«Электротехника и преобразователи. Расчёт однофазного управляемого выпрямителя» - Курсовая работа

Содержание

Содержание

Введение 5.

1 Силовая схема выпрямителя и принцип его действия 6.

2 Расчет исходных данных для проектирования трансформатора выпрямителя 9.

2.1 Угол сетевой коммутации выпрямителя 9.

2.2 Расчет угла фазной коммутации выпрямителя 9.

2.3 Расчет амплитудного и действующего значения

ЭДС вторичной обмотки трансформатора 10.

2.4 Расчет коэффициента трансформации трансформатора 10.

2.5 Расчет тока вторичной обмотки трансформатора 11.

2.6 Расчет действующего значения тока первичной обмотки трансформатора 11.

2.7 Определение типовой мощности трансформатора 11.

3 Расчет кривых тока и построение кривых тока

протекающих через вентили во время коммутации 12.

3.1 Расчет кривых изменения диодных плеч выпрямителя 12.

3.2 Расчет кривых изменения тиристорных плеч выпрямителя 13.

4 Расчет и построение характеристик выпрямителя 15.

4.1 Расчет внешних характеристик выпрямителя 15.

4.2 Расчет регулировочных характеристик выпрямителя 16.

5 Расчет вентильных плеч выпрямителя 18.

5.1 Расчет числа параллельно включенных диодов

в диодном плече 18.

5.2 Расчет числа параллельных ветвей диодного

плеча для условий режима короткого замыкания выпрямителя 19.

5.3 Расчет числа параллельно включенных тиристоров

в тиристорном плече 21.

5.4 Расчет числа параллельных ветвей тиристорного

плеча для условий режима короткого замыкания выпрямителя 22.

5.5 Расчет количества последовательно

включенных диодов 22.

5.6 Расчет количества последовательно

включенных тиристоров 23.

5.7 Расчет значений сопротивлений

в шунтирующих резисторах 23.

6 Расчет индуктивности цепи выпрямленного тока 24.

6.1 Расчет амплитудного значения выпрямленного

напряжения 24.

6.2 Индуктивность цепи выпрямленного тока 24.

7 Функциональная схема систем управления тиристорами 25.

8 Расчёт выходного усилителя системы управления тиристорами 27.

8.1 Расчёт тока одной вторичной обмотки импульсного

транзистора 27.

8.2 Суммарный ток всех вторичных обмоток импульсного трансформатора 27.

8.3 Расчёт тока первичной обмотки импульсного

трансформатора 27.

8.4 Выбор типа транзистора 27.

8.5 Расчёт сопротивления в цепи коллектора транзистора 28.

8.6 Расчёт ёмкости конденсатора 28.

8.7 Расчёт индуктивности обмотки импульсного

трансформатора 28.

8.8 Расчёт сопротивления в цепи базы транзистора 28.

8.9 Расчёт входного запирающего напряжения 28.

8.10 Выбор типа диода 29.

Заключение 30.

Список литературы

Введение

Введение

Входе выполнения работы необходимо спроектировать однофазный управляемый выпрямитель, выполненный по не симметричной мостовой схеме и рассчитанный на напряжение питания 25 кВ. А также произведем расчеты параметров, характеризующих основные элементы схемы выпрямителя. И на основании выполненных расчетов необходимо выбрать полупроводниковые приборы, соответствующие требованиям. Также в качестве пояснения процессов, происходящих при работе выпрямителя построим диаграммы токов и напряжений для данной схемы.

Выпрямитель - это преобразователь переменного электрического тока в постоянный. Обычно выпрямление тока осуществляется электрическим вентилем, по типу которого различают выпрямители электрические: вакуумные, газоразрядные, полупроводниковые, электроконтактные. Применяют в устройствах автоматики и телемеханики, радиотехники (однофазные выпрямители электрические) и для питания мощных промышленных установок (трехфазные выпрямители электрические).

В данной курсовой работе рассматривается расчет однофазного управляемого выпрямителя, предназначенного для регулирования напряжения на тяговом двигателе последовательного возбуждения. Расчеты, приведенные в курсовой работе, служат базой для проектирования более сложных выпрямительно-инверторных преобразователей электроподвижного состава.

Выдержка из текста работы

1 Силовая схема выпрямителя и принцип его действия

Принципиальная схема выпрямителя, отражающая принцип его действия, отображена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема выпрямителя.

В настоящее время на электроподвижном составе существуют два основных способа регулирования напряжения, подводимого к тяговым двигателям: за счет изменения момента открытия вентилей выпрямителя (электровозы ВЛ 80р, ВЛ 85), а также посредством изменения подаваемого с вторичной обмотки трансформатора переменного напряжения (ВЛ 80т,с).

Для регулирования выпрямленного напряжения изменением момента открытия вентилей выпрямитель должен иметь управляемые вентили-тиристоры. Если подавать на управляющие выводы этих вентилей, отпирающие импульсы с помощью соответствующей системы автоматического регулирования, то можно открывать вентили в определенные моменты времени и изменять общее время, в течение которого каждый вентиль проводит ток. Такой выпрямитель называют управляемым.

За основу расчетов в данной курсовой работе взят управляемый выпрямитель, изображенный на рисунке 1. Два плеча моста содержат тиристоры VS1 и VS2, а два остальных-диоды VD1, VD2. От выпрямителя питается тяговый двигатель, подключенный к выходу моста через сглаживающий дроссель L. Для уменьшения пульсаций магнитного потока двигателей обмотка возбуждения зашунтирована резистором Rш. В данной схеме выпрямителя реализуется так называемый фазовый способ регулирования напряжения на нагрузке за счет изменения момента отпирания тиристоров. Этим обеспечивается плавное регулирование напряжения в широком диапазоне.

Промежуток времени между моментами подачи положительного напряжения на анод вентиля до момента подачи отпирающего импульса Uy (рисунке 2) на его управляющий вывод, называется углом регулирования α.

Увеличивая угол α, можно задерживать момент начала прохождения тока через очередной вентиль и уменьшать среднее значение выпрямленного напряжения. С увеличением угла регулирования α уменьшается площадь кривой U(ωt) (рисунок 1) выпрямленного напряжения и уменьшается среднее выпрямленное напряжение Ud. Наибольшее значение, выпрямленное напряжение будет иметь при α=0, и оно будет равно нулю при α=1800 .

Диаграммы напряжений и токов элементов выпрямителя приведены на рисунке 2. При построении диаграмм принято, что выпрямленный ток Id идеально сглажен и падение напряжения на открытых тиристорах и диодах, а также на активных сопротивлениях обмотки трансформатора равны нулю.

В полупериод питающего напряжения, при котором ЭДС вторичной обмотки трансформатора имеет полярность, обозначенную на рисунке 1 без скобок, ток нагрузки Id протекает через тиристор VS1 и диод VD2. Изменение полярности ЭДС вторичной обмотки приводит в начале следующего полупериода к коммутации тока из диода VD2 в диод VD1, что сопровождается уменьшением до нуля тока, протекающего через VD2 и нарастанием до величины Id тока, протекающего через диод VD1. В период коммутации диодов γ2 и после его окончания выпрямленное напряжение равно нулю, так как вторичная обмотка трансформатора оказывается отключенной от цепи нагрузки закрытым диодом VD2. Ток нагрузки протекает под действием ЭДС самоиндукции, возникающей в сглаживающем дросселе и обмотках двигателя.

Передача энергии от трансформатора к нагрузке возобновляется при открытии тиристора VS2 в момент, определяемый углом управления α. При этом ток, протекающий через тиристор VS1 уменьшается, до нуля, а в тиристоре VS2 происходит нарастание тока до величины Id.

Время, в течение которого, происходит передача тока нагрузки Id с тиристора VS1 на VS2, называется временем коммутации γ1. Окончание коммутации характеризуется уменьшением до нуля тока через тиристор VS1 и, соответственно, достижением тока через вентиль VS2 величины Id. После завершения процесса коммутации в выпрямителе протекает ток под воздействием вторичной обмотки трансформатора. В следующий полупериод питающего напряжения в выпрямителе происходят процессы, аналогичные рассмотренным. В начале полупериода осуществляется коммутация тока с диода VD1 на диод VD2 и выпрямленное напряжение становится равным нулю, а при угле управления α начинается коммутация тока с тиристора VS2 на тиристор VS1, после окончания, которой выпрямленное напряжение опять скачком возрастает.

Рисунок 2 - Временные диаграммы токов и напряжений элементов.

Заключение

Заключение

В процессе выполнения данной курсовой работы был спроектирован однофазный управляемый выпрямитель. Также были проведены расчеты параметров, характеризующих основные элементы схемы выпрямителя. И на основании этих расчетов были выбраны полупроводниковые приборы, которые подходят по требуемым характеристикам. Для данной схемы выпрямителя построены временные диаграммы токов и напряжений

Список литературы

Список литературы:

1. Чебовский О.Г. и др. Силовые полупроводниковые приборы.

Энергоатомиздат, М., 1983 г.

2. Перельман Б.Л. Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Радио и связь, М., 1981 г.

3. Горюнов Н.Г. Справочник по полупроводниковым диодам; транзисторам и интегральным схемам. Энергия, М., 1988 г.

4. Замятин В.Я. и др. Мощные полупроводниковые приборы. Тиристоры. Энергия, М., 1972 г.

5. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. Энергия, М., 1982 г.

6. Электровоз ВЛ 80 с.