Расчёт режимов работы выпремителя

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 кой гармоники в питающей сети создает падение напряжения:

5-ая гармоника:

Амплитудное значение кой гармоники находится:

где коэффициенты:

Таблица 7кКк1Кк2Ikm-Zфк-Umk = Ikm· .

— Zфк-1—1,23 520,159160,1 961 950,000850,123 440,156130,696 900,1090770,1 340,085380,104 230,975660,10 169 110,001630,18 370,046061,533 180,07061130,1 350,003390,30 301,811940,5 490.

Степень 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 составляющих.

Соответственно, мощность искажений определится как8. Выбор вентилей выпрямителя и расчет их теплового режима.

Расчет 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 типа.

Т471−200 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 фильтра.

Гармонические 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 конденсатора.

Номинальное напряжение, ВТиповая емкость, нФТиповая мощность, кВАрПредельное напряжение, кВхк = хL, ОмL, мГн58,6 333 674,20,8 327 950,2К15У1 300 010 090 104,7111,4175,4 920 982,10,8 317 415,23К15У1 300 010 090 104,7111,41 112,439264,10,777 133,41К15У1 300 010 090 104,7111,41 131,59576096,80,774 694,566К15У1 300 010 090 104,7111,41Заключение.

В 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 литературы

1.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 140 200 по курсу «Силовые преобразователи в электроснабжении». — Томск: Изд. ТПУ, 2006. — 28 с.