Проектування і розрахунок керованих випрямлячів електричного струму - Курсовая работа

Випрямлячем називається пристрій призначений для перетворення енергії джерела змінного струму в постійний струм. Необхідність в подібному перетворенні зявляється, коли живлення користувача здійснюється постійним струмом, а джерелом електричної енергії є джерело змінного струму, наприклад промислова мережа частотою 50 Гц. При великих потужностях навантаження задачу перетворення електричної енергії змінного струму в постійний струм вирішують за допомогою 3-фазних керованих випрямлячів, виконаних за мостовою схемою (рис.1).З умови Stp/St вибираємо трансформатор ТСЗП-630 потужністю 645 КВА з характеристиками: Stp, КВА Р0, КВА Рк, КВА Uk, % Maca,T Визначимо номінальну фазову напругу вторинної обмотки трансформатора (при куті регулювання = 0) Знаходимо Ud0 для вибраного значення фазної напруги вторинної обмотки тр. 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 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.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. 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).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. 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 Ім=0,3 А. Для забезпечення формування короткого імпульсу виберемо транзисторний насичений ключ з трансформаторним виходом (рис.5). 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: Uke доп.Для формування фазового зсуву 300 нульвого відліку кута регулювання відносно переходу фази через 0 використовуємо фазозсувний ланцюг на основі R-C елементів (рис. Звідси модуль коефіцієнта передачі: К(w)=1/v1 (wtц) 2 Приймаючи значення опору R=330 КОМ, знаходимо значення ємності: С=tg30/2П• f•R=tg300/2• 3.14• 50•330 •103= 5,56 НФ Приймаємо значення ємності рівним 5,6 НФДля порівняння напруги, що поступає з фазозсувного R-С ланцюга з нульовим значенням напруги використовуємо спеціалізований компаратор на інтегральній мікросхемі К554САЗ (рис. Вказана мікросхема живиться від двополярного джерела живлення ±15 В, має максимальний вхідний струм Івх = 0,1 МКА, вихідний - 200 МА. Даний компаратор має вихід з відкритим колектором і незалежним емітером, що дає можливість, заземливши емітер, мати вихідний сигнал в межах від 0 до напруги живлення 15 В. На вході компаратора для забезпечення високої надійності його роботи ставимо резистори по 4,7 КОМ, які вирівнюють його вхідні струми, що особливо суттєво для більшості чутливих компонентів, маючих на незалежних входах ємнісні елементи.Для формування лінійно змінної напруги використаємо генератор (ГЛЗН, рис.8), побудований на базі операційного підсилювача К140УД7 з такими характеристиками: Е = ±15 В - напруга живлення; Формування лінійно змінної напруги забезпечується на основі використання схеми інтегратора напруги з вхідною напругою Uвих =-Е. Схему інтегратора отримуємо, включивши в ланцюг зворотного звязку інвертуючого підсилювача замість резистора конденсатор. В цьому інтеграторі подаючи на вхід напругу додатньої полярності конденсатор починає заряджатися і напруга на виході дорівнює: де U in0 - напруга, яка була на виході інтегратора до появи імпульсу на вході і дорівнює “0”. Задаючись опором R4 = 68 КОМ, враховуючи при цьому вхідну і вихідну напругу інтегратора, маємо значення ємності інтегратора: С1 = Ti?E/Uвих?R4 = (0,01?15)/(11,5 ?68?103) = 0,2 МКФ.Для формування імпульсу при порівнянні вхідної напруги від ГЛЗН і вихідної, що задає зсув на кут a, використаємо такий же компа

Зміст

Завдання до курсової роботи

Вступ

1. Розрахункова частина

1.1 Розрахунок силової частини випрямляча

1.2 Розробка СІФК

1.2.1 Розрахунок вихідного каскаду

1.2.2 Розрахунок фазозсувного ланцюга

1.2.2 Розробка нуль-органа

1.2.3 Розрахунок генератора лінійно змінної напруги

1.2.4 Розрахунок компаратора

1.2.5 Розрахунок диференціюючої ланки

1.2.6 Розрахунок одновібратора

Література