В результате расчетов получили n1=1, 11, 13, 23, 25, 35, 37, 47, 49.
Если принять = 0 и Xd = , то доля каждой гармоники I1(n1) от основной или первой (f = 50 Гц) гармоники тока I1(1) :
, (36)
а действующее значение полного сетевого тока:
; (37)
Показателем качества этого тока является коэффициент формы кривой сетевого тока:
0 , (38)
характеризующий совершенство схем.
После преобразований из уравнений (37) и (38) можно получить формулу для определения коэффициента формы кривой сетевого тока:
0 (39)
0 ==0,99
7.3 Внешняя характеристика
Большое значение для оценки эффективности преобразователя имеет внешняя характеристика, устанавливающая зависимость выпрямленного напряжения от тока нагрузки: Ud = f(Id).
Для выпрямительного режима работы уравнение внешней характеристики имеет вид:
(39)
Внешняя характеристика представлена на рисунке 7.
Рисунок 7 - Внешняя характеристика преобразователя
7.4 Характеристика коэффициента мощности
Коэффициент мощности показывает долю активной мощности P1 от полной S1, потребляемой выпрямителем (реализуемой инвертором) с данной схемой в зависимости от нагрузки, т. е.
. (40)
Расчетным выражением для определения коэффициента мощности, справедливым для выпрямительного режима, является следующее:
, (41)
Смысл аргумента косинусной функции - угол сдвига первой гармоники сетевого тока относительно кривой питающего напряжения.
Результаты расчетов сведены в таблицу 4. Характеристика коэффициента мощности представлена на рисунке 15.
Таблица 4 - Результаты расчета коэффициента мощности преобразователя
|
Неуправляемый выпрямитель |
|||
|
, гр. |
|||
|
0,2 |
6,28 |
0,994 |
|
|
0,4 |
8,88 |
0,988 |
|
|
0,6 |
10,58 |
0,983 |
|
|
0,8 |
12,31 |
0,977 |
|
|
1 |
15,13 |
0,965 |
Рисунок 8 - Характеристика коэффициента мощности
7.5 Характеристика коэффициента полезного действия
Характеристика коэффициента полезного действия (КПД) показывает отношение мощности Pd, отдаваемой выпрямителем нагрузке в данном режиме работы, к активной мощности Р1, потребляемой из питающей сети. Расчетным выражением для определения КПД будет следующее:
, (42)
где Pd - мощность на стороне постоянного тока,
Pd = Ud Id ; (43)
Pd = 3400· 1600 = 5440000 Вт;
P - активные потери в схеме преобразователя;
Pт - потери мощности в трансформаторе,
, (44)
где Pх.х - потери холостого хода трансформатора;
Pк.з - потери короткого замыкания трансформатора;
Pв - потери мощности в вентилях преобразователя,
, (45)
где na = 1 - число параллельных секций;
Pс.н - потери мощности в устройствах собственных нужд преобразователя, включающие потери в системах управления и охлаждения, а также в устройствах защиты;
Pр - потери мощности в сглаживающем реакторе,
Pр = Rp Id2, (46)
где Rp - активное сопротивление обмотки реактора.
Потери мощности Pс.н не зависят от схемы и режима преобразователя, поэтому допустимо в курсовой работе их не учитывать, или принять равными 0,5% Pd при токе Id = Idном. Так как в курсовой работе не выбирается сглаживающий реактор, то потери мощности Pр также можно не учитывать.
Результаты расчета КПД преобразователя для заданного режима работы сведены в таблицу 5. Характеристика коэффициента полезного действия представлена на рисунке 16.
Таблица 5 - Результаты расчета КПД преобразователя
|
Id, А |
Ud, В |
Pd |
Pт |
Pв |
P |
|||||
|
кВт |
А |
В |
кВт |
- |
||||||
|
320 |
3390 |
1085 |
1,56 |
10,56 |
3840 |
0,942 |
3,62 |
14,18 |
0,9871 |
|
|
640 |
3380 |
2163 |
6,24 |
15,24 |
7680 |
0,983 |
7,55 |
22,79 |
0,9896 |
|
|
960 |
3370 |
3235 |
14,04 |
23,04 |
11520 |
1,025 |
11,81 |
34,85 |
0,9893 |
|
|
1280 |
3360 |
4301 |
24,96 |
33,96 |
15360 |
1,066 |
16,38 |
50,34 |
0,9884 |
|
|
1600 |
3350 |
5361 |
39 |
48 |
19200 |
1,108 |
21,27 |
69,27 |
0,9872 |
Рисунок 9 - Характеристика коэффициента полезного действия
Заключение
В процессе данной курсовой работы был спроектирован полупроводнико-вый преобразователь, получающий питание от трехфазной сети переменного тока, с двенадцатипульсовой схемой выпрямления последовательного типа и режимом работы при бесконечной индуктивности цепи выпрямленного тока (Xd = ?), выбран преобразовательный трансформатор типа ТРМП - 6300 / 35ЖУ1, спроектирована вентильная часть преобразователя, разработана схема главных электрических соединений преобразователя, построены диаграммы электромагнитных процессов в схеме преобразователя, рассчитаны эксплутационные характеристики и параметры, характеризующие качество электроэнергии. Стабилизация напряжения в контактной сети повышает пропускную способность участков железных дорог.
Применение в спроектированном преобразователе двенадцатипульсовой схемы выпрямления позволяет: повысить коэффициент мощности тяговых подстанций до 0,988; улучшить форму кривой потребляемого от сети тока и тем самым повысить качество электрической энергии; улучшить форму кривой выпрямленного напряжения и снизить влияние тяговой сети на линии связи; повысить уровень напряжения в тяговой сети без применения специальных устройств регулирования напряжения; снизить расходы электротехнических материалов, затрагиваемых на изготовление выпрямителей. Данный преобразователь имеет достаточно большой коэффициент полезного действия (0,9896).
Библиографический список
1. Салита Е. Ю. Проектирование преобразователей для тяговых подстанций постоянного тока: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Электронная техника и преобразователи в электроснабжении» / Е. Ю. Салита, Т. В. Комякова, Т. В. Ковалева / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2016. 54 с.
2. Барковский Б. С. Теория выпрямления тока на тяговых подстанциях: Конспект лекций / Б. С. Барковский / Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. Омск, 1981. 50 с.
3. Салита Е. Ю. Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Электронная техника и преобразователи в электроснабжении» / Е. Ю. Салита, Т. В. Комякова, Т. В. Ковалева / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2013. 44 с.
4. Силовые преобразователи тяговых подстанций и электроподвижного состава: Учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. / Е. Ю. Салита, Г. С. Магай, Т. В. Комякова и др.; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2013. 131 с.
5. Давыдова И. К. Справочник по эксплуатации тяговых подстанций и постов секционирования / И. К. Давыдова, Б. И. Попов, В. М.Эрлих. М.: Транспорт, 1978. 416 с.
6. Чебовский О. Г. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник / О. Г. Чебовский, Л. Г. Моисеев, Р. П. Недошивин. М.: Энергоатомиздат, 1985. 400 с.
7. Новое оборудование для проектирования тяговых и трансформаторных подстанций: Учебное пособие / Г. С. Магай, Е. Ю. Салита, Т. В. Комякова и др.; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2005. 81 с.
8. Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог. Сборник справочных материалов / ОАО «Российские железные дороги», филиал «Проектно-конструкторское бюро по электрификации железных дорог». М.: Трансиздат, 2004. 384 с.
9. Засорин С. Н. Электронная и преобразовательная техника / С. Н. Засорин, В. А. Мицкевич, К. Г. Кучма М., 1981. 319 с.