ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.04.2019
Просмотров: 1604
Скачиваний: 4
16
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №3
Расчет элементов трехфазного управляемого выпрямителя
1 Общие положения
Трехфазные схемы выпрямления питаются от сети трехфазного
переменного напряжения и принимаются в основном в установках средней и
большой мощности. Трехфазные схемы позволяют решить следующие
задачи:
снизить пульсации выпрямленного напряжения;
улучшить гармонический состав потребляемого из сети тока;
уменьшить типовую (расчетную) мощность трансформатора.
Обычно в качестве фильтра в выпрямителях большой мощности
используют простой индуктивный фильтр, так как при увеличении частоты
пульсации выходного напряжения даже при небольших индуктивностях
реактора в цепи нагрузки можно получить заданные коэффициенты
пульсации
.
Трехфазная мостовая схема выпрямления (схема Ларионова) приведена
на рис. 7 а, а временные диаграммы токов и напряжений при L
d
= ∞ — на
рис. 7 б. Вентили V2, V6, V4, у которых соединены аноды, называют
анодной тройкой вентилей; V1, V3, V5, у которых соединены катоды, -
катодной тройкой вентилей. В катодной тройке вентилей проводит вентиль,
у которого анод самый положительный; в анодной тройке вентилей проводит
вентиль, у которого катод самый отрицательный. Если в данный момент фаза
а самая положительная, а c— самая отрицательная, то ток проходит от фазы
а через V1 в нагрузку, через V2 на фазу с. Нумерация вентилей соответствует
порядку их работы.
Выпрямленное напряжение u
d
формируется из верхушек линейных на-
пряжений. Ток нагрузки i
d
из-за наличия в схеме индуктивности сглажен. На
рисунке он представлен прямой линией. Токи через вентили i
a1
... i
a6
изображаются прямоугольниками, соответствующими участкам проводи-
мости. Вторичный ток i
2a
переменный, а первичный i
1A
имеет такую же
форму. В отличие от трехфазной нулевой схемы трансформатор работает в
нормальных условиях.
Расчет проведем для случая L
d
= ∞, принимая допущения об
идеальности вентилей и трансформатора.
Среднее значение идеального выпрямленного напряжения в многофаз-
ной схеме
∫
√
√
. (1)
В трѐхфазной мостовой схеме m=6, тогда
, (2)
17
где U
2л
— линейное напряжение на вторичной стороне
трансформатора.
Среднее значение выпрямленного тока
. (3)
Рисунок 7 - Трехфазная мостовая схема выпрямления (схема
Ларионова) (а) и диаграммы токов и напряжений, иллюстрирующие ее
работу при L
d
= ∞(б)
Среднее и амплитудное значения тока через вентиль
;
. (4)
Амплитуда напряжения на вентиле
18
√ √
. (5)
Действующее значение вторичного напряжения, с учетом (6)
. (6)
Действующее значение вторичного тока, с учетом диаграммы
√
√
.
(7)
Действующее значение первичного тока
. (8)
Действующее значение первичного фазного напряжения
U1=U2n. (9)
Расчетная мощность обмоток и расчетная (типовая)
мощность
транс
форматора
√
. (10)
2 Цель и программа работы
Цель работы - ознакомиться с методикой расчета элементов
трехфазного выпрямителя.
Программа работы:
1.
Ознакомиться с устройством, назначением и основными
параметрами трехфазного выпрямителя.
2.
Ознакомиться с основными положениями расчетов элементной
базы трехфазного выпрямителя.
Пример расчетной части тиристорного УВ
1.
Электрический расчет управляемого выпрямителя.
1.1
Определение требований вентилям
В качестве примера выполним расчет трехфазного управляемого
выпрямителя, работающего на активно-индуктивную нагрузку,
удовлетворяющего следующим техническим требованиям:
- напряжение питающей сети – 380В;
-номинальный выпрямленный ток – 180А;
-номинальное выпрямленное напряжение – 400В;
-длительно допустимый выпрямленный ток – 250А;
-максимальный ток – 400А;
Расчет управляемого выпрямителя производим по методике
изложенной во втором пункте.
19
1.1.1. Определяем максимальное обратное напряжение на тиристоре.
U
обр. max
= k
01
· U
dн
где k
01
– коэффициент напряжения, равный π/3 = 1,047
U
dн
– номинальное выпрямленное напряжение
U
обр. max
= 1,047·400=418,8 В
1.1.2. Определяем максимальное прямое напряжение на тиристоре
U
пр.max
= k
01
· U
dн
U
пр.max
=1,047·400=418,8 В
1.1.3. Определяем средней ток тиристора
I
в.ср.
= k
в
·I
dн
где k
в
– коэффициент среднего тока тиристора, равный 1/3=0,333
I
dн
– номинальный выпрямленный ток
I
в.ср
= 0,333·180=59,94 А
1.1.4. Определяем максимальный ток тиристора
I
в.max
= k
в
· I
d.max
где I
d.max
– максимальный ток
I
в.max
= 0,333·400=133,3 А
1.1.5. Определяем действующее значение тока тиристора
I
в.
= k
вд
· I
d.н
где k
вд
– коэффициент действующего значения тока тиристора, равный
1/
√ = 0,58
I
в.
= 0,58·180 = 104,4 А
Выбираем тиристор на периодически повторяющееся напряжение 500В
и на средний ток более 59,94А по справочнику.
Тиристором, удовлетворяющем данным требованиям является
тиристор типа Т-100-5-323.
Таблица 2 - Параметры тиристора Т-100-5-323
Параметр
Значение
Предельный ток тиристора Inк, А
100
Повторяющееся напряжение Un, В
500
Критическая скорость нарастания прямого тока (
dt
dI
)кр, А/мкс
70
Максимально допустимая температура структуры [Θрп], ºС
125
Действующее значение тока, А
58
Прямое падение напряжение ΔU, В, при токе Inк
0,85
Отпирающий ток управления Iу, мА, при температуре 25°С и Unp = 12
В, не более
300
Отпирающее напряжение управления Uy, В, при температуре 25°С и
Unp = 12 В, не более
6
20
Время выключения t», мкс
100
Критическая скорость нарастания прямого напряжения (
dt
dU
)кр, В/мкс
50
Ток удержания Iудерж, мА, при температуре 25ºС, не более
220
1.1
Определение требований к трансформатору
1.1.1 Определяем напряжение на вторичной обмотке трансформатора.
U
2ɸ
= U
dн
/ α
где α – коэффициент выпрямленного напряжение, равный 1,35
U
2ɸ
= 400 / 1,35 = 296, 296 В
1.2.2. Определяем полную мощность трансформатора
S
T
=
.
k
T
· U
dн
· I
dн
где
.
k
T
– типовой коэффициент мощности трансформатора, равный
1,045
S
T
= 1,045 · 400 · 180 = 75240 Вт
1.2.3. Определяем ток первичной обмотки трансформатора
I
I
= k
I
· (U
2ɸ
/ U
1ɸ
)· I
dн
где k
I
– коэффициент тока первичной обмотки, равный 0,82
U
1ɸ
- фазное напряжение первичной обмотки
I
I
= 0,82·(296,296/(380/
√ ))·180=199,101А
В соответствии с расчетными данными по справочнику 4, выбираем
трансформатор типа ТМ-100Т.
1.2
Расчет элементов защиты
1.2.1 Расчет элементов защиты от аварийных токов.
Так как тиристорный выпрямитель работает на активно-индуктивную
нагрузку и имеет малую мощность, то можно не разрабатывать устройство
защиты от аварийных токов.
1.2.2 Расчет элементов и защиты от перенапряжений.
Роль элементов защиты тиристоров от перенапряжений выполняют
элементы R и C включенные параллельно тиристорам
Рассчитаем постоянную времени RC – цепочки по формуле
(dU/dt)
кр.
= (0,632·U
уст
) / Ʈ
где (dU/dt)
кр
– критическая скорость нарастания прямого напряжения
на тиристоре
U
уст
– прямое напряжение на тиристоре
Ʈ – постоянная времени RC – цепочки.
Ʈ=(0,632· U
уст
)/ (dU/dt)
кр
Ʈ=0,632·418,8/50=5,29 мкс
Ʈ
Д
=4· Ʈ
Ʈ
Д
=4·5,29=21,16 мкс