На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти готовые бесплатные и платные работы или заказать написание уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов по самым низким ценам. Добавив заявку на написание требуемой для вас работы, вы узнаете реальную стоимость ее выполнения.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Быстрая помощь студентам

 

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Выбор вентилей управляемого выпрямителя

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 25.06.2012. Сдан: 2011. Страниц: 9. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Министерство  транспорта РФ
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
ФГБОУ ВПО
«ДВГУПС»
     
 
 

                                                                             Кафедра: “Электроснабжение
                                                                                                           транспорта” 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа
на  тему «Выбор вентилей управляемого выпрямителя»
  

       
       КР 19040165                    001                        631
  
 
 
 
 

                                                         

                                                        Выполнил: Чернышева Д.О.
                                                                   Проверил: Тряпкин Е.Ю. 
 

  

   Хабаровск
   2011 

СОДЕРЖАНИЕ: 

Введение  …………………………………………………………………………... 3
Объем курсового проекта………………………………………………………….. 4
1. Расчет  аварийных режимов управляемых  выпрямителей……………………. 5
1.1. Подготовка  исходных данных………………………………………………... 5
1.2. Короткое замыкание на шинах выпрямленного напряжения………………. 7
1.3. Короткое  замыкание при пробое тиристорного  плеча……………………… 9
1.4. Проверка  тиристоров по току рабочего  режима…………………………….. 10
2. Определение  количества последовательно включенных  тиристоров……….. 12
3. Определить  общего количества тиристоров…………………………………... 13
4. Определение  параметров резисторов и конденсаторов………………………. 13
5. Расчет  угла коммутации………………………………………………………… 15
6. Список  литературы……………………………………………………………… 16
   
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Введение. 

    Для анализа работы выпрямителей пользуются схемами выпрямления, показывающими соединение полупроводниковых приборов с вентильной обмоткой трансформатора.
    В зависимости от применяемых вентилей — диодов или тиристоров — выпрямители  подразделяют на неуправляемые и  управляемые. В состав последних дополнительно входит система управления тиристорами (СУ).
    Вентили, как неуправляемые, так и управляемые, выполняют функции коммутирующих аппаратов, переключающих поочередно в течение каждого периода питание приемников постоянного тока от соответствующих обмоток фаз трансформатора. Благодаря этим переключениям и односторонней приводимости тока в вентилях через приемник проходит ток постоянного направления.
    Процесс переключения вентилями фаз переменною тока к приемнику постоянного тока называют коммутацией вентильных токов. При числе фаз и присоединенных к ним анодами либо катодами вентилей равном т = q за период происходит q коммутаций.
       Различают простые и сложные с нулевым выводом и мостовые схемы выпрямления. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Объем курсового проекта 

    Вычертить однолинейную и расчётную схемы.
    Произвести расчет токов к.з. при замыкании шин выпрямленного напряжения на землю и пробое вентильного плеча.
    Выбрать тип тиристоров.
    Определить количество параллельно включенных тиристоров в вентильном плече.
    Определить количество последовательно включенных тиристоров в вентильном плече.
    Рассчитать общее количество  тиристоров в выпрямителях.
    Определить параметры резисторов и конденсаторов, необходимых для равномерного распределения по тиристорам прямого тока и обратного напряжения.
    Построить временную диаграмму очередности подачи управляющих импульсов на тиристорные плечи при a = 0 и a =15?.
    Построить временную диаграмму открытых состояний тиристорных плеч при  a = 0 и a = 15?.
    Вычертить в масштабе временную диаграмму формирования обратного напряжения на закрытом тиристорном плече при  a = 0 и a = 15?.
    Вычертить в масштабе временную диаграмму тока к.з. при пробое вентильного плеча и a = 0 (выпрямитель под номинальной нагрузкой).
    Вычертить принципиальную схему тиристорного плеча с обозначением параметров всех элементов.
    Индивидуальное задание 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  1. РАСЧЁТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ УПРАВЛЯЕМОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ
    1.1. Подготовка исходных данных 

    Исходными данными для расчётов являются паспортные параметры установленного на подстанции основного оборудования и характеристики питающей сети (прилагаются в задании на курсовую работу). Наиболее тяжёлыми аварийными режимами полупроводникового выпрямителя являются короткое замыкание на шинах выпрямленного напряжения и пробой вентилей, что в итоге тоже приводит к короткому замыканию.
    Развитие  аварии в выпрямителе определяется параметрами цепи переменного тока (индуктивным сопротивлением - Ха и активным сопротивлением - Ra) приведёнными к напряжению вторичной обмотки трансформатора выпрямительного агрегата.
    При заданной мощности короткого замыкания  в питающей сети индуктивное сопротивление  от источника до места подключения подстанции (с учётом приведения к напряжению U ) определяется по формуле: 

    , Ом      (1)

    где  КТ1 коэффициент трансформации понизительного трансформатора;
            КТ2 коэффициент трансформации трансформатора выпрямителя;
            Uс – линейное напряжение питающей сети, кВ;
            Sк.з. – мощность короткого замыкания, кВА;
    Коэффициент трансформации понизительного трансформатора:
     

    Фазное напряжение на вторичной обмотке трансформатора выпрямителя равно

    Сопротивление от источника до места подключения подстанции:
     
     

    Тогда коэффициент  трансформации преобразовательного  трансформатора:
     

    Индуктивное сопротивление фазы понизительного трансформатора, приведенное к напряжению вторичной обмотки трансформатора выпрямительного агрегата, найдется по выражению: 

        (2)

    где  UK1% - напряжение короткого замыкания понизительного трансформатора, %;
           UФ – напряжение фазы вторичной обмотки понизительного трансформа              тора, кВ;
           ST1 – номинальная мощность понизительного трансформатора, кВА. 

    Индуктивное сопротивление фазы трансформатора выпрямителя, приведенное к напряжению вторичной обмотки: 

            (3)

    где UК2% - напряжение короткого замыкания трансформатора выпрямителя, %;
          U   - напряжение фазы вторичной обмотки трансформатора
                     выпрямителя, кВ;
           SТ2     - номинальная мощность трансформатора выпрямителя, кВА. 

    По  данным выражений (1), (2), (3) находится  индуктивное сопротивление в цепи переменного тока преобразователя: 

    
  (4)
 

где      N1 - количество понизительных трансформаторов на подстанции;
      N2 - количество трансформаторов выпрямительных агрегатов. 

    Активное  сопротивление в цепи переменного  тока преобразователя определяется по выражению:
    
,    Ом           (5)

    где  R’a1   - активное сопротивление фазы понизительного трансформатора, приведенное к напряжению вторичной обмотки трансформатора выпрямителя, Ом;
    Ra2 - то же для трансформатора выпрямителя, Ом.
    Значение  R'a1 определяется по выражению:
    

    где DPK1 - мощность потерь из опыта короткого замыкания понижающего    трансформатора, кВт;
      UФ   - напряжение фазы вторичной обмотки понизительного трансформатора,    кВ;
    SТ1   - номинальная мощность понизительного трансформатора, кВА;
    КТ2   - коэффициент трансформации трансформатора выпрямителя. 

Значение Ra2 определяется по аналогичной формуле: 

    
 

    где DPK2 - мощность потерь из опыта короткого замыкания трансформатора выпрямителя, кВт.
    Активное  сопротивление в цепи переменного  тока преобразователя:
    
 
 

1.2. Короткое замыкание на шинах выпрямленного напряжения. 

    Для расчёта принимается наиболее тяжёлый  режим развития аварии. Под нагрузкой находятся все трансформаторы и выпрямители. Короткое замыкание происходит при работе выпрямителя с углом регулирования a = 0 , когда ток к.з. достигает максимальных значений.
    Среднее значение тока к.з. на шинах выпрямленного  напряжения определится для заданной схемы (с уравнительным реактором): 

    
        (6)

    
 

    Максимальное  значение тока к.з. учитывается ударным коэффициентом Кt :
    
,       А

    где   Кt - переходный коэффициент от среднего к максимальному значению, определяется по графику [1, приложение 1] в виде зависимости
            Кt =¦ ; Кt =2,35

    Максимальное  значение тока тиристорного плеча в схеме составляет:
    
 

    где  NB - количество находящихся в работе выпрямителей.
    При включении в вентильном плече  "а" параллельных тиристоров максимальный ударный ток короткого замыкания, проходящий через один тиристор, будет равен:
    
,                     (7)
 

    где КН - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения тока по тиристорам,   КН  = 0,9.
    Паспортный  ударный неповторяющийся ток  тиристора, взятый из [1, приложение 2], должен быть больше тока, определенного по выражению (7). Предварительно выбрав тиристор из условия, что расчетный параметр "а" в плече должен быть близким очередному большему целому числу, подбором найдём (с последующим округлением):
    
          (8)
 

где IT уд. пасп. - паспортный ударный неповторяющийся ток через открытый
    тиристор, А.
    

    

    

    

    

    

    
 

    
>

    7700А > 7550А
Выбираем  тип тиристора Т133- 400 с охладителем О243-150
Таблица 1 Паспортные параметры тиристора Т 133-400
Предельный  средний прямой ток, А 400 Пороговое напряжение открытого состояния, В 1,05
Повторяющееся рабочее напряжение, В 400…1600 Неповторяющееся обратное напряжение, В 380...1920
Ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии, кА 7,7 Тепловое сопротивление

0,045
Дифференциальное  сопротивление в открытом состоянии, Ом 0,68
Тепловое сопротивление

0,01
Повторяющийся обратный ток, мА 30 Тепловое сопротивление

0,08
 
1.3. Короткое замыкание при пробое тиристорного плеча.
    При пробое одного из тиристорных плеч выпрямителя возникает внутреннее короткое замыкание, вызывающее динамическую перегрузку оставшихся в работе тиристорных плеч. В расчете предполагается пробой в конце периода коммутации при  a = 0, что соответствует наиболее тяжелому режиму развития внутреннего к.з. в выпрямителе.
    Фактическое значение амплитуды тока к.з. определяется по выражению: 

    
,  А

    где Im - значение тока к.з. на выводах вторичной обмотки трансформатора выпрямителя: 

    
,  А          (9)

    где U - действующее номинальное значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора выпрямителя, кВ;
    КС -  коэффициент, учитывающий повышение напряжения в питающей сети:
    

    Значения  Х'а и R'a определяются по выражениям (4) и (5), где следует принять N2= 2, т.к. нам и было задано N=2, то X'а и R'а останутся те же.
    
 

    По  графику [1, рис. 2 приложение 1], где в  относительных величинах заданы значения , определяем ;
    Значение  ударного тока одного тиристора IT уд. при этом виде к.з. определяется по выражению (7), где параметр "а" выбран из условия устойчивости тиристоров при к.з. на шинах выпрямленного напряжения (8).
    Расчетное значение IT уд. должно быть меньше паспортного ударного тока тиристора, предварительно выбранного на основе расчета тока к.з. на шинах выпрямленного напряжения. 

    

    

    

    
<
;

    5700 < 7700А 

 1.4. Проверка тиристоров по току рабочего режима.
    Для принятия окончательного решения по количеству параллельно включенных тиристоров в плече выпрямителя  необходимо убедиться в том, что  такое плечо будет работать без перегрузки в длительном рабочем режиме, т.е.: 

    
,

    где IП - средний расчётный ток плеча выпрямителя при номинальной нагрузке
            (Id ном) А,
    КПЕР - коэффициент допустимой длительной перегрузки, из задания,  
        К
ПЕР =1,41;

    I - предельный средний прямой ток тиристора для заданных условий    работы;
    КН - коэффициент неравномерности распределения тока по тиристорам, 
        КН = 0,9.

    Предельный  средний прямой ток тиристора  при заданных условиях работы выпрямителя  рассчитывается по выражению: 

    
 

    где UТ0 – пороговое напряжение тиристора в открытом состоянии;
    Кф – коэффициент формы тока вентильного плеча в заданной схеме выпрямления,   Кф = 1,73;
    rТ – динамическое сопротивление тиристора;
    Tjm – максимально допустимая температура р-n перехода (для кремниевого лавинного тиристора Tjm = 140?);
    Та – температура охлаждающего воздуха,
    R – сопротивление стоку тепла от р-n перехода в охлаждающую среду для выбранного тиристора и соответствующего типа охладителя: 

    
,     
 

где составляющие R являются паспортными параметрами отдельных участков стока тепла, от полупроводниковой структуры в охлаждающую среду.
    Из  полученных значений "а" выбираем наибольшее, при котором исключаются недопустимые перегрузки тиристоров по току во всех режимах работы выпрямителя и структура вентилей не достигнет предельной температуры при заданных условиях охлаждения. 

    

     Из  полученных значений "а" выбираем наибольшее, при котором исключаются недопустимые перегрузки тиристоров по току во всех режимах работы выпрямителя и структура вентилей не достигнет предельной температуры при заданных условиях охлаждения.
     Следовательно, принимаем “a”= 5.
 

     

    2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫХ ТИРИСТОРОВ. 
 

    Количество  тиристоров в последовательной цепочке  должно быть таково, чтобы при заданном рабочем напряжении сети с учетом возможных отклонений, коммутационных и неповторяющихся перенапряжений, максимальное обратное напряжение на любом тиристоре выпрямителя  не превышало бы соответствующего паспортного  параметра тиристора. Число последовательно  соединенных тиристоров в вентильном плече определяется по выражению: 

    
,                  (10)
 

    где Uпл.мах – максимальное значение обратного напряжения, воздействующего на вентильное плечо в заданной схеме выпрямителя с учетом бросков и колебаний напряжения в сети, В
    UТ повт – паспортное значение допустимого обратного напряжения на тиристоре,        UТ повт = 1800В.
    КHU – коэффициент неравномерности распределения напряжения по тиристорам,      КHU = 0,8.
    Величина  Uпл. мах определяется с учетом коммутационных перенапряжений: 

    
,
 

    где Uв мах – максимум обратного напряжения в заданной схеме выпрямителя при номинальном напряжении сети;
    k?  –   коэффициент, показывающий отношение величины коммутационного перенапряжения к максимальному обратному напряжению, k? = 1,05;
    Кс –   колебание напряжения в сети,
    Количество  последовательно включенных тиристоров должно быть проверено по условию  воздействия неповторяющихся бросков  перенапряжения. 

    
,
 

    где Ud ном - номинальное выпрямленное напряжение, В
    k –  коэффициент амплитуды неповторяющегося напряжения,
    КН . – коэффициент неравномерности распределения напряжения по тиристорам, КН. = 0,9
    UТнеп – паспортное значение неповторяющегося напряжения тиристора,
    UТ неп =UТ повт(1 + 20%) ;
    Из  полученных значений " b" выбираем наибольшее. 

    
 

    

    

    
 

    
 
 
 
 

    3.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО КОЛИЧЕСТВО ТИРИСТОРОВ 

    Количество  тиристоров выбранного типа, необходимое  для комплектования выпрямителей подстанции, определяется по формуле: 

    
 
 

    4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РЕЗИСТОРОВ И 
КОНДЕНСАТОРОВ.
 
 

    Как при параллельном, так и последовательном соединении тиристоров требуется применение дополнительных средств выравнивания прямых и обратных напряжений на закрытых тиристорах. Одним из наиболее распространенных способов выравнивания напряжения на закрытых последовательно соединенных  тиристорах является шунтирование их активными сопротивлениями.
    Сопротивление шунтирующего резистора определяется по формуле:
    
     
 

    где   b – число последовательно включенных тиристоров в вентильном плече;
    UТ повт – паспортное значение допустимого повторяющегося обратного напряжения на тиристоре, В;
    Uпл. мах – наибольшее обратное напряжение, воздействующее на тиристорное плечо в заданном преобразователе, В;
    Iоб –    повторяющийся обратный ток в закрытом тиристоре (паспортный параметр), мА; 

    Мощность  шунтирующего резистора определяется по выражению: 

    
 

где  Ка – коэффициент амплитуды,  Ка =0,5. 

    Для исключения возможности попадания  бросков перенапряжения на закрытые тиристоры дополнительно, в параллель  шунтирующим резисторам, подключаются демпфирующие цепочки  Rд,Cд Значение емкости определяется по формуле:
    
 

    где   ? – угловая частота,  ? = 314   1/с;
      k – коэффициент неравномерности распределения напряжения, k = 0,9;
    UТ повт, Iоб – паспортные параметры тиристоров, соответственно В, мА. 

    Исходя  из опыта проектирования и эксплуатации полупроводниковых выпрямителей тяговых  подстанций, параметры демпфирующей цепочки рекомендуется выбирать в пределах  Rд = 20…40 Ом, Сд = 0,25…2 мкФ.
    Мощность  резистора демпфирующего устройства выбирается в пределах
Рд = 10…15Вт.
    Конденсатор выбирается на рабочее напряжение: 

    
 
 

 

   5. Расчет угла коммутации 

Угол коммутации рассчитываем по формуле: 


При
При ?=15°
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.