- •Аннотация
- •I.Состояние вопроса.
- •1.1 Физические основы диэлектрического нагрева
- •1.2 Установки диэлектрического нагрева
- •1.3 Структура установки диэлектрического нагрева.
- •1.4 Источники питания установок диэлектрического нагрева.
- •2.Разработка конструкции преобразователя
- •3. Принцип действия устройства.
- •3.1. Способы регулирования напряжения выпрямителей.
- •3.2 Управляемые трехфазные выпрямители.
- •3.3 Схема управления транзисторными ключами.
- •3.4 Инвертор
- •4.1 Расчёт трёхфазного управляемого выпрямителя
- •4.1.1. Расчёт токов и напряжений выпрямителя.
- •4.1.2 Расчёт семейства внешних характеристик
- •Семейство внешних характеристик трёхфазного мостового выпрямителя
- •4.1.3 Расчёт внешних гармонических составляющих в кривой
- •4.1.4 Расчет сглаживающего фильтра. Выбор конденсатора фильтра.
- •4.1.5 Выбор и расчёт устройств защиты от аварийных токов и напряжений.
- •4.3. Расчёт генератора импульсов
- •4.4.Расчёт двухполярного блока питания
Семейство внешних характеристик трёхфазного мостового выпрямителя
Рисунок 4.1.2.1 - Семейство внешних характеристик трёхфазного управляемого выпрямителя.
4.1.3 Расчёт внешних гармонических составляющих в кривой
выпрямленного напряжения.
Холостой ход выпрямителя при
4.1.3.1. Кроме постоянной составляющей в ЭДС выпрямителя содержатся высшие гармоники, порядок которых в соответствии с тем, что имеет 6 пульсаций за период основной частоты переменного тока, кратен 6: n = = 6k
где k=1,2,3 ...
4.1.5.2. Любая гармоника порядка n:
= .
4.1.3.2. Действующее значение n-ой гармоники в ЭДС выпрямителя при
=,
где - выпрямленное напряжение выпрямителя равное 1250 В согласно таблицы 4.1.1.1.
- значение соответствующей гармоники.
Подставили численные значения, для =6:
=47.777В;
Аналогично рассчитали 12, 18, 24, 30 гармоники, результаты расчётов занесли в таблицу 4.1.3.1.
Таблица 4.1.3.1 - Действующие значения -ых гармоник, при , В
N |
6 |
12 |
18 |
24 |
30 |
50.508 |
12.362 |
5.473 |
3.074 |
1.966 |
Холостой ход выпрямителя при >О
4.1.3.3. В этом случае включение вентиля происходит не в момент естественной коммутации, а с запозданием на угол , что приводит к появлению скачков напряжения и возрастания напряжения высших гармоник.
4.l.3.4 Действующее значение n-ой гармоники в ЭДС выпрямителя при 0:
=
где =- номинальное значение угла управления, равное, согласно пункту 4.1.1.2.
Подставили численные значения, для n=6:
== 139.689 В
Аналогично рассчитали 12, 18, 24, 30 гармоники, результаты расчётов занесли в таблицу 4.1.3.2.
Таблица 4.1.3.2 - Действующие значения n-ых гармоник, при 0,В
N |
6 |
12 |
18 |
24 |
30 |
139.689 |
65.607 |
43.22 |
32.279 |
25.773 |
Выпрямленное напряжение в режиме 2 - 3
4.1.3.5. Действующее значение n-ой гармоники выпрямленного напряжения в режиме 2 - 3 ( > 0;):
=
= ;
= ;
где - коэффициенты;
Подставили численные значения, для п=6, =, = :
= =83.715 В;
= = 0.129;
= = 0.181.
4.1.3.6. Использую формулы пункта 4.1.3.5, аналогично рассчитали 6, 12 гармоники при нескольких значениях и , результаты расчёта для 6-ой гармоники занесли в таблицу 4.1.3.3, для 12-ой гармоники занесли в таблицу 4.1.7.2.
Таблица 4.1.3.3 - Действующие значения 6-ой гармоники выпрямленного напряжения , при различных углах и
Угол коммутации |
Угол управления | ||
10 |
20 |
30 | |
0 |
72.411 |
113.998 |
157.71 |
10 |
83.715 |
123.265 |
161.935 |
20 |
73.276 |
101.374 |
127.657 |
30 |
35.201 |
46.245 |
56.226 |
40 |
27.386 |
34.486 |
40.704 |
50 |
102.484 |
124.605 |
143.351 |
60 |
171.992 |
203.001 |
228.334 |
Таблица 4.1.3.4 - Действующие значения 12-ой гармоники выпрямленного
напряжения , при различных углах и
Угол коммутации |
Угол управления | ||
10 |
20 |
30 | |
0 |
28.492 |
52.02 |
74.941 |
10 |
23.062 |
36.529 |
49.148 |
20 |
17.802 |
25.631 |
32.773 |
30 |
61.516 |
82.767 |
101.672 |
40 |
57.408 |
73.405 |
87.264 |
50 |
7.468 |
9.174 |
10.609 |
60 |
82.985 |
98.654 |
111.387 |
4.1.3.7. Пользуясь таблицами 4.1.3.3 - 4.1.3.4, определим зависимость действующего значения напряжения к выпрямленному напряжению холостого хода выпрямителя от функции угла коммутации =для 6-
ой и 12-ой гармоник. Результаты расчета для 6-ой гармоники занесли в таблицу 4.1.3.5, для 12-ой гармоники в таблицу 4.1.3.6
Таблица 4.l.3.5 - Зависимость =при различных углах и
Угол коммутации |
Угол управления | ||
10 |
20 |
30 | |
0 |
0.058 |
0.091 |
0.126 |
10 |
0.067 |
0.099 |
0.130 |
20 |
0.059 |
0.081 |
0.102 |
30 |
0.028 |
0.037 |
0.045 |
40 |
0.022 |
0.028 |
0.033 |
50 |
0.082 |
0.100 |
0.115 |
60 |
0.138 |
0.162 |
0.183 |
Таблица 4.1.3.6 - Зависимость =при различных углах и
Угол коммутации |
Угол управления | ||
10 |
20 |
30 | |
0 |
0.023 |
0.042 |
0.06 |
10 |
0.018 |
0.029 |
0.039 |
20 |
0.014 |
0.021 |
0.026 |
30 |
0.049 |
0.066 |
0.081 |
40 |
0.046 |
0.059 |
0.070 |
50 |
0.006 |
0.007 |
0.008 |
60 |
0.066 |
0.079 |
0.089 |
По таблицам 4.1.3.5 – 4.1.3.6 построили зависимость =изображённую на рисунке 4.1.3.1.
Рисунок 4.1.3.1 - Зависимость =
Выпрямленное напряжение в режиме 3
4.l.3.8 При работе выпрямителя в режиме 3, угол коммутации остаётся постоянным, а угол включения вентилей изменяется в зависимости от тока в пределах .Поэтому напряжение в режиме 3 представляет собой частный случай выпрямленного напряжения режима 2-3, когда =и.
Постоянная составляющая выпрямленного напряжения, В:
=
Подставляем численные значения, для = О:
== 937.5 В
Аналогично рассчитали постоянную составляющую выпрямленного напряжения для ; 5°; 10°; 15°; 20°; 25°; 30°. Результаты занесли в таблицу 4.1.3.7
Таблица 4.1.3.7 - Зависимость = f(,при различных углах включения
вентиля, В.
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 | |
937.5 |
886.758 |
829.267 |
765.466 |
695.838 |
620.915 |
541.266 |
Рисунок 4.1.3.2. - Зависимость = f(.
4.1.3.9 Выпрямленный ток короткого замыкания в режиме 3 - 4 при 300:
=
Подставляем численные значения:
= = 57.806
4.1.3.10 Для найденных значений тока короткого замыкания рассчитали угол коммутации в режиме 3 - 4:
= аrccos
Подставили численные значения, для ==57.806 А
= аrccos = 120
Результаты расчёта угла коммутации свели в таблицу4.l.3.8.
Таблица 4.l.3.8-Ток короткого замыкания и углы коммутации в режиме 3 - 4
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 | |
57.806 |
57.586 |
56.927 |
55.836 |
54.319 |
52.39 | |
120 |
110 |
100 |
90 |
80 |
70 |
Выпрямленное напряжение в режиме 3-4
Выпрямитель может работать в режиме 3 - 4 только при больших аварийных
нагрузках. В связи с этим можно не определять гармоники выпрямленного напряжения.
4.1.3.11 Рассчитаем постоянную составляющую выпрямленного напряжения
для =300 и =450, В:
= ;
Подставляем значения, для =300 и =:
= =541.266
Таблица 4.1.3.9 Аналогично произвели расчёты для =300 и =450, и В
Угол коммутации |
Угол управления а, | |
30 |
45 | |
60 |
541.266 |
280.18 |
70 |
386.694 |
158.887 |
80 |
253.264 |
64.538 |
90 |
145.032 |
0 |
100 |
65.285 |
32.767 |
110 |
16.446 |
32.767 |
120 |
0 |
0 |
Рисунок 4.1.3.3 – Зависимостъ
Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения
4.1.3.12 Коэффициенты пульсаций выпрямленного напряжения для 6-ой, 12- ой и 18-ой гармоник:
= =;
= =;
= =;
где-амплитудные значения соответствующих гармоник выпрямленного напряжения, значения которых взяты согласно таблицы 4.1.l.1.
среднее значение выпрямленного напряжения равное 1000 В.
Подставили численные значения:
= ;
= = 0.024;
= = 0.048;
На выходе выпрямителя наибольшее значение имеет шестая гармоника выпрямленного напряжения, в связи с этим дальнейшие расчёты будем проводить для шестой гармоники.