Расчет неуправляемого выпрямителя: Задания и методические указания к выполнению заданий расчетно-графических работ

основании этих данных необходимо выполнить следующее:

1.  Начертить схему выпрямительного блока, включая все элементы задания. На этой схеме дать обозначения элементов, и основные параметры по результатам расчета.

2.  Рассчитать необходимые параметры и выбрать тип вентилей.

3.  Выполнить расчет трансформатора.

4.  Определить параметры сглаживающего фильтра, который обеспечит допустимый уровень пульсаций напряжения на нагрузке.

5.  Начертить временные диаграммы тока и напряжения на выходе выпрямителя (до фильтра) и на нагрузке.

Таблица 4.1.

Вариант	1	2	3	4	5
Uс, В	660/380	380/220	220/127	660/380	380/220
f, В	50	400	50	400	50

В табл. 4.2 приняты следующие обозначения:

А - Двухполупериодная с выводом средней точки трансформатора;

Б - однофазная мостовая;

В - трехфазная с выводом нулевой точки трансформатора;

Г - трехфазная мостовая;

Д - шестифазная с выводом нулевой точки.

I – С-фильтр

II – L-фильтр

III – Г-образный LC-фильтр

IV – П-образный фильтр

V - транзисторный фильтр

Таблица 4.2

№	Схема выпрямителя	Фильтр					qн, %	Рd, Вт		Ud, В
	№ групп	1	2	3	4	5		1,3,5	2,4	1,3,5	2,4
1	А	I	II	III	IV	V	0,5	300	150	150	100
2	Б	II	III	IV	V	I	1	400	100	100	200
3	В	III	IV	V	II	II	1,5	150	300	150	200
4	Г	IV	V	III	IV	V	0,5	1000	1500	300	300
5	Д	V	III	IV	III	IV	1	1500	1000	250	500
6	А	II	III	IV	V	I	2	150	300	150	250
7	Б	III	II	I	V	II	3	300	400	150	150
8	В	IV	V	II	III	V	3	300	200	150	200
9	Г	V	V	III	IV	IV	1,5	2000	750	350	150
10	Д	IV	III	II	V	III	0,5	1000	600	150	100
11	А	III	II	I	I	II	1	100	250	75	100
12	Б	IV	III	III	II	II	1	300	150	600	300
13	В	V	V	IV	III	III	0,5	200	400	50	100
14	Г	III	IV	V	III	IV	0,2	500	1200	200	300
15	Д	II	III	III	IV	IV	0,1	1200	500	300	150
16	А	IV	II	I	II	III	2	200	400	100	400
17	Б	V	I	III	III	IV	1	400	250	200	150
18	В	I	II	III	IV	V	1	750	1500	300	400
19	Г	II	II	III	III	IV	1,5	1500	1000	400	300
20	Д	III	III	IV	II	V	0,5	1000	750	250	150
21	А	V	I	II	III	IV	3	150	400	100	200
22	Б	I	IV	II	II	III	2	300	500	150	250
23	В	II	III	III	V	IV	2	500	750	500	250
24	Г	III	III	IV	IV	V	1	1200	1500	250	200
25	Д	IV	II	III	III	IV	0,5	2500	1000	100	150
26	А	I	III	II	IV	V	1,5	250	200	200	150
27	Б	II	III	III	V	IV	1	500	400	200	400
28	В	III	III	IV	II	V	0,75	500	1000	100	200
29	Г	IV	II	III	III	II	5	2500	1500	250	150
30	Д	V	III	IV	IV	III	2	1250	500	300	200

Методические указания к выполнению задания 1

Расчет вентильной группы

Определяем ток нагрузки I_d. По соотношениям, приведенным в прил. 1, находим для вентилей величины I_пр.ср. и U_обр.т, по которым в справочникам по полупроводниковым приборам выбираем тип вентилей и выписываем их основные параметры и предельные эксплуатационные данные. При пользовании прил.1, необходимо определять характер нагрузки по входному элементу фильтра и нагрузке.

Расчет выпрямительного трансформатора

В зависимости от схемы нвыпрямления и характера нагрузки по прил. 1 определяем типовую (габаритную) мощность трансформатора S_тип. Принимаем либо находим значения некоторых расчетных величин:

1. Амплитудное значение индукции в сердечнике В_м принимаем:

В_м. = 1,65 Тл при f=50 Гц;

В_м = 1,25 Тл при f=400 Гц

Для холоднокатанных электротехнических сталей и

В_м. = 1,35 Тл при f=50 Гц;

В_м = 1,1 Тл при f=400 Гц для горячекатанных электротехнических сталей.

2. Плотность тока в обмотках j_ср.  находим по таблице 4.3 в зависимости от мощности вторичных обмоток S_2, которая определяется из соотношений, приведенных в прил. 1.

Таблица 4.3

Конструкция магнитопровода	Материал сердечника и его толщина, мм	Частота сети, Гц	Плотность тока j, А/мм2, при S2,  ВА
			50 - 150	150 - 300	300 - 1000	1000 - 2500
Броневая (пластинчатая)	Э42, Δ=0,35	50	2,4 - 2,0	2,0 - 1,7	1,7 - 1,4	1,5
Броневая (ленточная)	Э310, Δ=0,35	50	2,7 – 2,4	2,4 - 2,3	2,3 - 1,8	-
Стержневая (ленточная)	Э310, Δ=0,35	50	3,8 - 3,0	3,0 - 2,4	2,4 - 1,7	1,7 – 1,4
Броневая (пластинчатая)	Э44, Δ=0,2	400	5,0 - 4,0	4,0 - 2,8	2,8 - 1,6	1,6 – 1,1
Броневая (ленточная)	Э340, Δ=0,15	400	6,5 - 4,0	4,0 - 2,7	2,7 - 1,5	1,6 – 1,2
Стержневая (ленточная)	Э340, Δ=0,15	400	5,6 - 3,5	3,5 - 2,8	2,8 - 1,8	1,8 -1,4

3. Коэффициент заполнения находится по табл.4.4 в зависимости от конструкции магнитопровода и мощности  S_2.

Таблица 4.4

Частота сети, Гц	Конструкция магнитопровода	Коэффициент заполнения окна Кок, при S2, ВА
		50 –150	150 – 300	300 - 1000	1000 – 2500
50	Броневая (пластинчатая)	0,26 - 0,27	0,27 - 0,30	0,30 – 0,33	-
	Броневая (ленточная)	0,26 - 0,27	0,27 - 0,30	0,30 – 0,33	-
	Стержневая (ленточная)	0,24 – 0,25	0,25 - 0,30	0,30	0,30
400	Броневая (пластинчатая)	0,23 - 0,25	0,25 – 0,26	0,26 – 0,33	0,30 – 0,33
	Броневая (ленточная)	0,19 - 0,25	0,25 – 0,26	0,26 – 0,30	0,30 – 0,33
	Стержневая (ленточная)	0,21 - 0,24	0,24	0,24 – 0,30	0,30

4. Коэффициент заполнения по стали Кст принимается в зависимости от конструкции магнитопровода

Кст = 0,86 – 0,90 для пластинчатых сердечников

Кст = 0,91 - 0,95 для ленточных сердечников.

Данные и таблицы по этому пункту приведены в [4].

По найденным значениям находится конструктивная величина для магнитопровода

подставляя в это выражение в это выражение плотность тока  в  конструктивную величину  получаем в , что обычно задается для трансформаторов малой и средней мощностей.

По величинам , ,  выбираем конструкцию магнитопровода, его типоразмер и базовый линейный размер «а», пользуясь прил. 4 – 7. Дать рисунок магнитопровода, обозначить все размеры и выписать данные.

Определяем потери в стали , где - удельные потери в стали, определяемые по рис. 4.1 и 4.2 Вт/кг. G – масса магнитопровода, кг.

                             

Рис. 4.1 Удельные потери в сердечниках из транс-     Рис. 4.2 Удельные потери в сердечниках из форматорных сталей толщиной 0,35 мм на частоте     трансформаторных сталей на частоте 

50 Гц                                                                                   400 Гц

Определяем параметры обмоток трансформатора , , :

По таблице 4.5 и величине  для выбранной конфигурации магнитопровода находим относительные величины падения напряжения в первичной и вторичной обмотках трансформатора  и .

Таблица  4.5

Частота Гц	Конструкция магнитопровода	Величина	Мощность вторичных обмоток , ВА
			50 - 150	150 - 300	300 – 1000	1000 - 2500
50	Броневая		6 - 4,5	4,5 - 3	3 - 1	- - - - - - - -
			10 - 8	8 - 6	6 - 2	- - - - - - - -
	Стержневая		5,5 - 4	4 - 3	3 - 1	1 - 0,8
			9 - 6	6 - 4	4 - 2	2 - 1,0
400	Броневая		4 - 1,5	1,5 - 1,0	1,0 - 0,5	0,5
			5 - 2,0	2,0 - 1,2	1,2 - 0,5	0,5
	Стержневая		2 - 1,0	1	1,0 - 0,5	0,5
			3 - 1,5	1,5 - 1,0	1,0 - 0,5	0,4

По приложению 1 определяем параметры трансформатора , , .

Определяем ЭДС обмоток

Определяем числа витков обмоток на основании уравнений трансформаторной ЭДС

Коэффициент трансформации

По мощности обмоток   и  находим токи обмоток  и , по ранее найденным значениям плотности тока j, рассчитываем сечения и диаметры проводов , .

По справочнику выбираем стандартные значения сечения и диаметры проводов и выписываем марку и размеры провода.

Находим площадь сечения проводов обмоток, площадь окна магнитопровода и коэффициент заполнения .

По амплитудному значению напряжения обмоток  и , а также графику рис. 4.3 определяем величину испытательного напряжения.

Суммарные потери в меди обмоток:

Активная и реактивная составляющая падения напряжения на обмотках

Рис. 4.2.  Зависимость испытательного       

напряжения от рабочего напряжения             Напряжение короткого замыкания;    обмотки в амплитудных значениях                          

КПД трансформатора в номинальном режиме

Дать схему и таблицу намоточных данных трансформатора

Обмотка параметр	Первичная	Вторичная
W, витки
U, В
I, В
,
, мм
марка провода

Расчет сглаживающих фильтров

I.  Г  и П – образные               LC фильтры

Исходные данные:

Определяется коэффициент сглаживания фильтра

, где              - коэффициент пульсаций на входе, определяемый схемой выпрямления;

 - коэффициент пульсаций на входе, заданный таблицей исходных данных.

Находим произведение определяемых параметров фильтра