Выбор вентилей управляемого выпрямителя

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. 

    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 

1. Вычертить однолинейную и расчётную схемы.
2. Произвести расчет токов к.з. при замыкании шин выпрямленного напряжения на землю и пробое вентильного плеча.
3. Выбрать тип тиристоров.
4. Определить количество параллельно включенных тиристоров в вентильном плече.
5. Определить количество последовательно включенных тиристоров в вентильном плече.
6. Рассчитать общее количество  тиристоров в выпрямителях.
7. Определить параметры резисторов и конденсаторов, необходимых для равномерного распределения по тиристорам прямого тока и обратного напряжения.
8. Построить временную диаграмму очередности подачи управляющих импульсов на тиристорные плечи при a = 0 и a =15˚.
9. Построить временную диаграмму открытых состояний тиристорных плеч при  a = 0 и a = 15˚.
10. Вычертить в масштабе временную диаграмму формирования обратного напряжения на закрытом тиристорном плече при  a = 0 и a = 15˚.
11. Вычертить в масштабе временную диаграмму тока к.з. при пробое вентильного плеча и a = 0 (выпрямитель под номинальной нагрузкой).
12. Вычертить принципиальную схему тиристорного плеча с обозначением параметров всех элементов.
13. 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 - Х_а и активным сопротивлением - R_a) 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_2ф ) определяется по формуле: 

, Ом      (1)

где  К_Т1 – коэффициент трансформации понизительного трансформатора;

        К_Т2 – коэффициент трансформации трансформатора выпрямителя;

        Uс – линейное напряжение питающей сети, кВ;

        S_к.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  U_K1% - напряжение короткого замыкания понизительного трансформатора, %;

       U_Ф – напряжение фазы вторичной обмотки понизительного трансформа              тора, кВ;

       S_T1 – номинальная мощность понизительного трансформатора, кВА. 

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

        (3)

где U_К2% - напряжение короткого замыкания трансформатора выпрямителя, %;

      U_2Ф   - напряжение фазы вторичной обмотки трансформатора

                 выпрямителя, кВ;

       S_Т2     - 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;

    R_a2 - то же для трансформатора выпрямителя, Ом.

    Значение  R'_a1 определяется по выражению:

    

где DP_K1 - мощность потерь из опыта короткого замыкания понижающего    трансформатора, кВт;

U_Ф   - напряжение фазы вторичной обмотки понизительного трансформатора,    кВ;

    S_Т1   - номинальная мощность понизительного трансформатора, кВА;

    К_Т2   - коэффициент трансформации трансформатора выпрямителя. 

Значение R_a2 определяется по аналогичной формуле: 

    

 

где DP_K2 - 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 К_t :

    

,       А

где   К_t - переходный коэффициент от среднего к максимальному значению, определяется по графику [1, приложение 1] в виде зависимости

        К_t =¦ ; К_t =2,35

    Максимальное  значение тока тиристорного плеча в схеме составляет:

    

 

где  N_B - 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 К_Н - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения тока по тиристорам,   К_Н  = 0,9.