Основы электротехники

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Осуществить расчет и выбор вентилей для работы в составе однофазной мостовой схемы выпрямления при работе на активную нагрузку. Привести схему выпрямителя, основные расчетные формулы, диаграммы напряжений U2 и U0 и тока I0 в масштабе.

Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1

Решение.

К одной из диагоналей моста присоединяется обмотка трансформатора, а к другой - нагрузочное сопротивление.

Вентили включены так, что в один из полупериодов ток проходит через одну пару вентилей (V1, V4) в направлении, указанном сплошными стрелками, а в другой полупериод он проходит через другую пару вентилей (V2, V3) в направлении, отмеченном пунктирными стрелками. Через нагрузочное сопротивление Rd ток I0 проходит в течение всего периода в одном направлении.

Среднее значение выпрямленного напряжения при идеальных вентилях и трансформаторе:

(U2 E2)

.

Откуда ЭДС вторичной обмотки трансформатора:

В,

и ее максимальное значение:

В

Среднее значение тока через вентиль (по условию симметрии):

А

Максимальное значение этого тока:

А.

Обратное напряжение на вентиле определяется фазным напряжением, поскольку вентиль, не пропускающий в данный полупериод тока, оказывается присоединенным к вторичной обмотке трансформатора через другой работающий вентиль, падением напряжения в котором можно пренебречь.

Uобр. max = E2 max = 23,562 В.

Диаграммы напряжения во вторичной обмотке трансформатора U2, напряжения Ud и тока Id в нагрузке приведены на рисунке 1.

Рисунок 1. Диаграммы токов и напряжений

Мощность первичной и вторичной обмоток, а следовательно, и расчетная мощность трансформатора:

Вт

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора:

А

Для выбора диода по каталогу достаточно иметь расчетные величины максимального и среднего значения тока, проходящего через прибор и значения максимального обратного напряжения.

- Среднее значение тока через прибор IV = 0,125 A

- Максимальное значение тока IVmax = 0,197 A

- Максимальное обратное напряжение на диоде Uобр.max = 23,562 B

Выбираем диод типа 2Д237А без охладителя. Параметры диода в таблице 2.

Таблица 2

Обозначения в таблице 2:

Iпр.ср.max - максимальный средний прямой ток за период;

Iпр.и.max - максимальный импульсный прямой ток за период;

Uобр.и max - максимально-допустимое импульсное обратное напряжение диода

fmax - максимально-допустимая частота переключения диода

2. Определить амплитуду пульсаций напряжения на нагрузке Rd при подключении на выходе выпрямителя последовательно нагрузке дросселя индуктивностью Ld. Определить коэффициент сглаживания L-фильтра. Привести схему фильтра, основные расчетные формулы, диаграммы напряжений на входе и выходе фильтра в масштабе.

Исходные данные приведены в табл. 3.

Таблица 3

Решение

Среднее значение выпрямленного напряжения

В.

Кривая напряжения на выходе выпрямителя Ud имеет пульсации. Порядок гармонических составляющих n кратен числу фаз выпрямления m:

,

где kГ = 1, 2, 3… - кратность гармоник.

При включении последовательно нагрузке дросселя Ld в его реактивном сопротивлении XLd = Ld теряется большая часть переменной составляющей напряжения. Простой индуктивный фильтр применяется в цепях с малыми Rd (в мощных выпрямителях), тогда при соблюдении условия:

,

обеспечивается эффективность его действия.

Расчет сглаживающих фильтров производят с учетом гармонических n = m, то есть при kГ = 1. При этом у гармонических составляющих более высокого порядка достигается заведомо более высокая степень сглаживания благодаря тому, что реактивное сопротивление Ld возрастает по мере повышения порядка гармонической составляющей.

Амплитуды составляющих кривой напряжения на выходе выпрямителя определяются разложением кривой ud в ряд Фурье.

При идеальных вентилях и трансформаторе амплитуда n-й гармоники (n = m) равна:

В.

Амплитудное значение тока n-й гармоники, протекающего через Ld и Rd:

A.

Коэффициент сглаживания фильтра:

при Udвх Udвых равен:

Диаграммы напряжений на входе и выходе фильтра приведены на рисунке 2.

Рисунок 2. Диаграммы напряжений на входе и выходе фильтра

3. Определить емкость дополнительного конденсатора, подключаемого параллельно нагрузке, для увеличения на 40% коэффициента сглаживания фильтра из предыдущего задания. Проверить фильтр на отсутствие резонанса

Решение.

Коэффициент сглаживания фильтра из предыдущего задания равен 2,70.

После увеличения на 40% требуемый коэффициент сглаживания фильтра:

SLC = 1,402,70 = 3,78

Получаем Г-образный фильтр (рисунок 5), коэффициент сглаживания которого определяется из отношения напряжений на входе и выходе фильтра (n = m)

Тогда емкость дополнительного конденсатора равна:

ф

При резонансе реактивные сопротивления фильтра при частоте fn (n = m = 3) равны.

Ом;

Ом.

однофазный трансформатор конденсатор

Условие резонанса не выполняется.

Размещено на Allbest.ru