиристори;

3) висока завадостійкість і надійність.

Рис. 1. Структурна схема керованого трифазного випрямляча

1. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

1.1 Розрахунок силової частини випрямляча

Проведемо розрахунок потужності на навантаженні:

P_dn =U_dn ·I_dn

P_dn =660·800=528 кВА

Знайдемо повну потужність трансформатора (без урахування процесу комутації):

S_t =1,045·P_dn

S_t =1,045·528000=551,76кВА

З умови S_{t р} /S_t вибираємо трансформатор ТСЗП-630 потужністю 645 кВА з характеристиками:

Stр , кВА	Р0 , кВА	Рк , кВА	Uk , %	Mаса,T
645	2,1	6,0	6,2	2,45

Для трифазної мостової схеми В =0,5.

Визначимо номінальну фазову напругу вторинної обмотки трансформатора (при куті регулювання = 0)

U_dn =U_{d 0} · [cos - (B·U_{k %} )/100]

U_{d 0} = U_dn /[cos - (B·U_{k %} )/100] = 660/(1-0,5·6,2/100) = 681,11B

Визначимо номінальну фазову напругу вторинної обмоткиU2н:

U_{d 0} =3··U₂ /p=2,34·U2н

U2н= 0,427·U_{d 0} = 0,427·681,11= 291,07B

Необхідна лінійна напруга U_{2л н} становить:

U_2лн =U2н·=291,07· = 503,55В.

Вибираємо лінійну напругу вторинної обмотки потужного трансформатора з номінального ряду 230В, 460В, 660В, 825В

U_2л = 660В

Звідки фазна напруга становить

U₂ = U_2л / = 660 / = 381,5В.

Знаходимо U_{d 0} для вибраного значення фазної напруги вторинної обмоткитр. U₂

U_do = 2,34· U₂ = 2,34·381,5= 892,71В.

За відомими значеннямиU_1л iU₂ (U₂ — напруга не на вторинній обмотці трансформатора, а та, яка використовується для розрахунку випрямляча, що живиться від вторинної обмотки трансформатора), визначимо коефіцієнт трансформації силового трансформатора

n =w1/w2=U1л/U2=6000/381,5=15,72

Фазний діючий струм вторинної обмотки трансформатора за умови, що випрямлений струм ідеально згладжений (L_п ), дорівнює:

I₂ = 0,817·I_dn = 0,817·800 = 653,6А.

Діючий струм первинної обмотки трансформатора, пов'язаний зі струмом вторинної обмотки коефіцієнтом трансформації, визначається за формулою

I₁ = (0,817·I_dn )/n =І₂ /n = 653,6/15,72= 41,57А.

Потужність первинної обмотки трансформатора S₁ , з урахуванням 10%-ної зміни напруги, знаходимо за формулою:

S1=m·1,1·I₁ · U₁ =m·1,1·I₁ ·U_1л =3·1,1·41,57·6000=823,086 кВА.

Потужність вторинної обмотки трансформатора S₂ , з урахуванням 10%-ної зміни напруги, знаходимо через добуток значення кількості фаз m, фазної напруги вторинної обмотки трансформатора і струму вторинної обмотки. Звідси:

S₂ =m·1,1·U₂ ·I₂ =3·1,1·381,5·653,6=822,84 кВА.

Оскільки S₁ = S₂