Задания к курсовой работе
Задание 1
В неуправляемом выпрямителе с активной нагрузкой (без потери напряжения в фазах выпрямления) известны средние значения выпрямленного напряжения U0 и тока I0.
Требуется:
1. Определить рациональный тип схемы выпрямителя (следует помнить, что в трехфазной двухтактной схеме вентильные обмотки трансформатора могут соединяться либо «звездой», либо «треугольником»). Вычертить принципиальную и эквивалентную схемы этого выпрямителя.
2. Вычислить частоту fп(1) и коэффициент пульсаций Kп(1) выпрямленного напряжения u0 по основной (первой) гармонике; величину сопротивления R0 нагрузки и ее мощность P0, среднее Iпр.V и эффективное Iэфф.V значения прямого тока iпр.V вентиля, действующие значения фазных ЭДС E2 и тока I2 вентильных обмоток трансформатора.
3. Вычертить, соблюдая масштаб по оси ординат и по оси абсцисс 
, кривые мгновенных значений: фазных ЭДС e2, выпрямленного напряжения u0 (отметить уровень U0) и обратного напряжения uобр.V на вентиле (отметить уровень Umax.v), а также тока i2 вентильной обмотки трансформатора (отметить уровень I2) и прямого тока iпр.V вентиля (отметить уровни Iпр.V и Iэфф.V).
Рекомендации: для выполнения задания 1 необходимо изучить материал по работе неуправляемых выпрямителей в классификационном режиме [ с. 47–53].
Задание 2
Схема выпрямителя (без потерь напряжения в фазах выпрямителя), значение фазной ЭДС E2 и величина активного сопротивления R0 нагрузки сохранились такими же, как и в задании 1. Индуктивное сопротивление нагрузки XL = m2 ∙ p ∙ L0 на частоте m2 ∙ p ∙ ω = m2 ∙ p ∙ 2π ∙ f1 пульсаций основной гармоники в n раз больше величины сопротивления R0. Частота питающей сети равна f1.
Требуется:
1. Вычертить эквивалентную схему выпрямителя без потерь напряжения в фазах выпрямления с активно-индуктивной нагрузкой.
2. Вычислить среднее значение напряжения U0 и тока I0 нагрузки, коэффициент пульсаций Kп(1) на нагрузке R0, среднее Iпр.V и эффективное Iэфф.V значения прямого тока iпр.V вентиля, действующее значение I2 тока i2 вентильной обмотки преобразовательного трансформатора.
3. Для значений фазового угла 
вычислить (для девяти значений wt) вынужденную iО,в и свободную iО,св составляющие тока и полный ток i0, а также мгновенное значение напряжения u0 на нагрузке R0 (результаты вычислений свести в таблицу).
4. Вычертить (соблюдая масштаб, принятый в задании 1) кривые мгновенных значений фазных ЭДС e2, выпрямленного напряжения u0 (отметить уровень U0), токов iО,в, iО,св, i0 (отметить уровень I0), тока i2 вентильной обмотки (отметить уровень I2).
Рекомендации:для выполнения задания необходимо изучить материал по работе выпрямителей на активно-индуктивную нагрузку [с. 53–54].
Задание 3
Схема выпрямления, средние значения выпрямленного напряжения U0 и тока I0 остались такими же, как и в задании 1, но параллельно с сопротивле-нием R0 нагрузки включен конденсатор С0 ёмкостного накопителя энергии. В фазах выпрямления имеются сопротивления активных потерь Rп = RTP + p · RдV (RTP – омическое сопротивление обмоток трансформатора; RдV – динамическое сопротивление вентиля), величина которых в К раз меньше сопротивления R0 на нагрузке. Коэффициент пульсации Кп(1) на нагрузке и частота f1 питающей сети такие же, как и в задании 2.
Требуется:
1. Вычертить эквивалентную схему выпрямления (с активным сопротивлением потерь в фазах выпрямления) с активно-ёмкостной нагрузкой.
2. Вычислить действующие значения фазных ЭДС Е2 и тока I2 вентильной обмотки трансформатора; ёмкость конденсатора С0, среднее Iпр.v и эффективное Iэфф.v значения прямого тока iпр.v вентиля.
3. Вычертить (соблюдая масштаб, принятый в задании 1) кривые мгновенных значений 
фазных ЭДС е2 (отметить уровень U0 и значение двойного угла 2Θ отсечки), тока i2 вентильной обмотки трансформатора (отметить уровень I2) и прямого тока iпр.v вентиля (отметить уровень Iпр.v и Iэфф.v).
Рекомендации:для выполнения задания необходимо изучить материал по работе выпрямителей на активно-емкостную нагрузку [4, с. 34–37].
Задание 4
Схема выпрямления, активно-индуктивная нагрузка, значение фазной ЭДС Е2, величина тока I0 нагрузки, частота f1 сети остались такими же, как в задании 2, но преобразовательный трансформатор имеет индуктивность LS рассеивания, за счёт которой выпрямленное напряжение U0g снижается на ℓ% от напряжения идеального (без потерь) выпрямителя.
Требуется:
1. Вычертить эквивалентную схему выпрямителя с коммутационными потерями в фазах выпрямления при индуктивной реакции нагрузки.
2. Вычислить угол коммутации g, среднее значение выпрямленного U0,g напряжения, действующее значение тока I0,g вентильной обмотки трансформатора, среднее Iпр.v и эффективное Iэфф.v значения прямого тока iпр.v вентиля (значения поправочного коэффициента 
даны в [4]).
3. Вычертить (соблюдая масштаб, принятый в задании 1) кривые мгновенных значений 
фазных ЭДС е2, напряжения u’0, γ на выходе вентильного устройства (отметить уровень U0, γ и угол g), токов i2a и i2b вентильных обмоток (отметить уровень I2,g, значение угла g и угол проводимости вентиля).
Рекомендации: для выполнения задания необходимо изучить материал по эффекту коммутации в выпрямителях [4, с. 37–40].
Задание 5
В результате математического моделирования выпрямителей по схемам заданий 1–3 с использованием программы Multisim 8 получить:
– распечатку принципиальных схем выпрямителей с символьными обозначениями элементов, значениями их параметров и значениями параметров U0, E2, I0, Iэфф.v, I1, измеренными цифровыми вольтметрами и амперметрами программы Multisim 8;
- осциллограммы мгновенных значений u0(t), e2(t), iпр.v(t), uобр.v(t) при активной и активно-индуктивной нагрузке с пояснением их формы и с оценкой степени приближения к расчётным графикам. Осциллограммы приводятся в режиме ZOOM.
Рекомендации: для выполнения задания необходимо изучить материал по схемотехническому моделированию выпрямителей [4, с. 91–101].
Таблица 6.1
Числовые варианты к курсовому проекту
| № | U0, B | I0, A | f, Гц | n | k | ℓ, % |
| 4,0 | ||||||
| 4,0 | ||||||
| 4,0 | ||||||
| 6,0 | 4,5 | |||||
| 4,5 | ||||||
| 8,0 | 4,5 | |||||
| 4,5 | ||||||
| 4,5 | ||||||
| 4,5 | ||||||
| 3,0 | ||||||
| 3,0 | ||||||
| 3,0 | ||||||
| 3,0 | ||||||
| 3,0 | ||||||
| 3,0 | ||||||
| 3,5 | ||||||
| 5,0 | 3,5 | |||||
| 3,5 |
Окончание табл. 6.1
| № | U0, B | I0, A | f, Гц | n | k | ℓ, % | ||||||
| 2,3 | 3,5 | |||||||||||
| 3,5 | ||||||||||||
| 4,0 | ||||||||||||
| 4,0 | ||||||||||||
| 4,0 | ||||||||||||
| 4,0 | ||||||||||||
| 4,0 | ||||||||||||
| 4,0 | ||||||||||||
| 6,0 | 4,0 | |||||||||||
| 4,0 | ||||||||||||
| 4,5 | ||||||||||||
| 4,5 | ||||||||||||
| 4,5 | ||||||||||||
| 4,5 | ||||||||||||
| 3,0 | 4,5 | |||||||||||
| 4,0 | 4,5 | |||||||||||
| 4,5 | ||||||||||||
| 4,6 | ||||||||||||
| 4,6 | ||||||||||||
| 28,0 | 4,6 | |||||||||||
| 5,0 | ||||||||||||
| 5,5 | ||||||||||||
| 5,5 | ||||||||||||
| 4,5 | 5,0 | |||||||||||
| 4,5 | ||||||||||||
| 4,5 | ||||||||||||
| 2,0 | 4,5 | |||||||||||
| 1,5 | 4,5 | |||||||||||
| 3,0 | 4,0 | |||||||||||
| 2,5 | 4,0 | |||||||||||
| 4,0 | ||||||||||||
| 4,0 | ||||||||||||
Обозначения, принятые в таблице: U0 – среднее значение выходного напряжения выпрямителя; I0 – среднее значение выходного тока выпрямителя; f – частота питающей сети; n – отношение индуктивного сопротивления дросселя на основной частоте пульсаций к активному сопротивлению R0 потребителя; k – отношение сопротивления потребителя R0 к сопротивлению RП потерь в фазе выпрямителя; ℓ – коэффициент, характеризующий снижение выпрямленного напряжения за счёт явления коммутации: 
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Появление на рынке нового поколения полупроводниковых приборов – MOSFET-транзисторов и IGBT-транзисторов, запираемых тиристоров – привело к изменению силовой электроники и, как следствие, преобразовательного оборудования промышленных предприятий, систем электроснабжения и приборостроения. Современные силовые приборы отличаются полной управляемостью, высоким быстродействием, способностью коммутировать цепи с мощностью более 1 МВт на частотах до десятков килогерц при низкой мощности в цепи управления. Благодаря новому поколению силовых полупроводниковых ключей существенно повысились технико-экономические показатели и функциональные возможности выпрямителей и других статических преобразователей электроэнергии.
Широкий круг задач, решаемых полупроводниковыми преобразовательными устройствами, определяет большое разнообразие их схемных и конструктивных решений. В учебном пособии рассмотрены наиболее распространенные типы силовых преобразовательных устройств в сетях переменного тока (выпрямители, ведомые инверторы). Приведены сведения о физических процессах преобразования электроэнергии, даны типовые схемы преобразовательных устройств и основы их расчета.
Лабораторные стенды на основе технологии виртуальных приборов системы схемотехнического проектирования MULTISIM 8 позволяют измерять и исследовать статические и динамические параметры реальных полупроводниковых приборов силовой электроники, дают возможность получать нагрузочные, регулировочные, энергетические характеристики статических преобразователей, способствуют приобретению практических навыков работы с приборами и схемами, создают иллюзию реальности, дополняя тем самым исследования на физических стендах.
Для углубления знаний по дисциплине «Силовая электроника», а также расширения кругозора рекомендуем регулярно изучать информацию, размещаемую в таких периодических изданиях, как журналы «Силовая электроника», «Электричество», «Промышленная энергетика», «Электротехника».
Дата добавления: 2015-12-16; просмотров: 1024;