Главная стр 1
скачать
Методические рекомендации для выполнения домашнего задания №4 по теме: «Расчет выпрямительного агрегата на тиристорах дуговой печи постоянного тока».

В задании выполняют расчет параметров трехфазного печного трансформатора Тр, трехфазного выпрямителя В на тиристорах, реактора Р(L) для стабилизации горения электрической дуги (рис. 1).



Рисунок 1. Схема выпрямителя


Мостовая схема

Действующее значение фазного напряжения вторичных обмоток трансформатора:




231 В,

(1)

где Ud = 540 В – среднее значение выпрямленного напряжения, В (при α=0, заданная величина);

Ксх = 2,34 – коэффициент схемы.

Минимальное выпрямленное напряжение:




184 В,

(2)

где α – угол управления, эл. град. (заданная величина).

Действующее значение линейного напряжения вторичных обмоток трансформатора:


 400 В.

(3)

Максимальное прямое напряжение на вентиле:




920 В

(4)

Максимальное обратное напряжение на вентиле:




 980 В.

(5)

Максимальное значение тока вентиля:




 578 А.

(6)

где Id - среднее значение выпрямленного тока (заданная величина).

Среднее значение тока вентиля:


 178 А.

(7)

Действующее значение тока вентиля:


 410 А.

(8)

Далее производят выбор тиристора из справочника. Если действующее значение тока вентиля превышает ток тиристора из справочника, то в «плечо» включают несколько вентилей в параллель.

Коэффициент трансформации трансформатора:


 43,29

(9)

где U - действующее значение фазного напряжения первичной обмотки трансформатора (380 В; 10 кВ; 35 кВ; заданная величина).

Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора:


~ 11А.

(10)

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора:




 474 А.

(11)

Расчетное значение полной мощности первичной обмотки трансформатора:




 330 кВ·А.

(12)

Расчетное значение полной мощности вторичной обмотки трансформатора:




 кВ·А.

(13)

Полная мощность трансформатора:




 330 кВ·А.

(14)

По справочнику выбираем тип трансформатора мощностью Sн = 400 кВ·А; схема соединений обмоток «звезда-звезда»; мощность потерь в стали ΔPо = 0,9 кВт; мощность потерь при коротком замыкании ΔPк = 5,5 кВт; ток холостого хода iо(%) = 2,1; напряжение короткого замыкания Uк(%) = 5; коэффициент мощности в режиме нагрузки cos φ = 0,8  при β = 0,5.

Составляется схема замещения фазы А приведенного трансформатора (рис. 2).

Рис. 2. Схема замещения фазы А приведенного трансформатора


Ток холостого хода:


0,23 А.

(15)

Полное сопротивление намагничивающей ветви:




43,5 кОм.

(16)

Активное сопротивление намагничивающей ветви, обусловленное потерями в стали:




~ 5,6 кОм.

(17)

Сопротивление взаимной индукции, обусловленное основным магнитным потоком:




43,1 кОм.

(18)

Параметры обмоток трансформатора (согласно заданному значению напряжения и потерь мощности ΔPк при коротком замыкании):

— полное сопротивление обмоток:


45,4 Ом,

(19)




где  500 В.

(20)

— активное сопротивление:




15,7 Ом.

(21)

— реактивное сопротивление:




42,4 Ом

(22)

При равенстве активных потерь, числа витков, их средних длин и потоков рассеяния, сопротивления первичной и вторичной обмоток приведенного трансформатора примерно одинаковы, т.е.:




7,8 Ом.

(23)


21,2 Ом

(24)




22,7 Ом

(25)

Приведенный к первичной обмотке вторичный ток:




 А ≈ I.

(26)

К.п.д. трансформатора:






98,6 %.

(27)

Угол магнитного запаздывания:






98,6 %.

 7,5°.




(28)

Коэффициент мощности при холостом ходе:




= 0,13.

(29)


Нулевая схема.

Методика расчета аналогична предыдущей, но есть отличия:

— коэффициент схемы Ксх=1,17;

— действующее значение тока первичной обмотки трансформатора:




(А); 

(30)

— действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора:




(А). 

(31)

Расчет индуктивности сглаживающего фильтра.

Коэффициенты пульсаций q1 напряжений (токов) после выпрямителей имеют значения:

― однополупериодный однофазный ……………………….. 1,57;

― двухполупериодный однофазный ……………………….. 0,67;

― трехфазный нулевой схемы ……………………………….. 0,25;

― трехфазный мостовой схемы ……………………………… 0,057.


0,000041Гн = 41 мкГн 

(32)

где Rн - суммарное активное сопротивление нагрузки




0,9 Ом;



fосн – частота тока основной гармоники, равная 50 Гц;

q2 – коэффициент пульсаций тока (заданная величина) после индуктивного фильтра, равный 0,0143.
Коэффициент сглаживания фильтра:


= ~ 4. 

(33)

Однако величины индуктивности Ld недостаточно для обеспечения устойчивого (без обрывов) горения электрической дуги. Для этого приходится рассчитывать дополнительную индуктивность (реактор) Lр, величина которой из опыта может составлять 0,1÷0,5 мГн (для печей малой емкости). В процессе плавки наиболее ответственный момент, когда сопротивление нагрузки минимально (минимальное падение напряжения на дуге Ud = 40÷50 В):




0,08 Ом

(34)

Номинальный режим плавки характеризуется, как правило, напряжением 200) В и током на (10÷15)% меньшим максимального:



 520 А. 




Сопротивление дуги в номинальном режиме:


0,3 Ом. 

(35)

Тогда:





0,3 мГн, 

(36)

где t3 – время запаздывания реакции системы автоматического регулирования на возмущение в дуге , 10 мс.

Реактор может представлять собой катушку индуктивности из электрического провода или водоохлаждаемой медной трубки, намотанной на один стержень замкнутого магнитопровода (рис. 3).

Рисунок 3 Схема реактора


Допустимая плотность тока для провода не более 2 А/мм2, а для водоохлаждаемой трубки – до 50 А/мм2. Принимаем ток дуги Id с запасом I3d = 700 А, а плотность тока допустимую ~ 30 А/мм2. Тогда допустимое сечение трубки составит Sр Тр.= I3d / jдоп. = 700 А/30 А/мм2= 23,4 мм2. Выбираем внутренний диаметр трубки dвн. = 6 мм. Тогда сечение трубки -32). Пусть SТр.≈30 мм2. Тогда  -9), т.е. Rнар.= ~ 5 мм.

Индуктивность однослойной катушки:






 ·10-6, 

(37)

где W - число витков катушки;

μо – магнитная проницаемость, равная 4π·10-7 Гн/м;

δ – толщина зазора в сердечнике магнитопровода, равная 3 мм;

Sδ – площадь зазора в магнитопроводе (100·100 мм2), равная 0,01 м2.
Отсюда  9 витков.
При диаметре трубки 10 мм и толщине изоляции 5 мм получим длину однослойной катушки (10 мм + 5 мм) · 9 витков = 15 мм · 9 витков = 135 мм. Добавим сюда два зазора между трубкой и сердечником по 30 мм каждый. Тогда получим длину сердечника под катушкой lсер. к. = 135 мм + 60 мм = 195 мм ≈ 200 мм (по вертикали). По горизонтали длину сердечника примем 250 м. Определим длину магнитного пути lм = 200 мм + 197 мм + 50 мм · 4 + 250 мм · 2 + 50 мм · 4 = 1297 мм = 1,3 м.

Магнитный поток:




, 

(38)

где F – намагничивающая сила, А;

R – магнитное сопротивление сердечника;

Rδм – магнитное сопротивление зазора;

μ – магнитная проницаемость материала сердечника, равная 500÷5000 Гн/м (заданная величина)

S1 – сечение сердечника, м2.



Индукция:


= 2 Тл. 

(39)






скачать


Смотрите также:
Методические рекомендации для выполнения домашнего задания №4 по теме: «Расчет выпрямительного агрегата на тиристорах дуговой печи постоянного тока»
75.55kb.
Методические рекомендации к выполнению домашнего задания №5 по теме «Расчет преобразователя частоты с автономным резонансным инвертором тока индукционной тигельной печи»
55.24kb.
Упражнение №4 Расчёт тиристорного выпрямителя трёхфазной мостовой схемы для питания дуговой печи постоянного тока
44.18kb.
Упражнение №3 Расчёт тиристорного выпрямителя трёхфазной нулевой схемы для питания дуговой вакуумной печи
33.43kb.
Методические рекомендации для выполнения домашнего задания по теме «Анализ инновационной активности коммерческих организаций»
83.51kb.
Методические указания и контрольные задания
982.36kb.
Расчёт системы подчинённого регулирования электропривода постоянного тока
620.32kb.
Задания к контрольной работе по дисциплине «введение в профессионально-педагогическую специальность» и методические рекомендации для ее выполнения
155.77kb.
Урок по теме : лампа накаливания. Электрические нагревательные приборы
47.64kb.
Задача на законы постоянного тока. Билет 2 Эектрический ток. Сила тока. Плотность тока. Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление
24.91kb.
Методические рекомендации по организации домашнего задания
62.06kb.
Урок 11/11 Электрическое напряжение
54.75kb.