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1、格式A1档号编号保存限期密级阶段标志名称KWZL-110KW 整流柜方案设计报告会签部门 编写 校正 审查 标审 同意武汉科闻传感技术有限公司内容纲要：本报告就KWZL-110KW 整流柜的设计状况进行了详尽介绍，论述了 实现方案的技术门路及主要工作内容、达到的主要技术指标，并对设计状 况进行了剖析和说明，最后得出了各项指标知足研制任务书、能够转入生 产阶段的结论。主题词KWZL-110KW 整流柜设计报告更改栏改正单编号更他日期改正人改正状况及标志1目次1 概括 任务根源44研制指导原 则 4整流柜构成及功能2主要技术指标及设计要求 4自然环境44主要技术指标3设计方案 4整体方案55参数计
2、算 构成部分设计方案 69系统构造图纸 915系统安全性设.计 174 方案知足技术指标状况 5 风险剖析18176 结论 181 概括任务根源KWZL-110KW 整流柜依照 KWZL-110KW 整流 柜研制任务书 睁开设计。研制指导原则 全部零零件采纳已定型的货架产品保证系统靠谱性及研制周期； 整流柜构成及功能KWZL-110KW 整流柜的重要构成部分，由三相全波不控整流电路、无功赔偿器 三相沟通断路器、直流保险丝、薄膜电容、多功能仪表、直流表、保险丝、温度报警 模块、指示灯、铜排、电缆等构成。KWZL-110KW整流柜将额定电压460V、频次60Hz 的三相沟通电整流为直流电， 并装备
3、无功赔偿器来提升系统的功率要素。2 主要技术指标及设计要求自然环境a) 温度最高温度：+50C；最低温度：-20C；b)相对湿度：不大于90% (+25 C时)；主要技术指标a) 输入额定电压：三相 460Vac ，60HZ ；b) 输出功率：不低于 300kW ；c) 赔偿参数：电容器 20Kvar+30Kvar (2 路)，电感率为 7 %;；d) 谐波重量：不大于 20% ；e) 工作温度：-20 C50C；f ) 防备等级： IP43 ；g)外形尺寸：1120mm X 700mm X 700mm。3 设计方案整体方案此方案主要目的在系统同意的条件下，尽可能提升功率要素，改良柴油发电机
4、组的使用效率，同时也要防备功率要素过高造成系统不稳固；并尽量减少系统的谐 波重量。产品的电路原理图如图1所示，KWZL-110KW 整流柜的重要构成部分，三相全 波不控整流电路、无功赔偿器、三相沟通断路器、直流保险丝、薄膜电容、多功能仪 表、直流表、保险丝、温度报警模块、指示灯、铜排、电缆等构成。考虑到整流柜的 重要性，所以在设计该整流柜时，考虑更多的是整流柜的稳固性和靠谱性。KWZL-110KW 整流柜的输入为柴油发电机组 ,柴油发电机组输出电压为 460HZ ，频次为 60HZ 的三相沟通电，经三相全波不控整流电路输出直流电。考虑 到现场实质运转时，比如：铭牌 88KW ，功率要素 0.8
5、的柴油发电机组，在没有无 功赔偿状况下，带载 40KW ，柴油发电机组的功率要素为 0.75。此刻本整流 柜的输入为在最大 120KW ，功率要素 0.8的柴油发电机组， 而实质整流桥输出功 率需要知足 110KW ，为知足实质要求，故一定提升功率要素，加入无功赔偿器。变压器isov/22avP2.150uF?1000B A6OWIHQ0V6(JA/t800V60JA/IKO0V 1USOlIVIOOOVI50qF 10MVIlSOwFltJOOVIX：-HSOuF/IOOOVtsoupTHnov图1.系统主电气原理框图EOTfioo/k-ikwv参数计算本电源主要采纳三相全波不控整流电路对三
6、相沟通电整流获得110KW直流电 源。三相全波不控整流电路考虑到本整流柜的重要性，所以我们更多的考虑到整流柜的稳固性和靠谱性， 故采纳三相全波不控整流电路，电路由6个整流二极管构成。因为本系统电路输出电压为U0=460*1.35=DC621V ，输出功率为110KW，则 输出电流为DC177A ,故我们在选择整流二极管时，留有必定余量，采纳 600A/1800V的二极管。散热器的选型由晶闸管厂家介绍，采纳风冷散热。输入电流计算依据系统技术指标柴油发电机最大功率120KW，以效率为计算，可得：Pi=1.732U*1 *cos =Po=120KW ，cos =0.9， U=460V获得I=167A
7、依据输入电压AC460V,输 入电流AC167A，沟通断路器我们均选用额定电流为250A的器件。滤波电容计算整流柜额定输出电压DC620V，而自己本系统的负载并联了一个电池，相当 于一个无量大的电容，故本系统设计时没有太多考虑纹波的要求，可是考虑到整流 桥的稳固性以及靠谱性，输出并联有6个450uF/1000V的薄膜电容，主要除去尖峰 电压及高次谐波等。谐波值计算关于三相全波不控整流电路，当忽视三相桥式可控硅整流电路换相过程和电流 脉动，假设沟通侧电抗为零，直流电感为无量大，则沟通侧电流傅里叶级数睁开为：由上式可得以下结论;sinia! -+ 711131电流中主要含有5、7、11、13等各次
8、谐波，各次谐波的有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数，全部主要谐波为5次谐波。一般三相全波不控整流电路电压谐波为15%-20%，电流谐波为20%-30% ,本系统增添有无功赔偿器，可除去一部分谐波量。无功赔偿器计算本系统中柴油发电机组机的功率要素为，而整流柜最高输出功率110KW，则柴油发电机的视在功率，则无功功率 Q_ s2-f22一-一110 82Kvar ；依据柴油发电机组的性能要求，柴油发电机组的最大功率要素不可以超出，否者会致使柴油发电机组运转在不稳固地区，会造成柴油发电机的损害，留有必定余量，我们经过无功赔偿器将功率要素由上涨到。当功率要素为0.9时，P=S
9、*0.9=123KW, 则无 功功率QS 2-P2/2259Kvar ；贝9 无功功率赔偿了 82-59=23Kvar。则无功赔偿器的电容器为23KVar，由 于本系统的主要谐波重量为5次谐波，故无功赔偿器中的电抗器采纳电抗率为7%的电抗。电容器 Q 2 feu 2，此中 Q=23Kvar ，f=60Hz,U=460V，C=288uF 贝U。本系统可等效为该电路图：InnsIn为系统n次谐波电流，也 看作由一恒流源发出，L2为 系统等值电感， 其基波电抗值为X2， L1为电容器所串电抗器的电感，其基波电抗值为XI, C为赔偿电容器的电容，其基波容抗值为Xc , Ins为流入系统的n次谐波电流，
10、Inc为流入电容器的n次谐波电流，Ins =In(nXl -Xc/n)/ ( nX2 + nX1 -Xc/) , X1/Xc 等于 K 代入， 即得：Ins =In X Xc(K-1/n 2 )/(X2+ Xc ( K-1/n2 ),(X1/Xc 等于 K)当 KT/n2=0 即 K=1/n2流入系统的n次谐波为零，说明L-C回路对n次谐波完整滤除，它是一个单一 谐滤波器。本系统主要功率为5次谐波，则K=1/25，12 fc则 XC=25XL， XC二 /=5.1,1二U/ ( XC+XL ) =90A，则 流 经无功 赔偿器的电流为90A。构成部分设计方案三相沟通断路器三相沟通断路器采纳施耐
11、德的沟通断路器NSX630/3P( 3个)，此中主回路断路器采纳250A，无功赔偿回路采纳2路160A。NSX630/3P额定绝缘电压为 800V，合用于沟通50HZ (或60HZ )，额定工作电压690V的电路中作不屡次变换及点电机不屡次起动之用，沟通断路器拥有过载 和短路保护功能，能保护线路和电源设施不受破坏。依据前面计算得出主回路电流为170A，故主回路断路器采纳250A可知足系统要求，而无功赔偿回路电流为70A，应采纳160A断路器。主要技术参数：a) 额定绝缘电压：800V AC ；b )额定工作电压：630V ；c) 额定冲击耐压：8000V ；d) 级数：3 ；e )额定极限短路
12、分断能力：42KA/440VAC ；f )额定运转短路分断能力：42KA/440VAC ；g)操作次数：机械操作15000次，电气操作4000次；h )外形尺寸(WXH XD) : 140mm X255mm X 110mm ；i) 重量:j)飞狐距离：W 52mm 。实物图片：图3.三相沟通断路器实物图无功赔偿器无功赔偿器采纳指月公司有限公司的电容器、BMSJ0.69-20-3以及电 抗器、， 此中BMSJ0.69-30-3为自愈式三相并联电容器，额定电压690V，赔偿功率为 30Kvar，BMSJ0.69-20-3为自愈式三相并联电容器，额定电压690V，赔偿功率为20Kvar，为30Kva
13、r般配的电抗器，为20Kvar般配的电抗器。依据以前计算的赔偿电容器应当为 23Kvar，在我们进行选型采买电容器时， 因为市场上全部的电容器选型都是以50HZ，额定电压计算而来。我们将电容器23Kvar转变为50HZ,690V的电容器，由上述计算公式获得 C=288uF ， Q 2 feu 2 =2*3.14*50*288*10- 6 *690*690=45Kvar。为 方便 现场调试，应采纳2路，依据厂家选型，比较适合的有20Kvar和30Kvar两种。 可依据现场调试状况选择电容的投切。整流二极管及散热器可控硅采纳西安派瑞功率半导体变流技术股份有限公司的烧结构造整流 管，合用于高压直流整
14、流电源等装置。依据本装置的技术指标，输入电压 AC460V，输出功率110KW，依据计算出的 电流以及厂家介绍，最后采纳二极管型号为ZP600/1800，散热器为SF14型风冷 散热器，该型号二极管的工作电压为 DC1800V，工作电流为600A，足以知足本 装置设计需求。散热器安装条件：安装散热器时，器件和散热器的接触表面应平坦，光洁， 安装前擦抹洁净。紧固力应略大于规定的相应数值。风速应大于 6M/S，故使用 2路8寸220V电扇进行散热。图4.二极管及散热器实物图直流滤波电容直流滤波电容采纳株洲宏达电子股份有限公司的有机薄膜电容，以聚丙烯薄膜为介质，金属化层为电极，采纳无感卷绕构造，阻燃
15、环氧树脂填补，螺柱或内螺纹引出。自感低，ESR低，高频消耗小，能蒙受大的纹波电流，高靠谱性。用于直流滤波或支撑电路，可代替铝电解电容。如牵引驱动器、磁化和焊接设备、风能和太阳能等设施中的直流滤波和链接。依据计算，电容选型为450UF/1000V的薄膜电容。实物照片：图5.滤波电容实物图保险丝保险丝采纳美国巴斯曼公司的350A/700V熔断器。主要用于半导体整流元件或 整流装置的短路保护。因为半导体元件的过载能力很低。只好在极短时间内蒙受较大 的过载电流，所以要求短路保护拥有迅速熔断的能力。迅速熔断器的构造和有填料关 闭式熔断器基真同样，但熔体资料和形状不一样，它是以银片冲制的有V形深槽的变 截面熔体
