Расчет токов короткого замыкания
Исходные данные
Номинальное напряжение питающей сети U1H = 380 В;
Номинальное выпрямленное напряжение Ud = 220 В;
Номинальная мощность выпрямителя Pd = 7 кВт;
Схема – однофазная, мостовая;
Коэффициент пульсаций на выходе преобразователя Кп.вых. = 2,5 %;
Частота питающей сети f = 50 Гц;
Решение
Определение среднего номинального выпрямленного тока, сопротивления нагрузки, коэффициента сглаживания фильтра
1) Средний номинальный выпрямленный ток определяется по формуле (2.1)
. (2.1)
2) Сопротивление нагрузки определяется по формуле (2.2)
. (2.2)
3) Коэффициент сглаживания фильтра определяется по формуле (2.3)
. (2.3)
По вышеприведенным формулам находим значения параметров.
Средний номинальный выпрямленный ток:
.
Сопротивление нагрузки:
.
Коэффициент сглаживания:
.
Расчет и выбор элементов фильтра
Для выпрямителей большой и средней мощности при большом коэффициенте сглаживания обычно используют LC – фильтр.
, (2.4)
где 
- пульсность схемы.
.
Минимальная индуктивность фильтра:
⍵=2πf – угловая частота питающей сети
|
|
|
, (2.5)
.
Проверка по условию отсутствия резонанса:
, (2.6)
.
Условие выполняется.
Выбираем дроссель Д269 с последовательным соединением обмоток, и делаем каскад из 10-ти последовательно соединенных дросселей. Параметры дросселя:
1) индуктивность LR = 0,6 мГн;
2) номинальный ток намагничивания IНам = 35 А;
3) максимальное переменное напряжение Uмакс = 0,432 В;
4) сопротивление обмоток RR = 5,2 мОм.
В этом случае:
.
, 
, 
.
Рассчитаем величину емкости фильтра по формуле (2.7)
, (2.7)
.
Выбираем конденсаторы К50-18 
(3 шт.) и соединяем их параллельно.
,
, 
.
Выбор диодов
Напряжение на входе фильтра определяется по формуле (2.8)
, (2.8)
|
|
|
.
Обратное напряжение на диодах в однофазной мостовой схеме определяется как
, (2.9)
, 
.
Средний ток диода
, (2.10)
.
Выбираем диоды Д161 – 200 – 5 с охладителем типа О171 – 80. Характеристики:
1) IFAV (охл. О171 – 80) =100 А > I СР. VD = 15,91 А;
2) URRM = 500 (5 класс) > U ОБР.МАКС = 345,7 В;
3) IFSM = 5,5 кА > i у = 0,54 кА (ударный ток рассчитан далее);
4) QRR = 400 мкКл
Расчет трансформатора
Напряжение вторичной обмотки для однофазной мостовой схемы определяется по выражению (2.11)
, (2.11)
.
Мощность трансформатора
, (2.12)
Диаметр стержня магнитопровода трансформатора определяется по формуле (2.13)
, (2.13)
|
|
|
где 
- мощность фазы, 
;
- постоянная, рекомендуется принимать значение в промежутке [1,5;2]
- размер окна, 
,
где 
- коэффициент заполнения по меди;
- зазор между первичной и вторичной обмотками (для улучшения условий охлаждения первичной обмотки);
;
- коэффициент Роговского, 
;
- частота питающей сети, 
- реактивная составляющая напряжения короткого замыкания трансформатора, принимается равным 4 ÷ 5%;
- индукция в стержне сердечника, для тонколистовой холоднокатаной стали 1,45 Тл;
- коэффициент заполнения стали, 0,92 ÷ 0,95.
.
Активное сечение стержня:
, (2.14)
.
Определим ЭДС витка обмотки трансформатора по формуле (2.15)
, (2.15)
.
Число витков первичной обмотки:
, (2.17)
. Принимаем 
.
Число витков вторичной обмотки:
, (2.18)
|
|
|
. Принимаем 
.
Токи первичной и вторичной обмоток для однофазной мостовой схемы определяются из выражений (2.19) и (2.20)
, (2.19)
, (2.20)
, 
.
Сечения проводов первичной и вторичной обмоток:
, (2.21)
, (2.22)
, 
.
Выбираем провод марки ПБД (медный с двойной бумажной изоляцией) сечением:
- первичная обмотка – 
- вторичная обмотка – 
Толщина изоляции провода 0,3 мм
Примем длину стержня 
Число витков в слое:
- первичной обмотки
, принимаем 
- вторичной обмотки
, принимаем 
Число слоев первичной обмотки 
, а вторичной 
Средняя длина витка первичной обмотки находится из выражения (2.23)
, (2.23)
где 
находится из выражения 
где 
- толщина изоляции каркаса, 5 мм.
.
Тогда длина провода первичной обмотки составит
, (2.24)
.
Аналогично для вторичной обмотки:
, (2.25)
.
, (2.26)
.
Определим активное и реактивное сопротивление трансформатора преобразователя
,
Сопротивления трансформатора приведены к напряжению вторичной обмотки.
Расчет токов короткого замыкания
Этот пункт выполняется для проверки способности диодов и защитного аппарата выдерживать воздействия токов короткого замыкания. Для проведения расчета зададимся мощностью трансформатора и длиной кабельной линии, питающей преобразователь. Расчетная схема представлена на рис. 2.1
Рис. 2.1 – Расчетная схема (а) и схема замещения (б)
Мощность трансформатора Т1 примем равной 400 кВ·А. Кабель питания преобразователя выбирается по условию
Определим параметры кабеля в схеме замещения:
где 
и 
- удельное активное и реактивное сопротивление кабеля
Расчет токов коротких замыканий ведем в именованных единицах (мОм).
Определим ток трехфазного КЗ в точке К1:
Ток КЗ в точке К2 (за диодами моста) является междуфазным на вторичном напряжении трансформатора. Поэтому, с учетом коэффициента трансформации, он определяется
Ударный ток 
.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 144; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!