Введение 7
1. Анализ состояния, перспектив проектирования и разработки
преобразователей 10
2. Электромагнитный и тепловой расчеты выпрямителя 20
2.1 Разработка структурной и принципиальной схем источника питания .. 20
2.2 Эквивалентная схема выпрямителя 20
2.3 Расчет сглаживающего фильтра выпрямителя при активной нагрузке .25
2.4 Электромагнитный расчет сглаживающего дросселя 25
3. Электромагнитный расчет преобразовательного трансформатора 28
3.1. Исходные данные 28
3.2. Расчет диаметра стержня магнитопровода и числа витков вторичной
обмотки 28
4. Система управления источника питания 30
4.1. Принцип работы САР 30
4.2 Разработка системы управления выпрямителя 33
5. Выбор устройств защиты от аварийных токов и напряжений 38
6. Компьютерное моделирование 40
6.1 Современные программы моделирования 40
7. Экологичность и безопасность проекта 45
8. Стоимостной анализ применения схемотехнического проектирования
источника питания 51
Заключение 52
Литература 53
Приложение
Судовая электроэнергетическая система (СЭС) представляет собой совокупность устройств, комплексов и подсистем, связанных процессами генерирования, преобразования и распределения электрической энергии.
В составе СЭС находятся различные по электромагнитным схемам преобразования преобразовательные устройства. Для СЭС свойственен случайный характер протекания электромагнитных процессов в сложной переменной структуре, взаимное влияние элементов системы, изменения углов управления и коммуникации. В связи с этим анализ ЭМС характеристик полупроводниковых преобразователей и других элементов СЭС существенно усложняется.
По параметрам самой электроэнергии преобразовательные устройства делятся:
1) по виду тока;
2) по предназначению напряжения;
3) по значению частоты напряжения переменного тока.
Преобразовательные устройства делят на последующие группы:
1) выпрямительные. Преобразование вида тока переменного в постоянное;
2) инверторные. Преобразование напряжения постоянного в переменное;
3) частотные преобразователи. Преобразование напряжения переменного одной частоты в частоту другого переменного напряжения;
4) преобразователи одного уровня постоянного напряжения в преобразователи напряжения другого уровня.
На судах, аналогично, как и в установках, использовавшихся в промышленности, чаще всего распространяются выпрямители. Такой вид выпрямителей используется для питания нагрузки по обобщённому предназначению, в зарядных и сварочных оборудованиях, в катодной системах защит корпуса судна, в системах возбуждения электрических машин, в валогенераторных устройствах. Все больше набирает развитие тиристорный электрический привод в разных областях судового электрооборудования.
Агрегаты сварочно-выпрямительные используют в производстве электрической сварки, которая служит для быстрой регулировки сварочного тока в крупных масштабах.
Преобразователи систем питания катодной защиты корпуса судна, устраняющие электрохимическую коррозию частей корпуса судна, находящиеся в морской воде.
Применение тиристорных преобразователей позволяет создавать статические системы для питания и регулирования обмоток возбуждения главных машин гребных электрических установок.
В СЭС широкое применение получили агрегаты выпрямленного типа общего назначения ВАКС, зарядные выпрямленные агрегаты типа ВАКЗ и зарядно-силовые ВАКЗС. К началу девяностых годов разработаны агрегаты указанных типов преобразователи второго поколения именуемые ТПС.
Наиболее близким к проектируемому источнику питания является выпрямительный агрегат ТПС -630-28,5 имеющего всплески и провалы напряжения на выходе AU k max = -8, A U k min = -13, коэффициент пульсаций выходного напряжения Kn = 2, КПД = 80, коэффициент несинусоидальности напряжения сети КИС = 2,85, номинальный выпрямленный ток I НОМ = 630 А и напряжение U НОМ = 28,5 В.
Цель моей бакалаврской работы - увеличение точности проектирования, исследования и расчёта тиристорного (управляемого) выпрямителя. Исходные данные источника питания : напряжение сети Uc = 380 Вольт ; коэффициент пульсации выпрямленного напряжения Kn = 0,05 Д:, номинальный ток I НОМ = 600 Ампер и напряжение U НОМ = 55 Вольт.
Так же особым требованием является ограничение тока короткого замыкания, который не должен переходить значение 1,6Тном
Разработанный стабилизированный источник питания выполнен на базе трехфазного мостового управляемого выпрямителя. Источник питания с синхронной системой управления вертикального типа.
Номинальное значение угла управления 27,6°. Номинальное значение угла коммутации 50,1°. Типовая мощность трансформатора 62 кВА. Стабилизация напряжения обеспечивается отрицательной обратной связью по напряжению. Статическая ошибка 0,1%.
Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения на нагрузке 0,05% обеспечивается Ьс - фильтром. Индуктивность фильтра 0,2 мГн. Емкость фильтра 0,9Ф. Охлаждение водяное.
Выпрямитель выполнен на тиристорах типа Т 133 - 400 (12 класса).
Выполнено схемотехническое моделирование выпрямителя с помощью программы MicroCap. Выпрямитель выходит на установившийся режим работы за время не более 30 мс при угле управления 60 градусов, активном сопротивлении контура нагрузки 833,3 Ом, индуктивности 5 мГн. Индуктивность коммутации 3 мГн, активное сопротивление 0.1 Ом. Установившиеся значения тока и напряжения на нагрузке 130 А и 108 В.
