Расчет выпрямителя с LC-фильтром
Расчет напряжения на выходе схемы выпрямления. Синтезирование выпрямителя с фильтром, обеспечивающего заданные показатели. Определение сопротивления нагрузки, выходной мощности выпрямителя. Меры по повышению коэффициента полезного действия выпрямителя.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 05.04.2014 |
| Размер файла | 196,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Расчет выпрямителя с LC-фильтром
- Задание
- Расчет выпрямителя и фильтров
- Список рекомендуемой литературы
Расчет выпрямителя с LC-фильтром
Выпрямитель с фильтром рассчитывается так, чтобы напряжение U0 и коэффициент пульсации на выходе соответствовали заданным в техническом задании (ТЗ) при токе потребления I0.
При работе выпрямителя на нагрузку с емкостной реакцией коэффициент пульсации схемы зависит как от емкости конденсатора С0, стоящего на входе фильтра, так и от соотношения между сопротивлениями фаз выпрямителя rф и нагрузки Rн. Поэтому целесообразно сначала рассчитать выпрямитель, задавшись примерным падением напряжения на фильтре, а затем и фильтр.
При работе выпрямителя на индуктивную нагрузку его коэффициент пульсации не зависит от отношения rф/Rн. Зная коэффициент пульсации схемы выпрямления и требуемый коэффициент пульсации на выходе фильтра, можно найти параметры фильтра (коэффициент сглаживания, падение напряжения на его сопротивлении), а затем рассчитать выпрямитель.
Напряжение на выходе схемы выпрямления находится сложением падения напряжения на фильтре с заданным выпрямленным напряжением.
Задание
Синтезировать выпрямитель с фильтром, обеспечивающие заданные показатели согласно табл. 1.
При выполнении задания необходимо произвести расчеты, выбрать электрорадиоэлементы (ЭРЭ), оценить КПД устройства, анализ получившихся результатов. Отчет должен содержать расчеты, схему электрическую принципиальную и выводы.
выпрямитель фильтр напряжение мощность
Табл. 1
|
U0 В |
I0 А |
Квых |
Uc В |
Fc Гц |
T0 oC |
||
|
1 |
25 |
1 |
0,015 |
220 |
360 |
40 |
|
|
2 |
22 |
0,8 |
0,025 |
220 |
320 |
40 |
|
|
3 |
28 |
1,2 |
0,02 |
220 |
400 |
40 |
|
|
4 |
30 |
0,75 |
0,025 |
220 |
360 |
40 |
|
|
5 |
32 |
0,8 |
0,03 |
220 |
320 |
40 |
|
|
6 |
22 |
1,2 |
0,04 |
220 |
300 |
40 |
|
|
7 |
36 |
0,75 |
0,02 |
220 |
500 |
40 |
|
|
8 |
40 |
0,7 |
0,03 |
220 |
400 |
40 |
|
|
9 |
38 |
0,8 |
0,04 |
220 |
320 |
40 |
|
|
10 |
44 |
0,9 |
0,05 |
220 |
300 |
40 |
|
|
11 |
20 |
0,9 |
0,03 |
110 |
360 |
40 |
|
|
12 |
24 |
0,8 |
0,04 |
110 |
320 |
40 |
|
|
13 |
42 |
0,7 |
0,05 |
110 |
400 |
40 |
|
|
14 |
40 |
0,6 |
0,04 |
110 |
320 |
40 |
|
|
15 |
36 |
0,65 |
0,03 |
110 |
300 |
40 |
|
|
16 |
32 |
0,75 |
0,02 |
110 |
500 |
40 |
|
|
17 |
28 |
0,85 |
0,025 |
110 |
400 |
40 |
|
|
18 |
24 |
0,95 |
0,035 |
110 |
320 |
40 |
Расчет выпрямителя и фильтров
Рассчитать выпрямитель, обеспечивающий следующие показатели: напряжение на нагрузке U0 = 40 В; ток нагрузки I0 = 0,7 А; коэффициент пульсации выпрямленного напряжения kпвых = 0,03; напряжение питающей сети Uс = 220 В; частота сети fс = 400 Гц; температура окружающей среды tокр = 40°С.
Порядок расчета.
Определяем сопротивление нагрузки
.
Определяем выходную мощность выпрямителя
.
Выбираем мостовую схему выпрямления, так как требования к пульсациям не жесткие и выходная мощность небольшая [1]. В мостовой схеме используется простой понижающий трансформатор и достигается симметрия плеч выпрямителя. Ток нагрузки 1 А, поэтому в соответствии с рекомендациями [2], выбираем Г-образный LC-фильтр. Схема для расчета приведена на рис. 1.
Рис. 1. Схема выпрямителя с фильтром
Характер нагрузки схемы выпрямления - индуктивный. В мостовой схеме на выходе выпрямителя коэффициент пульсаций kпвх = 0,67, число фаз выпрямления т = 2.
Определяем требуемый коэффициент сглаживания фильтра
Находим произведение LC для частоты сети 400 Гц
Находим минимальную индуктивность дросселя фильтра, при которой характер нагрузки еще будет индуктивным
По каталогу выбираем унифицированный дроссель фильтра Д68 с индуктивностью Lдр = 0,008 Гн и активным сопротивлением обмотки rдр = 1,1 Ом. Дроссель рассчитан на ток I0 = 1 А и собран на магнитопроводе ШЛ6 Х 12,5.
Находим емкость конденсатора фильтра
мкФ.
Из каталога выбираем ближайший по емкости конденсатор типа К50-35-220, 50 В.
Рабочее напряжение конденсатора должно быть больше значения выпрямленного напряжения, так как на холостом ходу этот конденсатор оказывается заряженным до напряжения, равного амплитуде U2m. Полагая предварительно U2 = 1,11U0, находим
Уточняем коэффициент сглаживания фильтра с дросселем Д68 и конденсатором К50-35-220, 50 В.
Определяем коэффициент пульсаций на выходе фильтра
,
что лучше заданного.
Допустимый для выбранного конденсатора коэффициент пульсации на частоте 1000 Гц kпдоп = 1,3 % от номинального напряжения. Допустимая амплитуда переменной составляющей UСmдоп = 1,3•50/100 = 0,65 В. В схеме получаются пульсации с амплитудой Um = kпвыхU0ср = 0,015•40 = 0,6 В, что меньше допустимого. Если бы Uт получилось больше UСmдоп, то пришлось бы перейти к другому конденсатору с большим допустимым напряжением или большей емкостью.
Определяем напряжение на входе фильтра
Приступаем к расчету схемы выпрямления. Исходные данные: Uвх = 40,77 В, I0 = 0,7А, Uс = 220 В, fс = 400 Гц. Схема выпрямления выбрана мостовая (m = 2), работает на индуктивность.
Из таблицы 3.1 [2] находим максимальное обратное напряжение на вентиле
Находим долю выпрямленного тока, приходящуюся на вентиль,
Выбираем из каталога вентиль КД208А. Его данные: допустимый выпрямленный ток Iдоп = 3А; допустимое обратное напряжение Uобр доп = 100 В; tокр доп= 130°С; Uпр = 1В.
Как видно из данных, ни по одному из параметров у выбранного вентиля не достигается предельный режим. В схеме моста используются четыре вентиля. Тепловой режим каждого из вентилей оценивается отдельно.
Определяем дифференциальное сопротивление вентиля. Значения Uпр, приведенные в таблицах, измерены на пульсирующем токе и меньше падения напряжения при постоянном токе приблизительно в 1,2 раза, поэтому сопротивление одного вентиля
rт ? 1,2 (Uпр/Iпр доп) = 1,2• (1/3) = 0,4 Ом.
В плечо моста включены два вентиля последовательно, поэтому сопротивление плеча моста rпл = 0,8 Ом. Находим ориентировочные значения омического сопротивления фазы выпрямителя rф и индуктивности рассеяния трансформатора LS. Для трансформатора с Р = 27 Вт и fc = 400 Гц целесообразна броневая конструкция трансформатора, поэтому число стержней, на которых размещены обмотки, S = 1. Рекомендуемая [6] максимальная индукция в стали сердечника Вm = 1,4 Тл (холоднокатаная сталь).
В этих формулах kr и kL - коэффициенты, зависящие от схемы выпрямления и характера нагрузки, приведены в таблице 3.2 [2]. Реактивное сопротивление индуктивности рассеяния трансформатора
Здесь R?н = Uвх/I0 = 58,3Ом - нагрузка выпрямителя.
Находим расчетное выпрямленное напряжение при холостом ходе
Уточняем Uобр max = 1,57Uвх хх= 1,57•42,67 = 66,99В.
Вентили по обратному напряжению выбраны правильно.
Определяем параметры трансформатора
Габаритные мощности первичной и вторичной обмоток одинаковы и габаритная мощность трансформатора
Находим угол перекрытия фаз
Следовательно,
.
Коэффициент пульсации из-за малости угла перекрытия не изменится, также не изменится и напряжение на нагрузке.
Находим внутреннее сопротивление выпрямителя
Определяем КПД выпрямителя
Потери в трансформаторе Ртр = Pтрг (1 - зтр) = 31,68 (1 - 0,93) = 2,22 Вт.
В соответствии с рекомендациями [6] для расчетной мощности КПД трансформатора зтр принят равным 0,93.
Потери в вентилях Рд = I0UпрN = 0,7•1•2 = 1,4 Вт (N - количество вентилей в плече). Pвх = UвхI0 = 40,77*0,7 = 28,54 Вт - мощность, поступающая на вход фильтра.
Таким образом, рассчитанный выпрямитель с фильтром имеет невысокий КПД и разработчику нужно предложить меры для его повышения.
Список рекомендуемой литературы
1. Мелешин В. Транзисторная преобразовательная техника. - М., Техносфера, 2005. - 628 с.
2. Артамонов Б.И., Бокуняев А.А. Источники электропитания радиоустройств. - М., Энергоиздат, 1982. - 293 с.
3. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Справочник/О.К. Березин, В.Г. Костиков, В.А. Шахнов. - М., Три Л, 2000. - 398 с.
4. Справочники по электронным компонентам.
5. Маломощные транзисторы и их зарубежные аналоги. Справочник/Под ред.В.П. Петухова. - М., КУБК-а, 1996. - 672 с.
6. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Справочник/ Под ред. Г.С. Найвельта. - М., Радио и связь, 1985. - 575 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Расчет неуправляемого выпрямителя с активной нагрузкой и с емкостным фильтром. Расчет управляемого выпрямителя с ответвляющим диодом. Подбор трансформатора для двухфазной однотактовой схемы выпрямления. Разработка электрической схемы и печатной платы.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 05.12.2010Расчет и выбор элементов выпрямителя с LC-фильтром. Определение действующего значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора, значения тока вентиля, амплитуды напряжения, сопротивления конденсатора. График внешней характеристики выпрямителя.
контрольная работа [28,4 K], добавлен 21.09.2012Структурная схема системы фазового управления (построение блок-схемы системы фазового управления вентилями выпрямителя). Расчет и построение регулировочных и внешних характеристик выпрямителя. Номинальный режим выпрямителя, его основные характеристики.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.03.2016Режимы работы преобразователя электрической энергии - трехфазного мостового выпрямителя. Структурная схема системы фазового управления. Расчет коэффициента использования мощности трансформатора и потерь электроэнергии при выпрямлении переменного тока.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 10.12.2011Особенности расчета однофазного двухполупериодного тиристорного выпрямителя без фильтра с активным сопротивлением нагрузки. Характеристика основных параметров выпрямителя. Среднее значение выпрямленного тока. Расчет типовой мощности трансформатора.
контрольная работа [538,7 K], добавлен 30.05.2014Исследование трёхфазного управляемого выпрямителя при работе на активную нагрузку при разных углах. Включение тиристора аномальным импульсом. Расчёт напряжения источников питания. Нормальный режим управляемого выпрямителя с нагрузкой на противо–ЭДС.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 24.05.2014Применение полупроводниковых управляемых выпрямителей в различных отраслях промышленности. Расчет управляемого выпрямителя, питающегося от сети переменного тока с линейным напряжением 380В (фазное – 220В), работающего на электродвигателе постоянного тока.
курсовая работа [7,0 M], добавлен 27.10.2009Определение эквивалентного сопротивления и напряжения электрической цепи, вычисление расхода энергии. Расчет силы тока в магнитной цепи, потокосцепления и индуктивности обмоток. Построение схемы мостового выпрямителя, выбор типа полупроводникового диода.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 28.12.2013Схема выпрямителя с фильтром с указанием напряжения и токов в обмотках трансформатора, вентилях и нагрузке, полярности клемм. Схема усилительного каскада с учетом заданного типа транзистора, усилителя с цепью обратной связи и источниками питания.
контрольная работа [585,2 K], добавлен 13.04.2012Роль вентильных преобразователей электроэнергии. Выбор типа вентиля, перенапряжения на вентилях. Схема выпрямителя и временных диаграмм токов и напряжений. Тип и параметры сглаживающего фильтра выпрямителя. Синхронные и асинхронные системы управления.
методичка [162,1 K], добавлен 25.01.2010
