Электрооборудование промышленности

Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто

30% recurring commission
Выплаты в USDT
Вывод каждую неделю
Комиссия до 5 лет за каждого referral

ьное агентство образования и науки

Омский Государственный Технический Университет

Нижневартовский филиал

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

«РАСЧЁТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ЭЛЕКТРОПИТАЮЩИХ УСТРОЙСТВ»

Вариант – 43

Выполнил:

Студент курса

Группы –НВ

Сдал:___________________

(Дата)

Проверил:

К. т.н., доцент

Проверил:________________

(дата) (оценка)

Нижневартовск 2006г

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ………………………………………………………………………….…........ 3

1. Расчет неуправляемого выпрямителя и работе

на активную нагрузку …………………………………………………………….… 4

1.1. Предварительные замечания. Исходные данные ………………………… 4

1.2. Выбор схемы выпрямителя. Эквивалентная схема …………………….. 5

1.3. Расчет неуправляемого выпрямителя ……………………………………. 6

1.4. Временные диаграммы ………………………………………………………… 8

2. Расчет неуправляемого выпрямителя при работе

на активно-индуктивную нагрузку ……………………………………………… 9

2.1. Предварительные замечания. Исходные данные ………………………. 9

2.2. Эквивалентная схема. Расчет неуправляемого выпрями……10

2.3. Временные диаграммы...……………………………………………………..11

3. Расчет неуправляемого выпрямителя при работе

на активно-емкостную нагрузку ...………………………………………… …….12

3.1. Предварительные замечания. Исходные данные ………………… …….12

3.2. Эквивалентная схема. Расчет неуправляемого выпрямителя ……...13

3.3. Временные диаграммы ………………………………………………… …….15

4. Расчет неуправляемого выпрямителя с учетом

явлений коммутации …………………………………………………………………16

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

4.1. Предварительные замечания. Исходные данные …………………….....17

4.2. Эквивалентная схема. Расчет неуправляемого выпрямителя …….18

4.3. Временные диаграммы ……………………………………………………….19

5. Расчет управляемого выпрямителя в режиме стабилизации

выходного напряжения ………………………………………………………………20

5.1. Предварительные замечания. Исходные данные ……………………….21

5.2. Эквивалентная схема. Расчет управляемого выпрямителя …………22

5.3. Временные диаграммы ……………………………………………………….24

6. Расчет энергетических характеристик управляемого

выпрямителя при активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузках …………………………………………………………………………………….25

6.1. Предварительные замечания. Исходные данные ……………………….25

6.2. Расчет энергетических характеристик …………………………………26

7. Разработка электрической принципиальной схемы

управляемого выпрямителя ………………………………………………………27

Введение

Данная курсовая работа по дисциплине «Электрооборудование промышленности» посвящена расчету неуправляемых и управляемых выпрямителей, питающих активную (омическую), активно-индуктивную и активно-емкостную нагрузку. Примером активной нагрузки являются промышленные нагревательные установки. Активно-индуктивными потребителями служат обмотки электрических машин и электромагнитов, соленоиды, втягивающие катушки электроаппаратов, а также другие потребители, питаемые через индуктивный фильтр. Активно-емкостными нагрузками выпрямителей являются конденсаторные накопители энергии, получающие все более широкое применение в различных отраслях промышленности.

Рис. 1. Структурная схема выпрямителя (а), схема простейшего УВ (б) и графики напряжений

на его входе и выходе (в) при резисторной нагрузке без фильтра;

Uуи – управляющие импульсы для тиристоров РВБ

1.Расчет неуправляемого выпрямителя при работе на активную нагрузку

1.1. Предварительные замечания. Исходные данные.

К неуправляемым относятся выпрямители, у которых отсутствует возможность изменения и регулирования выходного напряжения (тока). Традиционный выпрямитель состоит из преобразовательного трансформатора Т, вентильного блока ВБ, фильтрующего устройства ФУ и стабилизатора напряжения СН или тока. В зависимости от условий работы могут отсутствовать преобразовательный трансформатор, фильтр или стабилизатор. Трансформатор преобразует сетевое напряжение и количество фаз сети до необходимого значения, а также обеспечивает гальваническую изоляцию нагрузки от силовой сети. Вентильный блок – основное звено выпрямителя, обеспечивает однонаправленное протекание тока в нагрузке. В качестве вентилей используются полупроводниковые приборы с односторонней электропроводностью (диоды, тиристоры). Напряжение на выходе ВБ постоянно по направлению, но не постоянно по величине. Являясь периодической функцией, напряжение может быть разложено на две составляющие: постоянное (или среднее) значение и напряжение пульсаций, равное сумме всех гармонических составляющих ряда Фурье. Первая является полезной составляющей выпрямленного напряжения, а вторая – паразитной. Она обусловлена не идеальностью выпрямления и характеризуется коэффициентом пульсаций. Фильтрующее устройство ослабляет пульсации выходного напряжения выпрямителя. В качестве фильтрующего устройства обычно используются фильтры нижних частот на L и C элементах, поскольку наиболее трудно подавляется основная (первая) гармоническая составляющая напряжения. Стабилизатор СН уменьшает влияние внешних воздействий, изменений напряжений питающей сети, температуры окружающей среды, изменений нагрузки и др. на выходное напряжение выпрямителя. Кроме основных узлов, в состав выпрямителя могут входить вспомогательные элементы и узлы, служащие для повышения его надежности, например узлы контроля, автоматики и защиты.

Исходные данные неуправляемого выпрямителя с активной нагрузкой (без потери напряжения в фазах выпрямителя) приведены в Табл. 1.1.

*U0, B*	*I0, A*	*f, Гц*	n	k	ξn	ξм	*l, %*
900	10	50	4,5	12	0,8	1,10	10

Где

U0 – среднее значение выходного напряжения выпрямителя

I0 – среднее значение тока выпрямителя

f – частота питающей сети

n – отношение индуктивного сопротивление дросселя на основной частоте пульсаций к активному сопротивлению R0 потребителя

k – отношение сопротивления потребителя R0 к сопротивлению Rп потерь в фазе выпрямителя

ξn, ξм – коэффициент, характеризующий отключение действующего значения

фазной ЭДС вентильной обмотки трансформатора от номинального

значения Е2

l – коэффициент снижения выпрямленного напряжения в процентах за счет явления коммутации

Требуется:

1.Определить рациональный тип схемы выпрямителя. Вычертить принципиальную и эквивалентную схемы этого выпрямителя.

2.Вычислить частоту fп(1) и коэффициент пульсаций Кп(1) выпрямленного напряжения u0 по основной (первой гармонике); величину сопротивления R0 нагрузки и ее мощность Р0 , среднее Iпр. v и эффективное Iэфф. v значения прямого тока iпр. v вентиля, действующие значения фазных ЭДС Е2 и тока I2 вентильных обмоток трансформатора.

3.Вычертить, соблюдая масштаб по оси ординат и по оси абсцисс (– π/2 < ωt < 5 π/2) кривые мгновенных значений фазных ЭДС е2 выпрямленного напряжения u0 (отметить уровень U0) и обратного напряжения uобр. v на вентиле (отметить уровень Umax. v), а также тока i2 вентильной обмотки трансформатора (отметить уровень I2) и прямого тока iпр. v вентиля (отметить уровни Iпр. v и Iэфф. v).

1.2. Выбор схемы выпрямителя. Эквивалентная схема

Определяем рациональный тип схемы выпрямителя. По данным значениям варианта наиболее подходящим типом схемы является трехфазный однотактный нулевой выпрямитель.

Эквивалентная схема – это принципиальная схема, отражающая математическую модель изучаемой схемы. На рис. 1.3. приведена эквивалентная схема выпрямителя.

1.3. Расчет неуправляемого выпрямителя

Определяем частоту пульсаций:

, где Тп – период пульсации

fп(1)=3f0=150 Гц

Коэффициент пульсаций определяем по формуле:

Где р – число вентилей, проводящих ток

m2 – число фаз вентильной обмотки

Сопротивление нагрузки находим по формуле:

, Ом

Где U0 – среднее значение выходного напряжения выпрямителя

I0 – среднее значение тока выпрямителя

Мощность нагрузки равна:

P0=U0I0 = 9000 Вт

Среднее значение прямого тока вентиля находим по формуле:

Находим эффективное значение прямого тока вентиля:

Где Кф. v – коэффициент формы кривой тока вентиля – берем из таблицы основных соотношений для неуправляемых выпрямителей

Iэфф. v = 1,57 . 3,33 = 5,23 А

Определяем действующие значения фазных ЭДС. Из таблицы основных соотношений для неуправляемых выпрямителей находим соотношение:

Принимаем η =1. Отсюда действующие значения фазных ЭДС равны:

Е2 = U0 . 0,85 = ,85 = 765В

Вычисляем действующее значение фазного тока:

I2 = √р . Iэфф. v =√1 . 5,23 = 5,23 А

Амплитуда обратного напряжения на вентиле равна:

Umax. v = 2,09. U0 = Umax. v = 2,09 . 900 = 1881 В

Мощность вентильных обмоток:

S2 = 1,48 . Р0 = 1,4= 13320 ВА

Амплитуда межфазного напряжения у вентильных обмоток равна:

Е2m = √2 . Е2 = √=1081,87 В

Амплитуда линейного межфазного напряжения у вентильных обмоток равна:

Е2m. лин =√3 . √2 . Е2 = √3 . √2 .765 =1873,85 В

1.3. Временные диаграммы.

2. Расчёт неуправляемого выпрямителя

на активно – индуктивную нагрузку.

2.1. Предварительные замечания. Исходные данные.

Индуктивный характер нагрузки на выпрямитель имеет место при питании выпрямленным током обмоток электрических машин и электромагнитов, или при использовании дросселей в качестве первого элемента фильтра. В этих случаях, как правило, выполняется условие р ·т2·ω·L0 >> R0 +р·Rg. v +RT+RL. Наличие в цепи постоянного тока индуктивности L0 существенно изменяет характер электромагнитных процессов в схеме. Если мгновенное значение напряжения на входе фильтра представляет собой отрезок косинусоиды.

Рис. 2.1. Осциллограмма токов и напряжений

в однотактном трёхфазном выпрямителе

при активно – индуктивной нагрузке.

Схема выпрямителя (без потерь напряжения в фазах выпрямителя), значение фазной ЭДС Е2 и величина активного сопротивления R0 нагрузки сохранились такими, как и в задании №1. Индуктивное сопротивление нагрузки ХL =m2 ·р·ω·L0 на частоте m2 ·р·ω = m2 ·р·2π f1 пульсаций основной гармоники в п раз больше величины сопротивления R0 . Частота питающей сети равна f1

Требуется:

1. Вычертить эквивалентную схему выпрямителя без потерь напряжения в фазах выпрямления с активно-индуктивной нагрузкой.

2. Вычислить среднее значение напряжения U0 и тока I0 нагрузки, коэффициент пульсаций КΠ(1) на нагрузке R0 среднее IΠΡ.v и эффективное Iэфф. v значения прямого тока iΠΡ.V вентиля, действующее значение I2 тока i2 вентильной обмотки преобразовательного транс-форматора.

3. Для значений фазного угла (-π/2<ωt < π/2) 1. вычислить (для девяти значений ωt) вынужденную i0,B и свободную i0,CB составляющие тока и полный ток I0 a также мгновенное значение напряжения и0 на нагрузке R0 (результаты вычислений свести в таблицу).

4. Вычертить (соблюдая масштаб, принятый в задании № 1) кривые мгновенных значений фазных ЭДС е2, выпрямленного напряжения ц0 (отметить уровень I0), токов i0,B i0,CB i0 (отметить уровень I0), тока i0 вентильной обмотки (отметить уровень I2).

2.2.Эквивалентная схема.

Расчет неуправляемого выпрямителя.

U0' =U0 +E2

Так, как среднее значение еL индуктивности L0 за период равно нулю, то

U0' =U0, т. е. U0'=900В

Определим коэффициент пульсации на выходе (после индуктивности):

Oм

Определим среднее значение тока вентиля:

Определим коэффициент кривой тока вентиля:

Определим действующее значение эффективного тока вентиля:

Ιэфф. v =Кф. v· Iср. v =1,73·3,33 = 5,76 А

Амплитуда пульсации выходного тока Um(1):

Угол сдвига фаз:

Определим действующее значение тока вентиля обмотки трансформатора:

2.3. Временные диаграммы.

Рис 2.3

1) Кривые мгновенных значений фазных ЭДС е2 ()

2) Временная диаграмма выпрямленного напряжения

3)Временная диаграмма прямого тока

3. Расчет неуправляемого выпрямителя

при работе на активно – индуктивную нагрузку

3.1. Предварительные замечания. Исходные данные.

При работе выпрямителя на нагрузку, потребляющую небольшие токи, рационально использовать емкостный фильтр С0 который включается параллельно нагрузке R0. При анализе выпрямителя с ёмкостным фильтром принимают следующие допущения: пульсации напряжения на конденсаторе отсутствуют, что приближённо справедливо при R0/Хc = р·m2·ω ·С0·R0 =20; индуктивность рассеяния преобразовательного трансформатора Ls = О, что приближённо справедливо при ST 200 ВА и f 400 Гц; сопротивление потерь Rn = RT + pRg. v в фазе выпрямления неизменно.

Вентили пропускают ток только в те интервалы времени 2Ө,

когда мгновенное значение е2 больше напряжения Uco=U0, на конденсаторе. Такой режим называется режимом с ОТСЕЧКОЙ ТОКА, а Ө УГЛОМ ОТСЕЧКИ. При принятых выше условиях и при p= 1.

Схема выпрямителя, среднее значение выпрямленного напряжения U0 и тока I0 остались такимиже, как и в задании №1, но параллельно с сопротивлением R0 нагрузки включен конденсатор С0 емкостного накопителя энергии. В фазах выпрямления имеются сопротивления активных потерь

Rn = RTP + pRg. v. RTP – омическое сопротивление обмоток трансформатора, Rg. v.- динамическое сопротивление вентиля, величина которых в К раз меньше сопртивления R0 на нагрузке. Коэффициент пульсации Кп(1) на нагрузке и частоте f1 питающей сети такие же, как и в задании №2.

Требуется:

1. Вычертить эквивалентную схему выпрямителя (с активным сопротивлением потерь в фазах выпрямления)с активно – ёмкостной нагрузкой.

2. Вычислить действующие значения фазных ЭДС Е2 и тока I2 вентильной обмотки трансформатора; ёмкость конденсатора С0, среднее Iпр. v и эффективное Iэфф. v значение iпр. v вентиля.

3. Вычертить (соблюдая масштаб, принятый в задании №1)кривые мгновенных значений (-П/2≤ωt≤+5П/2), фазных ЭДС е2 (отметить уровень U0 и значение двойного угла 2Ө отсечки), тока i2 вентильной обмотки трансформатора (отметить уровень I2), и прямого тока iпр. v вентиля (отметить уровень Iпр. v и Iэфф. v).

3.2. Эквивалентная схема.

Расчёт неуправляемого выпрямителя