Есептеу-графикалық жұмысын орындауға арналған тапсырма

Пән: Математика, Геометрия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Есептеу-графикалық жұмысын орындауға арналған тапсырма

Есептеу-графикалық жұмысы барысында, тізбектей қозатын тартымдық қозғалтқыштың кернеуін реттеуге арналған бір фазалы басқарылмалы түзеткішті есептеу жүргізіледі. Бұл жұмыстың мақсаты - түрлендіргіш құрылғыларды есептеу және оларда жүретін электромагниттік процестерді талдау дағдыларын дамыту.

Бастапқы деректер

Түзеткіштің қорек көзінің номинал кернеуі U ₁ = 25000 В

Қоректендіруші кернеудің жиілігі ƒ _с = 50 Гц

Номиналды түзетілген кернеу U _dн

Түзеткіш жүктемесінің номиналды тогы I _dн

Басқару бұрышының есептелген мәні а _р

Қысқа тұйықталу кернеуінің салыстырмалы мәні u _к

Түзетілген ток лүпілінің коэффициенті k _п1

Параметрлердің сандық мәндері Кесте №1-ден оқу шифрінің соңғы екі цифрі бойынша таңдалады.

Кесте №1

Есептеуге арналған бастапқы деректер

Шифрдің соңғы цифрінің алдындағы цифр: Шифрдің соңғы цифрінің алдындағы цифр

Шифрдің соңғы цифрінің алдындағы цифр:

U _dн

I _dн

900

1300

950

1250

1000

1200

1050

1150

1100

1150

1050

1200

1000

1250

950

1300

900

1350

850

Шифрдің соңғы цифрінің алдындағы цифр: Шифрдің соңғы цифрі

Шифрдің соңғы цифрінің алдындағы цифр:

u _к

а _р , рад

k _п1

0, 12

0, 524

0, 25

0, 12

0, 576

0, 24

0, 13

0, 628

0, 23

0, 13

0, 621

0, 22

0, 14

0, 733

0, 21

0, 14

0, 785

0, 20

0, 15

0, 823

0, 19

0, 15

0, 89

0, 18

0, 16

0, 942

0, 17

0, 16

0, 955

0, 16

ТҮЗЕТКІШТІҢ ЖҰМЫС ІСТЕУ ПРИНЦИПІ ЖӘНЕ НЕГІЗГІ ЕСЕПТІК АРАҚАТЫНАСТАР

Басқарылмалы түзеткіш симметриялық емес көпірлік сұлба бойынша жасалған (сур. 1, а) . Көпірдің екі иінінде VS1 және VS2 тиристорлары бар, ал қалған екеуі - VD1, VD2 диодтары. Жатықтауыш дроссель L арқылы көпірдің шығу тетігіне қосылған тартымдық қозғалтқыш түзеткіш арқылы қуат алады. Қозғалтқыштың магниттік ағынының лүпілін азайту мақсатында, қоздыру орамы R _ш резисторымен тұйықталады. R _ш қозғалтқыш жұмысына қандай әсер беретіндігі туралы төменде айтылады.

Түзеткіш элементтерінің токтары мен кернеулерінің диаграммалары сур. 1, б-да көрсетілген. Диаграмманы құру барысында, I _d түзетілген тогы кемшіліксіз жатықталып, ашық тиристорлар мен диодтардағы, сондай-ақ трансформатор орамаларының белсенді кедергілеріндегі кернеудің азаюы нөлге тең екендігі қабылданған.

Қоректендіруші кернеудің жарты периодында, сур. 1, а (жақшасыз) көрсетілгендей, трансформатордың екінші реттік орамасының электр қозғаушы күші (ЭҚК) полярлы болады, I _d жүктеме тогы VS1 тиристоры мен VD2 диоды арқылы өтеді. Келесі жарты периодтың басында VD2 диодынан VD1 диодына бағытталған ток коммутациясы процесі жүреді. е ₂ екінші реттік ораманың ЭҚК-інің полярлығының өзгеруі VD2 диодының бекітілуіне алып келеді, және i _VD2 тогына тең i ₂ орамасындағы ток нөлге дейін азаяды. i _VD2 азаюымен бірге, жүктеме тізбегінде пайда болатын өзіндік индукцияның ЭҚК-інің ықпалымен VD1 диоды және бұрынырақ ашылған VS1 тиристоры арқылы өтетін i _VD1 тогы I _d шамасына дейін үдеп, өседі.

Трансформатордың екінші реттік орамасындағы токтың азаю процесі секірмелі түрде жүруі мүмкін емес, себебі трансформатор мен қоректендіруші желі L _а индуктивтілігіне ие. ω ₂ орамасында пайда болатын е _L өзіндік индукцияның ЭҚК-і γ ₂ коммутациясының бұрышына токтың түсу процесін бөгейді, оның шамасын u ₂ = e _L + e ₂ = 0 коммутациясының интервалындағы жағдай арқылы анықтауға болады. u ₂ екінші реттік орамасындағы кернеудің нөлге тең болуының себебі - бұл интервалда VD1 және VD2 интервалдары ашық болады, нәтижесінде екінші реттік ораманың екі ұшының да потенциалдары бірдей болады, яғни,

, (1)

мұндағы E _2m - екінші реттік ораманың ЭҚК-інің амплитудалық мәні.

Егер υ = 0, i ₂ =I _d және υ = γ ₂ , i ₂ = 0, болса, бұл теңдеудің шешімі төмендегідей болады

, (2)

мұндағы Х _а = ωL _а - трансформатордың индуктивті кедергісі.

Трансформатордың индуктивті кедергісін қысқа тұйықталуды есептеу ртәжірибесінен анықтауға болады.

, (3)

Мұндағы u _к - қысқа тұйықталу кернеуінің салыстырмалы мәні;

I _dн - жүктеменің номиналды тогы.

(2) және (3) өрнектерінен төмендегідей теңдеу шығады

, (4)

Диодтардың коммутациясы кезінде және оның аяқталғанынан кейін u _d түзетілген кернеуі ашық VD1 және VD2 диодтарындағы кернеудің азаю суммасына тең болады, яғни жасалған болжамдарға сәйкес нөлге тең. Коммутация аяқталғаннан кейін, ω ₂ орамасы жүктеме тізбегінен жабық VD2 диоды арқылы ажыратылып қалады. Ток, қозғалтқыштың орамаларында және жатықтауыш дроссельде пайда болатын өзіндік индукцияның ЭҚК-інің ықпалымен өтеді. Трансформатордан жүктемеге энергияны жеткізу VS2 тиристорын ашқан кезде жаңартылып отырады. Тиристорға бағытталған басқарушы сигналдың берілу сәті жарты периодтың басынан бастап саналатын α басқару бұрышының көмегімен анықталады. Тиристор VS2 ашылғанда, екінші реттік ораманың ЭҚК-і (оның полярлығы сур. 1, а жақшада көрсетілген) VS1 тиристорына кері бағытта қосылады. Нәтижесінде, тиристорлардың коммутациясы процесі жүре бастайды - i _VS1 тогы біртіндеп нөлге дейін азаяды, ал i _VS2 нөлден I _d -ге дейін өседі.

Сондай-ақ, диодтардың коммутациясы кезіндегідей, γ ₁ тиристорлары коммутациясының бұрышы u ₂ = e _l + e ₂ = 0 жағдайында болады. Егер v = а, i ₂ = 0 және v= a + γ ₁ , i ₂ = I _d болса, (1) теңдеудің шешімі төмендегідей болады

. (5)

(5) өрнегіне сүйенсек, тиристорлардың коммутациясы процесінің ұзақтығы I _d жүктеме тогына тікелей тәуелді, әрі I _d, қаншалықты көп болса, γ ₁ бұрышы да соншалықты үлкен.

Тиристорлардың коммутациясы кезінде түзетілген кернеу нөлге тең болып қала береді, ал бұл процесс біткен бойда бірден Е _2m sin(a + γ ₁ ) мәніне дейін секіріп, өзгеріп шығады.

Қоректендіруші кернеудің келесі жарты периодында түзеткіште жоғарыда қарастырылып өткендерге ұқсас процестер жүреді. Жарты периодтың басында VD1 диодынан VD2 диодына бағытталған ток коммутациясы жүзеге асады және түзетілген кернеу нөлге теңеседі, ал а басқару бұрышы тұсында VS2 тиристорынан VS1 тиристорына бағытталған ток коммутациясы жүре бастайды, ол біткеннен кейін түзетілген кернеу қайтадан кенеттен өсе бастайды.

U _d түзетілген кернеуінің орташа мәні а басқару бұрышын өзгерту арқылы реттеледі:

Equation. 2 . (6)

Тұрақты а басқару бұрышы жағдайындағы U _d -ның I _d жүктеме тогына тәуелділігі, түзеткіштің сыртқы сипаттамасы деп аталады. Жасалған жорамалдарға сәйкес, I _d өсуі кезінде U _d азаюы тек γ ₁ өзгеруімен байланысты. (5), (6) өрнектерінен мынадай теңдеу шығады

Equation. 2 . (7)

Трансформаторының екінші реттік орама тогының әрекеттік мәні γ ₂ және γ ₁ мәндерін елеместен, жуықтап анықталады. Мұндай жорамалмен токтың пішінін тікбұрышты деп есептеуге болады, әрі α-дан π-ға дейінгі интервалда ток I _d -ға тең.

Equation. 2 . (8)

Трансформатордың бірінші реттік орамасы тогының лездік мәні

мұндағы - трансформатор трансформациясының коэффициенті.

Бірінші реттік орама тогының әрекеттік мәні

Equation. 2 (9)

Жүйенің экономикалық көрсеткіштерін анықтайтын бірден-бір маңызды параметрлердің бірі - Р _а1 трансформаторының бірінші реттік орамасының белсенді қуатының, оның S ₁ толық қуатының қатынасына тең χ түзеткішінің қуаттылық коэффициенті болып табылады. u ₁ қоректендіруші кернеудің синусоидалды пішінінде қандай да бір бұрмаланулар болмаған жағдайда, белсенді қуат мынаған тең болады

Р _а1 = I ₁₍₁₎ U ₁ cosϕ,

мұндағы I ₁₍₁₎ - бірінші реттік орама тогының бірінші гармоникалық құрамдас бөлігінің әрекеттік мәні;

U ₁ - түзеткіш қорегі кернеуінің әрекеттік мәні;

ϕ - i ₁₍₁₎ және u ₁ фазалары арасындағы ығысу бұрышы.

Бірінші реттік ораманың толық қуаты

S ₁ = I ₁ U ₁ .

Түзеткіш қуатының коэффициенті

Equation. 2 .

Токтың бірінші гармоникасының әрекеттік мәнінің сол токтың әрекеттік мәніне қатынасы токтың бұрмалану коэффициенті деп аталады

(10)

(10) өрнегін есепке алсақ, түзеткіш қуатының коэффициентінің өрнегі төмендегідей болып өзгереді

χ = ν cosϕ. (11)

i ₁₍₁₎ және u ₁ арасындағы фазалардың ығысу бұрышы а , γ ₁ және γ ₂ бұрыштарына тәуелді,

. (12)

I ₁₍₁₎ -ні есептеу үшін бірінші реттік орама тогының тікбұрышты (алдында айтып өткендей, γ ₁ және γ ₂ -ні елемейміз) қисық сызығы Фурье қатарына орналасады. Қатардың бірінші гармоникалық мүшесінің амплитудасы төмендегідей:

Бірінші реттік орама тогының бірінші гармоникалық құрамдас бөлігінің әрекеттік мәні.

. (13)

(8) - (10), (13) өрнектерінен төмендегідей теңдеу аламыз

. (14)

S _Т трансформаторының типтік (есептелген) қуаты бірінші және екінші реттік орамалар қуатының жарты суммасына тең. Жоғарыда көрсетілген өрнектерден оп-оңай төмендегідей теңдеу шығады

S _T = S ₁ = S ₂ = U ₁ I ₁ . (15)

Уақыттық диаграммаларға сүйенсек, I _d диодының тогы мен I _T тиристорының тогының орташа мәндері бір-бірімен тең:

. (16)

Диод пен тиристор тогының әрекеттік мәнін, солар арқылы ток пішінін тікбұрышты етіп қабылдау арқылы шығара аламыз,

(17)

U _ПРm тиристорындағы максималды тік кернеу мен U _{обр m} тиристоры мен диодтағы максималды кері кернеулер де өзара тең:

U _прm = U _{обр m} = Е _2m .

Диодтағы кері кернеудің өзгерісі Е _2m sinγ ₂ -ге тең, тиристорда - Е _2m sin( a+ γ ₁ ) -ге тең. Тиристорда тік кернеудің күрт өсуі болмайды, сондықтан тиристордағы du _пр /dt мүмкін мәнін қамтамасыз ету үшін қосымша шаралар қолданудың қажеті жоқ.

Тиристорлар үшін тік кернеудің өсуінің сындық жылдамдығы тұрақтандырылады. Коммутация кезінде ток сызықтық заң бойынша өзгеретіндігін есепке ала отырып, шамасын шамалап анықтауға болады

Егер ∆I = I _d , ω∆t = γ ₁ болса, төмендегідей теңдеу шығады

. (18)

> жағдайында, тиристорлармен қатар тізбекті түрде үстеме дроссельдер де орнатылуы қажет.

Сур. 1, а-да көпірдің әрбір иінінде бір тиристор немесе диодтың бар екендігі шартты түрде көрсетілген. Бірфазалы түрлендіргіштерде ток пен кернеу мәндерінің көптігі соншалық, параметрлері сәйкес келетін бір вентильді таңдау мүмкін емес, содан көпірдің иінінде әрдайым тізбектей-параллельді байланысқан бірнеше вентильдер болады. Реттілікпен қосылған n _келесі тетіктердің саны кернеулердің қол жетімді мәндерін тетікте олардың бірінің айрығында қамтамасыз ету шартынан іріктеліп алынады. Қазіргі заманауи бір фазалы күш түрлендіргіштерде тек лек-легімен тетіктер қолданылады, оларды 100-ге көбейтілетін тетік класына тең U _п қайталанатын кернеу қалыптандырады.

, (19)

мұнда k _повт = 1, 16 - атаулы токқа қатысы бойынша түйіспелі желісінде мүмкін болатын артқан кернеуді есепке алатын коэффициент.

n _келесі есептелген мәні үлкен бүтін санға жақын дөңгелектенеді.

Көпір иінінде тетіктің параллельді қосылған тармақтарының саны тетік тогының қол жетімді орташа және қолданыстағы мәндерінің шарттарынан анықталады. (16), (17) формуланы есепке алып, ол мына түрге ие болады:

; (20)

(21)

мұнда I _п - шекті ток деп аталатын, тетіктің максималды қол жетімді орташа тогы;

I _дm - тетіктің максималды қол жетімді қолданыстағы тогы;

k _пер =1, 6 - қозғалу кезеңдерінде тетіктің мүмкін болатын артық жүктемесін және пойыздың екпін алатын бастапқы сатысын есепке алатын коэффициенті, онда қозғалтқыш тогы 1, 6 есе атаулы токты артуы мүмкін;

k _нер =0. 85 - тетіктердің вольт-амперлі түсуімен байланысты параллель тармақтары арасындағы токтың бірдей бөлінуін есепке алатын коэффициенті.

(20), (21) шарттарынан алынған үлкен сан жақын санға дөңгелектенеді.

Көпір иінінде бірнеше параллельді тармақтарда шарт тиристор арқылы қол жетімді өсу жылдамдығын қамтамасыз ету мына түрде болады

. (22)

n _келесі анықтағаннан кейін түзелген кернеудің шамасын нақтылауға және түзелген орнатудың пайдалы әсер коэффициенттерін есептеуге болады. Жүктеме тогы бір тиристорлық және бір диодты көпір иінінен өтеді, кернеудің нақты мәні осы иіндердегі кернеудің түсу сомасына формула (7) бойынша аз есептелген болады.

Көпірдің бір иініндегі тетіктер кернеуінің түсуі

∆U _пл = n _посл ∆U _в , (23)

мұнда ∆U _в - ашық тетіктегі кернеудің түсуі, анықтама мәліметтерінен алынады.

Түзелген орнатудың пайдалы әсер коэффициенті

, (24)

мұнда ∆U _плд - көпірдің диодты иініндегі кернеудің түсуі;

∆U _плт - көпірдің тиристорлы иініндегі кернеудің түсуі.

Түзелген орнатудағы қуаттылықты жоғалтулар

∆Р _ву = I _d (∆U _плд +∆U _плт ) . (25)

ЭПС өзгергіштерінде бұл жоғалтулар жоғары болғандықтан, қол жетімді температураны қамтамасыз ету үшін ∆U _в минималды мәндерін қолдануға және мәжбүрлі суытуға тура келеді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.