Расчет электропитающих устройств для ДП.

Расчету подлежат следующие элементы системы ДП: напряжение, подаваемое в линии ДП, ток, потребляемый цепями ДП от ЭПУ ОУП. Поскольку все усилители НУП каждой системы уплотнения вместе с шунтирующими их транзисторными блоками соединены в общую цепь последовательно, напряжение усилителей при способе ДП "провод-провод" может быть выражено равенством:

U_нуп = 2ΔU_нупn, (1)

где ΔU_нуп = 24 В – напряжение электропитания каждого НУП;

n – число НУП с полусекции ДП, n = 7 по заданию. →

U_нуп = 2 ∙ 24 ∙ 4 = 192 В.

Формула для расчета напряжения, подаваемого в цепь ДП, может быть написана в следующем общем виде (способ электропередачи "провод-провод"):

U_дп = U_нуп + I_дп(0,5∑l_пR_п + R_раз), (2)

где I_дп – ток в цепи, принимаемый с некоторым запасом, равным 0,2 А;

R_п – сопротивление одного километра пары медных жил диаметром

1,2 мм = 7,75 Ом;

∑l_п – суммарная длина усилительных участков в полусекции, км;

R_раз – сопротивление стационарных развязывающих и защитных

устройств для способа электропередачи "провод-провод":

R_раз = 2R_{р оуп} + R_{р нуп} (2n – 1), (3)

где R_{р оуп} – сопротивление развязывающих устройств ОУП, равное 30 Ом;

R_{р нуп} – сопротивление развязывающих устройств НУП, равное 30 Ом.

Подставляя известные величины R_{р оуп} и R_{р нуп} в (3) получим:

R_раз = 2∙30 + 30(2∙4 – 1) = 270 Ом.

Подставим в выражение (2) все полученные по расчетам значения и получим:

U_дп = 192 + 0,2(2∙3,38∑l_п + 2∙270) = 192 + 0,2(7,75 ∙ 38 + 540) = 358,9 В.

С достаточной для практических надобностей точностью ток, потребляемый каждой цепью ДП, от ЭПУ ОУП номинальным напряжением 24В (учитывая, что на холостом ходу каждый преобразователь потребляет ток около 3А, а при полной нагрузке – около 9А) определяется по формуле:

I_ц = 3 + U_дп∙α → I_ц = 3 + 358,9∙0,013 = 7,666 А.

Естественно, что ток, потребляемый СПУ от ЭПУ-24В составляет произведение:

I_сдп = кI_ц, где к = 4 – число цепей ДП. →

I_сдп = 4∙7,666 = 30,664 А.

Далее на рис 2.4 приведена схема цепей ДП НУП К-60П по заданному способу электропередачи "провод-провод".

Рис. 2.4 Схема цепей ДП НУП К-60П по способу "провод-провод".

3. Автоматизированный расчет элементов электропитающей установки:

3.1 Общие сведения о выпрямительных устройствах.

Выпрямительное устройство (рис 3.1) предназначено для преобразования переменного тока в постоянный. Выпрямительные нестабилизированные устройства включают в себя силовой трансформатор, вентили и сглаживающий фильтр. В стабилизированных выпрямительных устройствах, кроме указанных основных элементов, имеется дополнительный стабилизатор напряжения, который подключается до трансформатора или после сглаживающего фильтра.

Выпрямит. Сглаживающий Стабилизатор

≈U схема фильтр напряжения U_вых

Рис 3.1 Схема выпрямительного устройства.

Выпрямительные устройства подразделяются по следующим признакам:

1. По типу выпрямительной схемы. Однополупериодные и двухполупериодные схемы выпрямления однофазного, двухфазного, трёхфазного и шестифазного токов.

2. По типу вентилей применяемых в ВС. Вентили – германиевые, кремниевые, селеновые. Наибольшее распространение получили кремниевые, т.к. они обладают высокими рабочими температурами до , большой допустимой плотностью тока в прямом направлении, высоким допустимым напряжением, большим сроком службы.

3. По реакции нагрузки. Может быть индуктивная реакция нагрузки, емкостная реакция и работа на противо-ЭДС (на АБ), реакция нагрузки проявляется в особенности работы вентилей и сглаживающих фильтров.

4. По возможности изменять величину U_вых. Выпрямительные устройства подразделяются на неуправляемые (НВУ) и управляемые (УВУ). У НВУ между напряжением на входе и выходом жёсткая связь постоянным коэффициентом передачи. А у УВУ напряжение на выходе можно регулировать, изменять при неизменном входом (для этого выпрямительное устройство имеет какое-то управление (рукоятка)).

Типы выпрямительных схем.

1) Схема однополупериодного выпрямления однофазного тока.

2) Схема двухполупериодного выпрямления однофазного тока (мостовая схема).

3) Схема однополупериодного выпрямления двухфазного тока (схема двухполупериодного выпрямления однофазного тока с нулевым выводом у вторичной обмотки силового трансформатора).

4) Схема однополупериодного выпрямления трехфазного тока.

5) Схема двухполупериодного выпрямления трехфазного тока.

6) Схема однополупериодного выпрямления шестифазного тока.

На основании сравнительной оценки схем выпрямления следует выбрать схему выпрямления (как правило двухполупериодную). Наиболее распространенными являются: однополупериодная, двухполупериодная, однофазная мостовая, трехфазная мостовая, трехфазная с нулевым выводом, шестифазная схемы. Выбор той или иной схемы выпрямления зависит от числа фаз питающей обмотки, типа вентиля, требуемых величин напряжения, токов, мощностей на выходе схемы, коэффициента пульсации выпрямленного напряжения. При однофазной сети применяют однополупериодные и двухполупериодные схемы. При трехфазной сети возможно применение как трехфазных, так и однофазных схем. Однако однофазные схемы при мощностях выше 1кВт не применяются из-за необходимости равномерной нагрузки трехфазной сети. При использовании полупроводниковых вентилей при трехфазной сети рекомендуется применять трехфазную мостовую схему и при малых мощностях. При высоких напряжениях более 1 кВ и малых токах нагрузки применяют однополупериодную схему с емкостным выходом, в качестве вентилей целесообразно использовать кенотроны. Германиевые, кремниевые, селеновые вентили следует использовать в схемах для получения выпрямленных напряжений от единиц вольт до десятков киловольт и токов до десятков ампер. Селеновые вентили допускают большие перегрузки. При питании от трехфазной сети применение двухтактной схемы позволяет получить меньший коэффициент пульсации, а, следовательно, и более компактный фильтр.

Сглаживающие фильтры.

Основной параметр сглаживающих фильтров – коэффициент сглаживания:

,

где - коэффициент пульсации на выходе выпрямительной схемы при ее нагрузке на активном сопротивлении;

- коэффициент пульсации на реальной нагрузке при наличии фильтра.

Сглаживающие фильтры сглаживают пульсацию. Они бывают одноэлементные (L или С), двухэлементные (Г-образные, LC- и RC- фильтры), фильтры с резонансными контурами. Все эти фильтры – пассивные. Применяют также и активные транзисторные фильтры.

На основании сравнительной оценки схем сглаживания фильтров с учетом величины тока нагрузки следует выбрать необходимый тип фильтра. При этом следует учитывать, что индуктивные фильтры наиболее эффективны при больших токах нагрузки (десятки ампер), а емкостные – при малых токах нагрузки (до сотен мА), Г – образные LC фильтры однозвенные – оптимальные при k_сгл ≤ 25.

Дата добавления: 2015-10-21