Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Омский государственный университет

путей сообщения»

(ОмГУПС (ОмИИТ))

Кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта»

Проектирование преобразователей для тяговой подстации постоянного тока

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Электронная техника и преобразователи в электроснабжении»

ИНМВ. 400421. 000 ПЗ

Студент гр. 49Б

М.С. Макаров

Руководитель –

доцент кафедры ЭЖТ

Е. Ю. Салита

Омск 2012

Задание

студенту гр.49 Б Макарову М.С.

на курсовую работу по теме:

«Проектирование преобразователя для тяговой подстанции постоянного тока»

Спроектировать полупроводниковый преобразователь, получающий питание от трехфазной сети переменного тока, с заданными схемой и режимом работы при бесконечной индуктивности цепи выпрямленного тока (X_d=∞).

Исходные данные (по шифру 421):

1 Схема преобразователя – нулевая сложная параллельного типа.

2 Число пульсаций в кривой выпрямленного напряжения m=6.

3 Назначение – магистральный железнодорожный транспорт.

4 Режим работы – неуправляемый выпрямитель.

5 Параметры питающей сети: U_{1 л.}=110кВ; S_{к. з с.} =50 МВА.

6 Напряжение короткого замыкания трансформатора u_к =12,6%.

7 Параметры сети постоянного тока:

U_dном=3,3 кВ; I_dном=3000 А.

8 Условия перегрузки по току и напряжению:

k_п=I_dпер/I_dном=2,5 (t_пер=10с); (U_vпов/U_vмакс)=1,5; (U_vнепов/U_d0)=5.

9 Тип вентиля (диода) – Д143-1000.

Реферат

УДК 621.311: 621.314.632:621.331

Курсовая работа содержит 29 страниц, 8 рисунков, 6 таблиц, 6 источников.

Неуправляемый выпрямитель, шестипульсовая схема параллельного типа, электромагнитные процессы, параметры, коммутация, трансформатор, диоды, схема главных электрических соединений, эксплуатационные характеристики, качество электроэнергии.

Объектом исследования является неуправляемый шестипульсовый силовой полупроводниковый преобразователь параллельного типа для тяговой подстанции постоянного тока электрифицированной железной дороги.

Цель работы – рассчитать параметры и характеристики преобразователя, построить электромагнитные процессы, выбрать необходимую коммутационную и измерительную аппаратуру.

Методы исследования – аналитические и графические.

Дано предварительное описание выпрямителя, определены основные параметры схемы преобразователя. Произведен выбор трансформатора и диодов с охладителями. Рассчитано групповое соединение вентилей, выбрана коммутационная, защитная и измерительная аппаратура. Определены показатели, характеризующие качество электрической энергии на выходе и входе преобразователя, построены диаграммы электромагнитных процессов и рассчитаны эксплуатационные характеристики. Сделан вывод о целесообразности использования данной схемы выпрямления в устройствах электроснабжения электрических железных дорог постоянного тока.

Содержание

Введение 5

1 Принцип работы преобразователя 6

1.1 Описание схемы и режим работы 6

1.2 Предварительный анализ электромагнитных процессов 7

2 Расчёт основных параметров схемы преобразователя 8

2.1 Расчёт напряжений на элементах схемы 8

2.2 Расчёт токов в цепях схемы 9

2.3 Расчёт мощностей трансформатора 9

2.4 Расчёт продолжительности коммутации тока 10

3 Выбор типа трансформатора 11

4 Проект вентильной части преобразователя 12

4.1 Определение параметров вентиля 12

4.2 Расчет допустимых токов вентилей в заданных условиях 12

4.3 Расчет группового соединения вентилей 14

5 Разработка схемы главных электрических соединений преобразователя 17

6 Диаграммы электромагнитных процессов в схеме преобразователя 20

7 Расчет эксплуатационных характеристик и параметров, характеризующих качество электроэнергии 23

7.1 Качество выпрямленного напряжения 23

7.2 Качество сетевого тока 24

7.3 Внешняя характеристика 24

7.4 Характеристика коэффициента мощности 25

7.5 Характеристика коэффициента полезного действия 26

Заключение 29

Библиографический список 30

Введение

Основными элементами тяговых подстанций постоянного тока электрических железных дорог, метрополитена, городского и рудничного (карьерного) электротранспорта являются мощные выпрямительные, инверторные и выпрямительно-инверторные преобразователи, являющиеся промежуточными звеньями между источниками и приемниками электроэнергии. Выпрямители должны обеспечивать надежное питание тяговых двигателей электроподвижного состава, инверторы – надежный прием избыточных токов рекуперации, выпрямительно-инверторные преобразователи – совмещать их функции.

Любой из вышеперечисленных преобразователей состоит из тягового трансформатора, служащего для преобразования уровня напряжения и числа фаз; вентильных конструкций, состоящих из управляемых или неуправляемых вентилей, которые обладают односторонней проводимостью; устройств коммутации и защиты преобразователя от аномальных режимов работы.

Главной задачей при проектировании преобразователя является выбор для заданных условий эксплуатации основных элементов и схемы главных электрических соединений: управляемых и неуправляемых вентилей, трансформаторов, коммутационного и защитного оборудования. Грамотно эту задачу можно решить на основе анализа электромагнитных процессов в нормальных и аномальных режимах работы схем. Для оценки технико-экономических показателей спроектированного преобразователя следует определить его эксплуатационные характеристики, параметры, характеризующие качество электрической энергии на входе и выходе.