РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ВЫПРЯМИТЕЛЯ
Описание работы
Работа пользователя Semfidelis
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ЗАДАНИЕ
к курсовому проекту «Расчет режимов работы выпрямителя» по курсу «Силовые преобразователи в электроснабжении»
студенту гр. Ф.И.О
Исходные данные:
1. Схема выпрямления – трехфазная мостовая. Выпрямитель управляемый. Нагрузка активно-индуктивного характера, ток нагрузки идеально сглажен.
2. Параметры схемы в относительных единицах :
· сопротивление нагрузки ;
· индуктивное сопротивление фазы питающего трансформатора ;
· действующее значение фазного напряжения трансформатора – 1 ;
· угол управления тиристорами в номинальном режиме 0о.
3. Параметры в именованных единицах;
· выпрямленное напряжение фазы вторичной обмотки трансформатора ;
· номинальный ток нагрузки выпрямителя, соответствующий расчетному в о.е.
4. Охлаждение воздушное, естественное, температура +20о.
Вопросы, подлежащие проработке:
1. Построение блок-схемы системы фазового управления вентилями выпрямителя.
2. Расчет номинального рабочего режима выпрямителя.
3. Построение временных диаграмм работы выпрямителя по расчетным данным режима и графическое определение величины пульсаций выпрямленного напряжения при .
4. Построение регулировочной и внешних характеристик выпрямителя для режима номинальной нагрузки.
5. Расчет энергетических характеристик выпрямителя: и определение их зависимостей от .
6. Расчет гармонического состава и коэффициентов искажения синусоидальности фазных токов и напряжений выпрямителя при .
7. Расчет баланса мощностей выпрямителя для .
8. Выбор вентилей выпрямителя и проверка их теплового режима в статическом режиме и в повторно-кратковременном режиме 120 вкл./час, считая длительность включенного и выключенного состояний одинаковыми.
9. Расчет параметров силового фильтра.
Руководитель работы,
кафедры ЭПП _______________
_______________
Оглавление
Введение …………………………………………………………………………………………...4
1.Выбор структурной схемы системы фазового управления……………………………...7
2.Расчет рабочего режима выпрямителя……………………………………………………8
3.Расчет и построение регулировочных и внешних характеристик выпрямителя……….14
4.Расчет коэффициентов преобразования выпрямителя…………………………………..18
5.Расчет гармонического состава фазных токов и напряжений выпрямителя…………...20
6.Расчет баланса мощностей выпрямителя………………………………………………...24
7.Выбор вентилей выпрямителя и расчет их теплового режима…………………………25
8.Расчет силового фильтра………………………………………………………………….27
Заключение …………………………………………………………………………………………30
Список использованных источников ……………………………………………………………..31
Введение
Для удовлетворения нужд производства в электроэнергии разных видов и параметров, а также для эффективного управления ее распределением необходимы различные преобразовательные устройства. Областью применения преобразовательных устройств являются химические и алюминиевые предприятия, тяговые подстанции, электрифицированный железнодорожный транспорт, регулируемый электропривод, питание различного рода подъемников, лифтов, подземного шахтного оборудования, возбудителей синхронных машин и т. д.
Среди разнообразных требований, предъявляемых к преобразователям, общими являются обеспечение высоких КПД и коэффициента мощности, а также максимальной надежности и устойчивости. Полупроводниковые преобразователи наиболее качественно удовлетворяют перечисленным требованиям. Они имеют малые габариты и вес, потребляют очень малую мощность управления, обладают высоким быстродействием, а их универсальность позволяет создавать самые разнообразные устройства. Все эти качества открывают широкие возможности для их применения.
Силовая электроника является значительным резервом повышения энергоэффективности систем электроснабжения, поскольку основой большинства методов оптимизации энергопотребления является управление преобразованием электроэнергии сети в энергию управления объектом.
Схемную электронику условно делят на два класса.
К первому классу относят электронные средства малой мощности, широко применяющиеся в системах автоматического управления и регулирования. Это различного рода усилители, генераторы и т. д. Назначение элементов первого класса – генерирование и преобразование электрических сигналов определенной формы и амплитуды, осуществляющих передачу информации. Для таких электронных целей основными характеристиками являются амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики, условия устойчивости работы и т. д. Такие же показатели, как коэффициент полезного действия, коэффициент мощности, для них являются второстепенными, и их зачастую не учитывают.
Ко второму классу относят электронные средства, применяющиеся в различных системах и источниках электропитания. Электронные цепи второго класса служат для преобразования электрического тока и напряжения: переменного тока в постоянный, постоянного тока в переменный, переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты, низкого постоянного напряжения в высокое постоянное напряжение и т. д. К этому же классу относят электронные устройства, осуществляющие фильтрацию и стабилизацию тока и напряжения. Основными характеристиками электронных цепей второго класса являются коэффициент полезного действия, коэффициент мощности и другие электрические характеристики.
Схемная электроника второго класса служит энергетическим целям, поэтому ее часто называют энергетической электроникой, а устройства этого класса – преобразователями электрического тока.
Для получения электрической энергии нужного вида часто приходится преобразовывать энергию переменного тока в энергию постоянного тока (выпрямление) и, наоборот, энергию постоянного тока в энергию переменного тока (инвертирование). Выпрямление осуществляется с помощью устройств, называемых выпрямителями, а инвертирование производится инверторами.
Выпрямители и инверторы являются источниками вторичного электропитания. Источник вторичного электропитания (ИВЭ) представляет собой средство, обеспечивающее электропитанием самостоятельные приборы или отдельные цепи комплекса электронной аппаратуры и электромашинных систем. Выпрямители бывают неуправляемые и управляемые. Неуправляемые выпрямители преобразуют переменное напряжение в постоянное неизменного значения. С помощью управляемых производится не только выпрямление, но и управление величиной выпрямленного напряжения.
В зависимости от рода первичного источника питания (сети переменного тока) выпрямители могут быть однофазными и многофазными (обычно трёхфазными). В зависимости от формы выпрямленного напряжения выпрямители подразделяют на одно- и двухполупериодные.
Задачей данного курсового проекта является расчет энергетических характеристик силовых полупроводниковых преобразователей и анализ их влияния на качество напряжения питания сети на примере наиболее характерного устройства – выпрямителя.
В нашем случае будет рассмотрен управляемый выпрямитель, выполненный по трехфазной мостовой схеме. Выпрямитель может использоваться для питания якорных цепей двигателей постоянного тока в электроприводах станков и других машин, а также может использоваться в качестве регулятора напряжения в цепях с активной или активно-индуктивной нагрузкой.
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ЗАДАНИЕ
к курсовому проекту «Расчет режимов работы выпрямителя» по курсу «Силовые преобразователи в электроснабжении»
студенту гр. Ф.И.О
Исходные данные:
1. Схема выпрямления – трехфазная мостовая. Выпрямитель управляемый. Нагрузка активно-индуктивного характера, ток нагрузки идеально сглажен.
2. Параметры схемы в относительных единицах :
· сопротивление нагрузки ;
· индуктивное сопротивление фазы питающего трансформатора ;
· действующее значение фазного напряжения трансформатора – 1 ;
· угол управления тиристорами в номинальном режиме 0о.
3. Параметры в именованных единицах;
· выпрямленное напряжение фазы вторичной обмотки трансформатора ;
· номинальный ток нагрузки выпрямителя, соответствующий расчетному в о.е.
4. Охлаждение воздушное, естественное, температура +20о.
Вопросы, подлежащие проработке:
1. Построение блок-схемы системы фазового управления вентилями выпрямителя.
2. Расчет номинального рабочего режима выпрямителя.
3. Построение временных диаграмм работы выпрямителя по расчетным данным режима и графическое определение величины пульсаций выпрямленного напряжения при .
4. Построение регулировочной и внешних характеристик выпрямителя для режима номинальной нагрузки.
5. Расчет энергетических характеристик выпрямителя: и определение их зависимостей от .
6. Расчет гармонического состава и коэффициентов искажения синусоидальности фазных токов и напряжений выпрямителя при .
7. Расчет баланса мощностей выпрямителя для .
8. Выбор вентилей выпрямителя и проверка их теплового режима в статическом режиме и в повторно-кратковременном режиме 120 вкл./час, считая длительность включенного и выключенного состояний одинаковыми.
9. Расчет параметров силового фильтра.
Руководитель работы,
кафедры ЭПП _______________
_______________
Оглавление
Введение …………………………………………………………………………………………...4
1.Выбор структурной схемы системы фазового управления……………………………...7
2.Расчет рабочего режима выпрямителя……………………………………………………8
3.Расчет и построение регулировочных и внешних характеристик выпрямителя……….14
4.Расчет коэффициентов преобразования выпрямителя…………………………………..18
5.Расчет гармонического состава фазных токов и напряжений выпрямителя…………...20
6.Расчет баланса мощностей выпрямителя………………………………………………...24
7.Выбор вентилей выпрямителя и расчет их теплового режима…………………………25
8.Расчет силового фильтра………………………………………………………………….27
Заключение …………………………………………………………………………………………30
Список использованных источников ……………………………………………………………..31
Введение
Для удовлетворения нужд производства в электроэнергии разных видов и параметров, а также для эффективного управления ее распределением необходимы различные преобразовательные устройства. Областью применения преобразовательных устройств являются химические и алюминиевые предприятия, тяговые подстанции, электрифицированный железнодорожный транспорт, регулируемый электропривод, питание различного рода подъемников, лифтов, подземного шахтного оборудования, возбудителей синхронных машин и т. д.
Среди разнообразных требований, предъявляемых к преобразователям, общими являются обеспечение высоких КПД и коэффициента мощности, а также максимальной надежности и устойчивости. Полупроводниковые преобразователи наиболее качественно удовлетворяют перечисленным требованиям. Они имеют малые габариты и вес, потребляют очень малую мощность управления, обладают высоким быстродействием, а их универсальность позволяет создавать самые разнообразные устройства. Все эти качества открывают широкие возможности для их применения.
Силовая электроника является значительным резервом повышения энергоэффективности систем электроснабжения, поскольку основой большинства методов оптимизации энергопотребления является управление преобразованием электроэнергии сети в энергию управления объектом.
Схемную электронику условно делят на два класса.
К первому классу относят электронные средства малой мощности, широко применяющиеся в системах автоматического управления и регулирования. Это различного рода усилители, генераторы и т. д. Назначение элементов первого класса – генерирование и преобразование электрических сигналов определенной формы и амплитуды, осуществляющих передачу информации. Для таких электронных целей основными характеристиками являются амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики, условия устойчивости работы и т. д. Такие же показатели, как коэффициент полезного действия, коэффициент мощности, для них являются второстепенными, и их зачастую не учитывают.
Ко второму классу относят электронные средства, применяющиеся в различных системах и источниках электропитания. Электронные цепи второго класса служат для преобразования электрического тока и напряжения: переменного тока в постоянный, постоянного тока в переменный, переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты, низкого постоянного напряжения в высокое постоянное напряжение и т. д. К этому же классу относят электронные устройства, осуществляющие фильтрацию и стабилизацию тока и напряжения. Основными характеристиками электронных цепей второго класса являются коэффициент полезного действия, коэффициент мощности и другие электрические характеристики.
Схемная электроника второго класса служит энергетическим целям, поэтому ее часто называют энергетической электроникой, а устройства этого класса – преобразователями электрического тока.
Для получения электрической энергии нужного вида часто приходится преобразовывать энергию переменного тока в энергию постоянного тока (выпрямление) и, наоборот, энергию постоянного тока в энергию переменного тока (инвертирование). Выпрямление осуществляется с помощью устройств, называемых выпрямителями, а инвертирование производится инверторами.
Выпрямители и инверторы являются источниками вторичного электропитания. Источник вторичного электропитания (ИВЭ) представляет собой средство, обеспечивающее электропитанием самостоятельные приборы или отдельные цепи комплекса электронной аппаратуры и электромашинных систем. Выпрямители бывают неуправляемые и управляемые. Неуправляемые выпрямители преобразуют переменное напряжение в постоянное неизменного значения. С помощью управляемых производится не только выпрямление, но и управление величиной выпрямленного напряжения.
В зависимости от рода первичного источника питания (сети переменного тока) выпрямители могут быть однофазными и многофазными (обычно трёхфазными). В зависимости от формы выпрямленного напряжения выпрямители подразделяют на одно- и двухполупериодные.
Задачей данного курсового проекта является расчет энергетических характеристик силовых полупроводниковых преобразователей и анализ их влияния на качество напряжения питания сети на примере наиболее характерного устройства – выпрямителя.
В нашем случае будет рассмотрен управляемый выпрямитель, выполненный по трехфазной мостовой схеме. Выпрямитель может использоваться для питания якорных цепей двигателей постоянного тока в электроприводах станков и других машин, а также может использоваться в качестве регулятора напряжения в цепях с активной или активно-индуктивной нагрузкой.
