Расчет параметров элементов схемы управляемого выпрямителя (этап параметрического синтеза)

3.2 Расчет параметров элементов схемы управляемого выпрямителя (этап параметрического синтеза)

На рис. 3.2 представлена упрощенная схема трехфазного мостового управляемого выпрямителя для расчета параметров основных элементов.

Рисунок 3.2 – Упрощенная схема трехфазного управляемого выпрямителя

Напряжение питающей сети по стандарту на качество электрической энергии может максимально отклоняться от номинала до ±10%. Поэтому необходимо обеспечить номинальное выпрямленное напряжение и при минимально возможном напряжении сети, при этом угол регулирования α в выпрямителе рационально иметь равным нулю. Тогда, учитывая, что U_я.н. = U_d0, имеем:

(3.1)

полагая, что обмотки трансформатора будут соединены по схеме звезда звезда и коэффициент трансформации входного трансформатора:

(3.2)

Среднее значение анодного тока вентиля:

(3.3)

Действующее значение анодного тока вентиля:

(3.4)

Выбираем тиристор по среднему значению анодного тока с учетом того, что здесь коэффициент амплитуды К_а=2, а рабочее обратное напряжение должно выбираться по формуле:

(3.5)

где – расчетное обратное напряжение, равное амплитуде линейной Э.Д.С. трансформатора при максимальном напряжении питающей сети;

К_КП=1,4 – коэффициент, учитывающий наличие коммутационных перенапряжений;

К_З=1,1 – коэффициент запаса;

К_р=0,8 – коэффициент рекомендуемого соотношения между рабочим и допустимым повторяющимся напряжением на вентиле.

Это тиристор Т132-50, имеющий следующие параметры: динамическое сопротивление в открытом состоянии – R_дин = 4,6 мОм, пороговое напряжение – U₀ = 1,03 В, максимально допустимая температура перехода – Т_jm =125 ^оС. [15] Действующее значение вторичного тока трансформатора:

(3.6)

Действующее значение первичного тока трансформатора:

(3.7)

Расчетная мощность обмоток трансформатора:

(3.8)

По справочным данным выбираем трансформатор типа ТСЗ-10/0,38. который имеет следующие параметры:

- номинальная мощность S = 10 кВА;

- номинальная частота f = 50 Гц;

- потери холостого хода Р_х.х. = 650 Вт;

-потери короткого замыкания Р_к.з. = 250 Вт;

- ток холостого хода I_х.х. = 7,5%;

- напряжение короткого замыкания U_к.з = 3,5%.

Через эти параметры трансформатора определим нужные нам параметры элементов Т-образной схемы замещения трансформатора.

Модуль полного сопротивления короткого замыкания трансформатора:

(3.9)

Активное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к первичной стороне:

(3.10)

Реактивное сопротивление рассеивания обмоток трансформатора, приведенное к первичной стороне:

(3.11)

Тогда то же сопротивление, приведенное ко вторичным обмоткам трансформатора и называемое уже анодным сопротивлением Х_а, будет равно:

(3.12)

(2.13)

Проверяем тепловой режим выбранного вентиля по усредненной температуре полупроводниковой структуры:

(3.14)

где  – температура полупроводниковой структуры в стационарном режиме, ^оС;

 – температура окружающей среды, 40 ^оС;

 – тепловое сопротивление прибора и охладителя для выбранных условий охлаждения, ^оС/Вт;

 – мощность потерь в вентиле, Вт;

– максимально допустимая температура полупроводниковой структуры выбранного вентиля, ^оС.

Определим потери в вентиле:

(3.15)

где U₀ =1,03 – пороговое напряжение вентиля, В;

I_а = 13,26 – среднее значение анодного тока вентиля, А;

К_ф =  – коэффициент формы анодного тока вентиля;

R_д = 4.6*10^-3 – дифференциальное сопротивление вентиля, Ом.

Охладитель выбираем типа О231-80, у которого тепловое сопротивление равно

= 0,2 ^оС/Вт

Тепловое сопротивление вентиля и охладителя с естественным охлаждением определяется таким образом:

r _т = r₁ + r₂ + r₃, (3.16)

где r₁ – тепловое сопротивление переход-корпус прибора, °С/Вт;

r₂ – тепловое сопротивление корпус прибора – контактная поверхность охладителя, °С/Вт;

 r₃ – тепловое сопротивление охладитель – окружающая среда, °С/Вт.

Общее тепловое сопротивление равно:

r_т = 0,5+0,2+0,85=1,55 °C/Вт (3.17)

Тогда температура структуры в стационарном режиме:

Q_ст = 40 + 1,55 ·16,35 = 65 °C (3.18)

Максимально допустимая температура структуры приведена в справочнике и составляет = 125 °C. Таким образом, сравнивая расчетную и взятую со справочника температуру приходим к выводу, что тепловой режим вентиля нам подходит.

Похожие работы

Энергосбережение материального склада при помощи ветроэнергетической установки с вертикальным валом

Скачать

17329

11

10

... – нагнетательный насос 2.   Выбор и обоснование конструкции энергоагрегата. Для энергоснабжения материального склада мы выбираем ветроэнергетическую установку, т.к. использование солнечных коллекторов в зимнее время неэффективно. По заданию нам дана ветроэнергетическая установка с вертикальным валом. Такая установка дает нам возможность разместить редуктор и ...

Разработка эффективной системы энергоснабжения на основе ВИЭ

Скачать

71494

16

56

... формулой: , (2.3.14.) где: Eа- емкость аккумулятора, А ч; Uа- напряжение аккумулятора, В. Принимаем Еа = 10(6СТ-210) = 2100 Ач. Таким образом, параметры энергосистемы на основе ВИЭ следую­щие: Основной источник В-установка, Рв= 3 кВт; Дополнительный источник С-установка, Рс= 0,72 кВт; Резерв, аккумуляторы 6СТ-75 Еа= 10*210 =2100 Ач. 3. ...

Разработка эффективной системы энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии туристической базы пансионата "Колос"

Скачать

109448

20

7

... северных регионов за счет возведения двойной оболочки здания с использованием солнечной энергии можно обеспечить до 40% экономии тепла. Учитывая развитие технологий возобновляемой энергетики, с должной долей уверенности можно сказать о реальной возможности создания эффективной системы энергоснабжения удаленных от центральной энергосети сельских домов при условии комбинированного использования ...

Разработка энергосберегающей системы с использованием альтернативных источников энергии

Скачать

64964

5

0

... соответствующие требованиям технической. 5 Энерго- и материалосбережение Для эффективного материалосбережения при разработке энергосберегающей системы освещения были применены следующие методы: 1.         Уменьшение размеров печатной платы за счет увеличения плотности компоновки и рационального использование пространства платы, что экономит текстолит, затрачиваемый на изготовление платы. ...