 |
|
|||
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Меню |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Для трифазної мостової схеми В =0,5. Визначимо номінальну фазову напругу вторинної обмотки трансформатора (при куті регулювання = 0) Udn=Ud0 [cos - (BUk%)/100] Ud0 = Udn/[cos - (BUk%)/100] = 660/(1-0,56,2/100) = 681,11B Визначимо номінальну фазову напругу вторинної обмотки U2н: Ud0=3U2/=2,34U2н U2н= 0,427Ud0 = 0,427681,11= 291,07B Необхідна лінійна напруга U2л н становить: U2лн =U2н =291,07 = 503,55В. Вибираємо лінійну напругу вторинної обмотки потужного трансформатора з номінального ряду 230В, 460В, 660В, 825В U2л = 660В Звідки фазна напруга становить U2 = U2л / = 660 / = 381,5В. Знаходимо Ud0 для вибраного значення фазної напруги вторинної обмотки тр. U2 Udo = 2,34 U2 = 2,34381,5= 892,71В. За відомими значеннямиU1л i U2 (U2 -- напруга не на вторинній обмотці трансформатора, а та, яка використовується для розрахунку випрямляча, що живиться від вторинної обмотки трансформатора), визначимо коефіцієнт трансформації силового трансформатора n =w1/w2=U1л/U2=6000/381,5=15,72 Фазний діючий струм вторинної обмотки трансформатора за умови, що випрямлений струм ідеально згладжений (Lп), дорівнює: I2 = 0,817Idn = 0,817800 = 653,6А. Діючий струм первинної обмотки трансформатора, пов'язаний зі струмом вторинної обмотки коефіцієнтом трансформації, визначається за формулою I1 = (0,817Idn)/n =І2/n = 653,6/15,72= 41,57А. Потужність первинної обмотки трансформатора S1, з урахуванням 10%-ної зміни напруги, знаходимо за формулою: S1=m1,1I1 U1 =m1,1I1U1л=31,141,576000=823,086 кВА. Потужність вторинної обмотки трансформатора S2, з урахуванням 10%-ної зміни напруги, знаходимо через добуток значення кількості фаз m, фазної напруги вторинної обмотки трансформатора і струму вторинної обмотки. Звідси: S2=m1,1U2I2=31,1381,5653,6=822,84 кВА. Оскільки S1 = S2 = SТ = 823,086 кВА, що більше від 645 кВА, то обраний трансформатор не задовольняє умовам.Тому підбираємо наступний трансформатор ТСЗП-1000,який має такі характеристики:
Перерахуємо величини що зміняться внаслідок зміни Uк: Ud0=660/(1-0,56,0/100)=680,41В U2н=680,41/2,34=290,77В; U2лн=290,77=503,03В; Вибираємо U2л=660В; U2=381,5В;Ud0=892,71В;n=15,72;I2=653,6А;I1=41,57А;S1=S2=823,86кВА. Отримане значення менше,ніж 1007кВА,тому вибраний трансформатор задовольняє умовам. Будуємо регулюючу характеристику Ud() за формулою(рис.2): Ud=Ud0 (cos-(BUk%)/100) Для напруг Udn і Udn/2 знаходимо наближені значення кутів регулювання n і n1: n=arccos(Udн/Ud0+BUk%/100)=arccos(660/892,71+0,56,0/100)=39,7 n1=arccos(Udn/2Ud0+BUk/100)=arccos((660/2)892,71+0,56,0/100)=66,44 Для знайдених кутів регулювання,а також для кута рівного “0” будуємо Зовнішні характеристики випрямляча(рис.3). Ud = Ud0 cos - (3 Id Xa)/р Регулюючі та зовнішні характеристики будуємо по формулах: Ud=Ud0 (cos-(BUk%)/100) Ud = Ud0 cos - (3 Id Xa)/р Коефіцієнт використання трансформатора: Kвт = Pdн /ST = 528/823,086= 0,64. Знайдемо сумарний індуктивний опір розсіювання, приведений до вторинної обмотки трансформатора Ха = Uk%U2/I2 100=6,0 381,5/653,6100=0,035 Ом. Тепер визначимо кути комутації струму випрямляча з формули cos()-cos(+)=2Id Ха /6 U2=2 800 0,35/6 381,5=0,059 При куті регулювання =n =arccos(cos(n) - 0,059)-n=arccos(cos(39,7) - 0,059)-39,7=5,030 При куті регулювання =n1 1 = arccos(cos(n1) -0,059) - n1 =arccos(cos(66,44) -0,059) -66,44=3,64 Знаходимо кут зсуву першої гармоніки для 2-х випадків: 1) при =n = n+/2=39,7 0+5,03/2 = 42,21 2) при =n1 1= n1+1 /2 = 66,440+ 3,640/2 = 68,260. Коефіцієнт спотворення форми кривої змінного струму, що споживається з мережі (коефіцієнт несинусоїдальності) при L для трифазної мостової схеми дорівнює: Кс = 3/= 0,955. Розрахуємо коефіцієнт потужності випрямляча =Kc cos() 1) при =n = 0,955cos(42,210) = 0,7; 2) при =n1 1 = 0,955cos(68,260) = 0,35. Розрахуємо Іа сер. і Uзв. maх для вибору тиристорів. Обернену максимальну напругу вибираємо з урахування коливань мережі ±10%, а також з урахуванням комутаційних перенапружень. Тому в формулу розрахунку Uзв. тaх вводимо коефіцієнт 1,4: Іа сер. ? Іа = Іdн /3 Uзв. max ? 1,051,4Ud0 Іа сер ? Іа =800/3 = 266,66А Uзв. max? (1,05 1,4892,71) =1312,28В. Виберемо тиристор ТБ353-630-14 : максимально допустимий середній струм у відкритому стані - Іа сер = 630 А, повторююча імпульсна напруга у закритому стані -Uзв.max=1400B. Характеристики тиристора ТБ353-630-14:
Втрати потужності на вентилях розрахуємо за формулою: Ра = ma Ua Ia де ma- кількість тиристорів у випрямлячі (для даної схеми становить 6); Uа - падіння напруги на тиристорах; Іа - прямий струм тиристора. Ра = 6•2,5•630 = 9,45 кВт. Для розрахунку коефіцієнта корисної дії випрямляча, без урахування споживання енергії СІФК, знайдемо його значення для 2-х випадків: при вихідній напрузі Ud =Udn i Ud =Udn/2. Для цього попередньо знаходимо коефіцієнти завантаження для 2-х випадків: а) =Ud /Udn= Udn /Udn=1, = (Pdn)/ (Pdn+2Pa+ P0+2 Pk), де Pdn - номінальна корисна потужність; Ра - втрати потужності на вентилях; Р0 - втрати у магнітопроводі трансформатора; Рк - втрати в обмотках трансформатора. = (1528) / (1528 + 19,45 + 2,6 + 18,0) = 0,963. б) = Ud /Udn•2 = 0,5, = (0,5528) /(0,5528 + 0,259,45 + 2,6 + 0,258,0) = 0,953. 1.2 Розробка СІФК Для регулювання вихідної напруги випрямляча застосуємо фазо-імпульсний метод. При цьому до складу перетворюючого пристроя не вводять додаткових силових вузлів, а лише у якості вентелів випрямної схеми використовують керовані ключі - як правило, тиристори. Принцип дії регулятора полягає у тому, що за допомогою спеціальної схеми керування забезпечується регульована затримка на вмикання тиристорів відносно переходу через нуль змінної синусоїдальної напруги. Тобто фаза послідовності імпульсів керування змінюється щодо фази синусоїдної напруги. Перевагою імпульсних методів керування є те, що, перш за все, надлишок енергії тут просто не береться від джерела живлення (а не гаситься на баластному елементі, як, наприклад, у компенсаційному стабілізаторі). Це в ідеалі (якщо вважати елементи регулятора такими, що не мають, наприклад, опору) за принципом побудови регулятора обумовлює величину ККД у 100 відсотках. Завданням СІФК є генерація імпульсів керування необхідної амплітуди, тривалості і форми, розподіл їх по відповідних вентилях і визначення моменту подачі цих імпульсів відносно переходу змінної напруги через нуль. СІФК повинна відповідати наступним вимогам: 1) забезпечувати достатню для вмикання тиристорів амплітуду напруги і струму імпульсів керування - (10...20) В, (20...2000) мА; 2) забезпечувати високу крутизну фронтів імпульсів - (150...200) В/ел. градус; 3) забезпечувати регулювання величини кута б у загальному діапазоні з необхідною точністю; 4) забезпечувати симетрію імпульсів керування по фазах випрямляча; 5) забезпечувати достатню для надійного вмикання тиристорів тривалість імпульсів керування - взагалі їх тривалість може складати (р-б), але це не економічно-достатньо, щоб вона була такою, коли струм через тиристор за час дії імпульсу перевищує величину струму утримання; 6) мати високу завадостійкість. 1.2.1 Розрахунок вихідного каскаду Для забезпечення захисту тиристора від зворотної напруги на керуючому електроді, паралельно керуючому електроду ставимо діод КД212Г, що забезпечує проходження струму не меншого, ніж струм керуючого електроду 0,3А. Він має параметри: Iпр.max=1А;Uпр.=1,2В; Uзв.max=100В; Iзв.max=0,1мА. Оскільки напруга керуючого електроду тиристора і напруга захисного діода VD3 різні, введемо в схему обмежуючий резистор послідовно з вторинною обмоткою трансформатора вихідного каскаду, що дозволить вирівняти напругу на виході трансформатора. Задамо, щоб падіння напруги на обмежуючому резисторі дорівнювало двом третім напруги керування,де Umир.=3 В при струмі керуючого електроду Іm=0,3 А. Тоді вихідна напруга трансформатора становитиме Um = Umир. 5/3=35/3=5В Опір обмежуючого резистора Rобм = (Um - Umир.) /Im = (5-3)/0,3=6,66 Ом Із номінального ряду опорів вибираємо 6,8 Ом. Для забезпечення формування короткого імпульсу виберемо транзисторний насичений ключ з трансформаторним виходом (рис.5). Задаємось напругою живлення каскаду Еk = 25В. Для забезпечення якомога, більшого коефіцієнта підсилення, частотного діапазону для формування переднього фронту імпульсу, а також допустимих напруги та струму на навантаженні попередньо виберемо транзистор КТ972А з параметрами: Ukе доп. > 2• Ek Іk доп. = 4 А; Ukе доп. = 65 В; Ів mах = 0,5 А;fа = 20МГц; rв= 3 Ом; rе = 0,08 Ом; rk=730 кОм; = 750; Ukе п. = 1,5 В. Рис.5. Транзисторний насичений ключ з трансформаторним виходом Звідси коефіцієнт підсилення: =/(+ 1) = 750/(750 + 1) = 0,9986. n = Um /Еk = 5/25 0,2. Колекторний струм насичення Ik нас. = Іm • n = 0,3• 0,2 = 0,06 А. Максимальні струми та напруги в схемі виберемо з коефіцієнтом запасу Кzi=Кzи=0,8. Звідси Іk mах = Кzі• Ik доп.= 0,8• 4 = 3,2 А Опір навантаження, перерахований до первинної обмотки трансформатора при дії напруги додатньої полярності Rн = Um/Іm• n2 = 5/(0,3• 0,2 2) = 416,66 Ом. Індуктивність намагнічування трансформатора вибираємо такою, щоб максимальний колекторний струм Ik mах в імпульсі не перевищував допустимого значення: Lmin=(Ek/(Ik max-(Ek/Rн))) • t Lmin=(25/(3,2-(25/416,66))) •4•10-6 = 3,185 •10-5 Гн Для конструктивного розрахунку вибираємо значення індуктивності 33мкГн. Знаходимо максимальний струм намагнічування jmax=(Ek /L) •t= (25/0,000033) •4• 10-6 = 3,03 A Звідси максимальний струм I mn з урахуванням колекторного струму насичення Іmn =jmах +Іk нас = 3,03 +0,06 =3,09 А. Струм бази насичення Іб нас. = Іmn / = 3,09 / 750 = 4,12 мА. Відповідна напруга насичення Uбе н становить 0,9 В. Величину допустимого викиду напруги знаходимо з урахуванням коефіцієнта завантаження за напругою Кzи. Umd=Uke max - Ek= Kzu• Uke доп- Ek = 0,8•65- 25 =27 В. Знаходимо еквівалентне значення шунтуючого резистора Rш екв=Umd /0,74• jmах = 27/ 0,74 •3,03 =12,04 Ом. Враховуючи, що при закриванні транзистора, напруга на вторинній обмотці трансформатора має зворотню полярність, то навантаження в цей момент шунтується діодом. Задаючись напругою на відкритому діоді Ud =1,2B, знаходимо при цьому струм вторинної обмотки трансформатора, який рівняється також струму діода: Im = (Um -Ud)/R = (5- 1,2)/6,8 = 0,558 А. Перевіряємо умову неперевершення знайденого струму максимального струму діода. Умова виконується. Знаходимо перерахований опір до первинної обмотки трансформатора: Страницы: 1, 2
| |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| © 2010 Все права защищены. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
