Расчет режимов работы выпрямителя
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
Выразив действующие значения токов и напряжений через коэффициенты гармоник и первую гармоническую составляющую, получим:
Активная и реактивная мощность первых гармонических составляющих
Соответственно, мощность искажений определится как
9. Выбор вентилей выпрямителя и расчет их теплового режима
Расчет условий работы вентилей выпрямителя следует проводить для режима максимальной нагрузки при a = 0.
Исходными данными для расчета являются заданный ток нагрузки и режим работы выпрямителя. Расчет производится в именованных единицах.
Определим по следующему выражению
где Кu - коэффициент преобразования схемы по напряжению.
По известному току Id определяются среднее Iср и действующее значение тока вентиля
,
Коэффициенты амплитуды Ка=3 и формы Кф=1,73 определяются по справочнику [1, табл.3-4].
По среднему значению тока Iср предварительно выбирается тиристор [1] и, соответственно, его параметры: пороговое напряжение U0 динамическое сопротивление Rd установившиеся и переходные тепловые сопротивления при выбранных условиях охлаждения. Предпочтительным способом для охлаждения является естественное воздушное охлаждение.
Определим повторяющееся напряжение - это максимально допустимое мгновенное значение напряжения, прикладываемого к полупроводниковому прибору в обратном или прямом закрытом направлении. Повторяющееся напряжение является функцией схемы вентильного преобразователя и напряжения питающей сети. Исходя из известного питающего напряжения, выбирается класс тиристора
Применяем тиристор 11 класса с рабочим напряжением 880 В.
Условия выбора тиристора Iн> Iср= 266,67 (А)
выбираем низкочастотный тиристор нелавинного типа Т500 со следующими номинальными параметрами:
Пороговое напряжение U0=1,3 (В)
Динамическое сопротивление Rд= (Ом)
Установившееся тепловое сопротивление в статике Rт=0,274 (?С/Вт)
Максимально допустимая температура структуры
Определяем потери, состоящие из основных и дополнительных:
Дополнительные потери при частоте питающего напряжения менее 400 Гц составляют 2-5% и в расчете не учитываются.
Предпочтительным способом охлаждения является естественное воздушное охлаждение.
Определяется температура полупроводниковой структуры прибора при известной температуре окружающей среды ?с=20 оС
Подсчитанное значение сравнивается с максимально допустимой температурой для данного полупроводникового прибора 144,14>125?С, что свидетельствует о не приемлемости тиристора.
Следовательно подбираем тиристор не лавинного типа с водяным охлаждением ТВ630.
Пороговое напряжение U0=1,17 (В)
Динамическое сопротивление Rд= (Ом)
Установившееся тепловое сопротивление при расходе воды 1л/мин Rт=0,081 (?С/Вт)
Максимально допустимая температура структуры
Определяется температура полупроводниковой структуры прибора при известной температуре окружающей среды ?с=20 оС
Периодичность включения нагрузки
Время подключения нагрузки, равное времени паузы:
Определяем из справочника [1, стр.235] переходные тепловые сопротивления при выбранных условиях охлаждения соответствующим отрезкам времени по приведенным зависимостям:
Проводится проверка теплового режима при повторно-кратковременном режиме работы. Температура ?р-n определяется для длинной серии импульсов мощности потерь ?Р по выражению:
Подсчитанное значение сравнивается с максимально допустимой температурой для данного полупроводникового прибора (49,78?<125?С), что свидетельствует о приемлемости тиристора.
10. Расчет силового фильтра
Расчет ведется в именованных единицах, для чего относительные значения гармоник фазных токов выражаются в Амперах. Действующее значение фазного тока определяется по заданному току Id и подсчитанному значению КI. Гармонические составляющие фазных токов в именованных единицах находятся по известному из предыдущих расчетов процентному содержанию высших гармоник в кривой тока:
Последовательность расчета элементов фильтра:
. Определяется мощность батареи конденсаторов на фазу
Qк = 1,3 Uфд Iкд
где Uфд - действующее значение фазного напряжения [В], Iкд - действующее значение тока к-ой гармоники [А].
. Учитывается уменьшение реактивной мощности конденсаторов при уменьшении сетевого напряжения. Учет производится с помощью коэффициента bк, значения которого для 5,7 гармоник принимаются 0,83-0,82; для 11, 13 гармоник - 0,77-0,765. Тогда Qф = bk Qк.
. Выбираются стандартные конденсаторы, ориентируясь по расчетной мощности.
. Определяем требуемое значение индуктивного сопротивления дросселя. Сопротивление выбранного конденсатора хк емкостью С на к-ой гармонике определяется по формуле
Тогда индуктивность дросселя получим из соотношения
Соответствующие расчеты проводятся для 5, 7, 11, 13 гармонических составляющих питающего напряже