Расчет генератора импульсных токов - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Расчет генератора импульсных токов

Расчет режима работы генератора импульса токов на эквивалентное сопротивление нагрузки. Расчет конденсатора, зарядного устройства, трансформатора, выпрямителя, индуктивно-емкостного преобразователя. Определение электроэрозионной стойкости разрядника.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Зарядное напряжение конденсатора U 0 = 3 кВ;
Напряжение сети U c = U 1Ф = 220 В, частота сети f = 50 Гц;
Выпрямитель - трансформатор собран по схеме Ларионова (?-?);
Частота следования импульсов - 1 Гц
генератор конденсатор трансформатор преобразователь
1. Расчет режима работы гит на эквивалентное сопротивление нагрузки
трансформатор ток генератор зарядный
Определим режим работы ГИТ на эквивалентное сопротивление нагрузки:
Определим ёмкость конденсаторной батареи
По полученному значению делаем вывод о виде разряда, так как , имеем колебательный разряд.
По имеющимся формулам для колебательного разряда рассчитываем его параметры.
Функция изменения тока в колебательном режиме:
2.1 Расчет электрических характеристик
F - частота тока в разрядном контуре;
Т - температура внутри конденсатора;
А, м,b,l,n,? - коэффициенты, зависящие от режима работы конденсатора, технологии изготовления и др. факторов.
Найдем частоту тока в разрядном контуре:
Определим рабочую напряженность электрического поля из формулы расчета ресурсов:
При рабочих напряжениях меньше 80 кВ/мм выбираем комбинированную намотку конденсатора толщиной 30 мкм.
Рабочее напряжение выбираем в 60 кВ/мм.
- 3 слоя конденсаторной бумаги КОН-2 толщиной 10 мкм;
- 2 слоя конденсаторной пленки ПП-КС по 10 мкм.
- диэлектрик трансформаторное масло.
Расчеты ведутся для конденсатора емкостью 100 мкФ и зарядным напряжением до 6 кВ.
· удельная энергия, приходящаяся на единицу рабочего объема конденсатора
где ? - диэлектрическая проницаемость;
п , к , ж - относительная диэлектрическая проницаемость пленки, бумаги, жидкости соответственно.
· выбор габаритных размеров по оценкам активного объема конденсатора
Полный объем конденсатора в 1,2 раз больше чем активный объем диэлектрика. Следовательно, .
· напряжение и собственная ёмкость секций
где d с - толщина изоляции секции (50 мкм);
Геометрические размеры секций и количество витков считается по емкости секций и по диаметру оправки, на которую она мотается, по ширине бумаги и пленки.
Z - количество витков; D 0 - диаметр оправки (50 мм);
Находим общую емкость конденсатора:
где n c - последовательно включенная секция;
m c - параллельно включенная секция.
Общее количество секций в конденсаторе .
длина 505 мм, ширина 318 мм, высота 680 мм.
Рис.2 Конструктивная схема конденсатора, вид сбоку и сверху
Рис.3 Электрическая схема конденсатора
Потери силовых конденсаторов состоит из потерь в диэлектрике. Из уравнения теплопроводности определим величину P у :
Определим перепад температур между центральной точкой пакета и внешней поверхностью секций:
где ? 11 - коэффициент теплопроводности масла (масло нафтеновое );
? 1 - коэффициент теплопроводности пленки (лавсановая фторопласта 4, );
Определяем перепад температур между внешней поверхностью секции и внешней окружающей средой:
где ? 1 и ? 1 - толщина и коэффициент теплопроводности стенок бака (стенки бака изготовлены из винипластовой пластмассы: толщина 10 мм, теплопроводность );
? 2 и ? 2 - толщина и коэффициент теплопроводности изоляции пакета секций (изоляция изготовлена из бумаги, пропитанной нафтеновым маслом: толщина 5мм, теплопроводность );
? 3 и ? 3 - толщина и коэффициент теплопроводности корпусной изоляции (изоляция изготовлена из бумаги, пропитанной нафтеновым маслом: толщина 3мм, теплопроводность );
S - площадь поверхности бака (0,824 м 2 );
k - коэффициент теплоотдачи с поверхности бака в окружающую среду (50%).
Для конденсатора с пленочно-масляной изоляции перепад температур не должен превышать 60 град, что и подтверждается расчетными данными.
В качестве накопителя энергии используется 2 конденсаторные батареи емкостью 100 мкФ каждая. Индуктивность конденсатора равна 100 нГн.
Произведем расчет зарядного устройства:
Расчет выпрямителя, работающего на емкость, с учетом индуктивного сопротивления рассеивания обмоток трансформатора.
Ток в плече выпрямителя, собранного по схеме Ларионова:
Амплитудное значение тока через вентиль:
Выбираем в качестве вентилей кремниевые столбы 7СВЛ - 2 - 100. Из графика зависимости прямого падения напряжения на столбе от тока нагрузки в установившемся режиме, определяем следующие параметры:
- падение напряжения на столбе ?U = 29,8 В;
- ток в плече выпрямителя I ОВ = 0,2 А.
Сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к вторичной обмотке:
где = 4,5 - коэффициент, зависящий от схемы и характера нагрузки выпрямителя; U 0 = 6 кВ - выпрямленное напряжение; f = 50 Гц - частота сети; s = 3 - число стержней трансформатора, на которых расположены обмотки; I 0 = 0,6 А - выпрямленный ток.
Для определения индукции и В м в стержнях силовых трансформаторов, нам необходимо определить приблизительную мощность трансформатора:
VA 2(приблиз) = 1,25•Р 0 =1,25•3,6•10 3 = 4,5 кВ·А. Следовательно, рекомендуемая индукция В м = 1,45 Тл, для стержня марки стали Э300.
Индуктивность рассеивания обмоток трансформатора, приведенная к вторичной обмотке:
где k L =1,9 . 10 -3 - коэффициент, зависящий от схемы и характера нагрузки выпрямителя.
Внутреннее сопротивление одного плеча выпрямителя:
Активное сопротивление фазы выпрямителя (для схемы Ларионова):
r = 2 R i +2 r TP =2•49,7+2•307,7= 714,8 Ом.
Определение соотношения между активным и реактивным сопротивлениями фазы выпрямителя:
По определенным значениям А 0 и ? находим коэффициенты:
Фазное напряжение вторичной обмотки
Напряжение холостого хода выпрямителя:
Эффективное значение фазы вторичной обмотки:
Мощность вторичной обмотки трансформатора:
Схема соединения обмоток: низковольтная обмотка собрана по схеме
треугольник (?), высоковольтная - звезда (?).
Номинальный ток (фазный) вторичной обмотки I 2Ф = 0,042 А.
Номинальное фазное напряжение вторичной обмотки U 0 ХХ = 7,3 кВ.
Для трансформаторов, в которых использована сталь марки ЭЗЗО толщиной 0,35 мм напряжение короткого замыкания U K = 4,7 %.
Потери короткого замыкания Р К = 32 Вт.
Потери холостого хода I ХХ = 3.2 %.
Линейный ток обмотки низкого напряжения (ОНН):
Линейное напряжение обмотки высокого напряжения (ОВН):
Активная составляющая напряжения короткого замыкания:
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:
кВ·А, где m - число стержней с обмотками.
Расчетная ширина приведенного канала рассеивания:
где a 1 2 = 0,9 см - изоляционный промежуток между обмотками ВН и НН, определяется по испытательному напряжению ОВН и для данного класса изоляции обмоток является неизменным; k = 0.8 - коэффициент, зависящий от мощности трансформатора, металла обмоток, напряжения ОВН и уровня потерь короткого замыкания.
где S' - мощность обмотки одного стержня, кВ·А;
а Р - ширина приведенного канала рассеивания, см;
U p - реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %;
В с = 1,45 Тл - максимальная индукция в стержне;
k P = 0,95 - коэффициент приведения идеального поля рассеивания к реальному полю (коэффициент Роговского);
? = 1,8 - коэффициент геометрии трансформатора, отношение средней длины витка двух обмоток к высоте обмотки;
k c = k KP • k 3 = 0,874 - коэффициент заполнения активным сечением стали площади круга, описанного около сечения стержня;
где k K Р = 0,91 - учитывает наличие охлаждающих каналов в сечении стержня;
k 3 = 0,96 - коэффициент заполнения;
Для нормализованных размеров пакетов без прессующей пластины выбираем диаметр стержня d H = 8 см.
Уточняем коэффициент геометрии трансформатора по нормализованному диаметру:
Ориентировочный средний диаметр канала между обмотками d 1 2 =a . d H , где а = 1,4 для трансформаторов мощностью S T до 630 кВА, тогда d 12 = 11,2 см.
где k 1 = 1.1 для трансформаторов мощностью до 630 кВА.
Средний диаметр канала между обмотками:
где a 0 1 = 0,4 см, радиальный размер осевого канала между стержнем и ОНН, определяется из условий электрической прочности главной изоляции трансформатора и условий его охлаждения; а 1 2 = 0,9 см - зазор между ОНН и ОВН,
Предварительное активное сечение стержня
Уточненное активное сечение стержня:
где k з = 0,96 - коэффициент заполнения;
П ФС = 43,3 см 2 - площадь сечения формы стержня;
Ориентировочная средняя плотность тока:
где k д = 0,97 - коэффициент, учитывающий добавочные потери в обмотках, потери в отводах для трёхфазных масляных трансформаторов.
Для ОНН по сечению выбираем соответствующую марку провода ПЭМ-2 (ГОСТ 10288 - 74).
Провод по нагревостойкости изоляции в пропитанном состоянии относится к классу А (105 о С). Провод ПЭМ-2 медный круглого сечения, покрытый механически прочным слоем эмали(лаком ВЛ-491) с изоляцией повышенной толщины. Он имеет следующие параметры:
-минимальная диаметральная толщина изоляции провода b'=0,1 мм;
где b' = 3,2 мм - толщина провода с изоляцией, тогда:
Осевой размер ООН:Осевой размер ОНН:
а' = 0,32 см - толщина провода с изоляцией.
Так как вертикальный канал в трансформаторах с мощностью S T до 40 кВА отсутствует, то а 1 = а" 1 = 1,68 см.
где ? 0 = 8900 кг/м 3 - удельный вес меди.
Расчет обмотки высокого напряжения.
Ориентировочная плотность тока в ОВН:
Ориентировочный диаметр проводника:
Выбираем провод марки ПЭЛО (ГОСТ 165507 - 80) - медный провод круглого сечения, изолированный лаком и одним слоем полиэфирных нитей. Класс нагревостойкости - А (105 о ).
d' 2 = 0,69 мм - диаметр провода с изоляцией;
d 2 = 0,56 мм - диаметр провода без изоляции.
Выбираем цилиндрическую катушечную обмотку:
Осевой размер катушки ориентировочно:
U 2C Л = 2•W СЛ 2 •U B =2•100•1,394 =278,8 В .
Число слоев кабельной бумаги на толщину листов: 2·0,12, следовательно, междуслойная изоляция ? МСЛ =2·0,12= 0,24 мм ;
Выступ междуслойной изоляции на торцах обмотки (на одну сторону)
? ВЫСТ =1 см. Число слоев в катушке:
Окончательный осевой размер обмотки:
где ? = 8900 кг/м 3 - удельный вес меди; тогда: G 0 2 = 2,9 кг.
Определение характеристик короткого замыкания.
Ширина приведенного канала рассеивания:
Коэффициент отклонения реального потока рассеивания от идеального (коэффициент Роговского).
Коэффициент геометрии трансформатора:
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:
где k д = 0,97 - коэффициент, учитывающий добавочные потери в обмотках.
Активная составляющая напряжения короткого замыкания:
Для выбранного согласно расчету нормализованного диаметра выбираем соответствующее число ступеней n ст = 4 (d H = 80 мм). Трехфазный стержневой сердечник собирается из полос электротехнической холоднокатаной текстурованной стали марки ЭЗЗО толщиной 0,35 мм. Для уменьшения потерь от вихревых токов пластины изолируются друг от друга пленкой лака с обеих сторон. Марка лака КФ - 935 ГОСТ 15030 - 69. Наш сердечник является шихтованным, т.е. стержни и ярма собираются в переплет, затем полосы верхнего ярма вынимаются и после установки катушек снова укладываются на место.
Поперечные сечения стержневых трансформаторов выполняются ступенчатыми. Ступени состоят из пакетов, собранных из полос одинаковой толщины (0,35 мм). Каждый пакет стержня сочетается с пакетом ярма.
Размеры пакетов в одной половине стержня.
Число пластин необходимых для набора стержня:
Размеры пакетов ярма выбираются аналогично размерам стержня и заносятся в таблицу. Форма поперечного сечения ярма в средней своей части по размерам пакетов повторяет сечение стержня. Крайние пакеты в целях улучшения прессовки ярма ярмовыми балками делаются более широкими, путем объединения двух пакетов в один.
Число пластин необходимых для набора ярма:
где l 0 = 2 см - расстояние от обмотки до верхнего и нижнего ярем,
тогда l С = 25,29 см.I с = 23,588 + 2 - 2,0 = 27,588(см).
Расстояние между осями соседних стержней:
где а 22 = 0,8 см - расстояние между обмотками ВН соседних стержней, тогда L = 24,42 см.
а) G c ' - вес стали стержней в пределах окна магнитной системы:
б) G c " - вес стали в местах стыка пакетов стержня и ярма:
а) G Я ` - вес частей ярм, заключенных между осями крайних стержней:
б) G Я `` - вес стали в торцевых частях ярм:
Трехфазная схема соединения Ларионова (треугольник - звезда) работающая на емкостную нагрузку.
Применяем в выпрямителе высоковольтные кремниевые столбы 7СВЛ2-100.
1. Повторяющееся напряжение: U П = 65 кВ;
2. Напряжение лавинообразования: U Л = 90 кВ;
3.Рекомендуемое рабочее напряжение:
5. Максимально допустимая энергия в состоянии лавинного пробоя:
7. Максимально допустимая температура структуры: Т стмах = +140 °С;
8. Минимально допустимая температура структуры: Т стмин = - 40 °С;
9. Прямое падение напряжения: U 0П = 84 В;
10. Пороговое напряжение U 0 = 44 В;
11. Обратный ток I обр = 3 мА (неболее);
12. Динамическое сопротивление в открытом состоянии: Rд = 4 Ом (не
13. Интенсивность отказов: ? = 4,7 . 10 - 5 1/ч (не более);
14. Масса столба: m = 2,9 кг (не более);
15. Длительность импульса напряжения t И = 10 мс.
Прямое падение напряжения в выпрямителе:
Потери в выпрямителе от прямого тока:
Потери в выпрямителе от обратного тока:
Падение напряжения на выходе выпрямителя:
Напряжение короткого замыкания высоковольтного выпрямителя:
3.3 Расчет индуктивно-емкостного преобразователя
Тогда максимальное сопротивление нагрузки индуктивно-емкостного преобразователя:
Коэффициент трансформации преобразователя:
Выбираем коэффициент максимальной относительной нагрузки из условий оптимального веса габаритных показателей конденсатора и габаритного веса ИЕП и определении индуктивного сопротивления ИЕП, приведенного ко вторичной обмотке преобразователя:
Определим индуктивность реактора, приведенную к вторичной обмотке (под индуктивностью L понимают индуктивность фазы реактора с совмещенным магнитопроводом):
Из условия резонанса определим емкость конденсатора ИЕП в каждой фазе:
Тогда ток через обмотку реактора ИЕП:
Ток вторичной обмотки, то есть ток заряда конденсатора равен
4. Выбор разрядника и расчет его электроэрозионной стойкости
Так как U=6 кВ, то выбираем воздушный трехэлектродный управляемый разрядник со стальными электродами. Произведем расчет его электроэрозионной стойкости:
Масса металла, который выбрасывается:
где k В - коэффициент выброса (зависит от среды, в которой происходит разряд), k В =1 для воздуха,
U' Э =10 эВ=1,6•10 -18 (для воздуха),
Ср -теплоемкость металла, из которого сделан электрод (латунь либо сталь). Так как для электрода выбрана сталь, то Ср= 481,5 Дж/кг . К,
Т пл - температура плавления материала, из которого сделан электрод. Так как для электрода выбрана сталь, то Т пл = 1400 o C=1673 К.
? - интеграл от модуля разрядного тока.
Определим интеграл от модуля разрядного тока:
Для повышения электроэрозионной стойкости разрядника используем электроды в виде торов, так как разряд будет происходить каждый раз в новых точках.
Найдем массу выступающей части тора разрядника толщиной h=2 мм:
где ? - плотность стали, ?=7800 кг/м 3 ;
Согласно полученным данным для обеспечения заданного ресурса необходимо параллельно соединить 10 таких разрядников.
1. Тихомиров П.М. «Расчет трансформаторов». - Москва: Энергия. 1976г.
2. «Источники электропитания на полупроводниковых приборах»/ С.Д. Додик, Ю.Я. Дусавицкий, К. Б. Мазель и пр. Под редакцией С.Д. Додика и Е.И. Гальперина. - Москва: Советское радио 1969г.
3. Векслер Г.С. «Расчет электропитающих устройств» - Киев: Техника. 1978г.
4. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. «Расчет индуктивностей». - Ленинград: Энергия. 1970г.
5. Справочник. «Электрические машины Т.1» Под редакцией Тимошенко В.М. - Москва: Энергия. 1980г.
Расчет авиационного генератора с параллельным возбуждением. Расчет трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и выпрямительного устройства. Выбор схемы выпрямителя. Зависимость плотности тока в обмотках от мощности трансформатора. курсовая работа [1,1 M], добавлен 13.01.2014
Расчет пазов и обмотки статора, полюсов ротора и материала магнитопровода синхронного генератора. Определение токов короткого замыкания. Температурные параметры обмотки статора для установившегося режима работы и обмотки возбуждения при нагрузке. курсовая работа [1,6 M], добавлен 20.06.2014
Составление баланса активной и реактивной мощностей генератора и нагрузки. Проверка его выполнимости для симметричного и несимметричного режимов. Расчет фазного и линейного напряжения и мощности генератора. Построение топографической диаграммы токов. контрольная работа [374,5 K], добавлен 16.05.2015
Выбор схемы генератора импульсов напряжения и общей компоновки конструкции. Расчет разрядного контура генератора, разрядных, фронтовых и демпферных сопротивлений, коммутаторов импульсной испытательной установки. Разработка схемы управления установкой. курсовая работа [904,3 K], добавлен 29.11.2012
Расчет и выбор силового трансформатора для питания тиристорного преобразователя, внешние и скоростные характеристики в режиме прерывистого и непрерывного токов и различных режимов работы. Построение временных диаграмм напряжений и токов в нагрузке. контрольная работа [1,2 M], добавлен 29.10.2012
Выбор силовых полупроводниковых приборов проектируемого выпрямителя. Расчет и выбор элементов пассивной защиты силовых приборов от аварийных токов и перенапряжений и сглаживающего дросселя. Расчет генератора развертываемого напряжения и компаратора. курсовая работа [732,8 K], добавлен 10.01.2017
Составление на основе законов Кирхгофа системы уравнений для расчета токов в ветвях схемы. Определение токов во всех ветвях схемы методом контурных токов. Расчет системы уравнений методом определителей. Определение тока методом эквивалентного генератора. контрольная работа [219,2 K], добавлен 08.03.2011
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Расчет генератора импульсных токов курсовая работа. Физика и энергетика.
Реферат по теме Організація фінансового контролінгу на підприємстві
Реферат: Южный Буг
Реферат по теме 'Вечные образы' в творчестве Анны Ахматовой
Реферат: Рождество (новозаветные сюжеты в живописи). Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме Межзвездная среда и туманности
Реферат: Органы юстиции и адвокатура
Теория Культурных Измерений Г Хофстеде Эссе
Текст Обоснования Диссертации
Реферат: Зарубежное искусство ХХ века. Скачать бесплатно и без регистрации
Билеты: Философско-социологические взгляды М. Вебера 4
Курсовой Проект Разработка Плана Го
Дипломная Работа Вечерние Прически
Диссертация На Тему Государственный Контроль Недвижимого Имущества
7 Класс Нешков Алгебра Контрольная Работа
Сочинение Осень На Английском Языке
Итоговое Сочинение 2022 Темы По Регионам Пробное
Биология Қазақша Реферат
Реферат Иммунной Системы
Реферат по теме Формирование положительного впечатления
Курсовая работа по теме Кредитная система: структура и механизм функционирования
Минералогия – наука о минералах - Геология, гидрология и геодезия презентация
Характеристика очагов военного времени - Военное дело и гражданская оборона контрольная работа
Идентификация генов – основная задача нового этапа развития генетики - Биология и естествознание контрольная работа