Определение среднего номинального выпрямленного тока, сопротивления нагрузки, коэффициента сглаживания фильтра

1) Средний номинальный выпрямленный ток определяется по формуле (1.1)

. (1.1)

2) Сопротивление нагрузки определяется по формуле (1.2)

. (1.2)

По вышеприведенным формулам находим значения параметров.

Средний номинальный выпрямленный ток: .

Сопротивление нагрузки: .

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора, U₂,В (с учетом падений напряжения на диодах)

В, где U_пр - прямое значение напряжения на диоде.

Среднее значение тока, протекающего через открытый диод (ток через диод протекает в течение одного полупериода), А

Среднее значение мощности, выделяемой на диоде,

P_VD=U_прI_ср.VD= 0,9 · 4,5= 4,05 Вт.

Максимальное значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора, U_{2 max}, В

В.

Максимальное обратное напряжение на диодах

Согласно расчетным данным выбираем диод из справочной литературы.

Коэффициент пульсации:

,

где m – число фаз выпрямления, в данном случае 2.

2. Расчёт схемы неуправляемого выпрямителя с емкостным фильтром

Выполнить расчет емкости фильтра согласно заданному значению коэффициента пульсаций на выходе выпрямителя с фильтром q_ф. Построить график напряжения на нагрузочном устройстве с емкостным фильтром, определить среднее значение напряжения на нагрузке с емкостным фильтром.

Для получения на нагрузке заданного значения коэффициента пульсаций

q_ф = 0,2 параллельно нагрузке подключают сглаживающий фильтр С.

Емкость фильтра определяется по формуле

где S - коэффициент фильтрации,

т - частота основной гармоники, в нашем случае т=2.

Емкость фильтра С, мкФ,

Емкость реального конденсатора выбирают согласно стандарт­ному ряду значений емкостей:

С_к = n10^к, к = 1,2,...,8.

n = 1; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2; 2,2; 2,4; 2,7; 3; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1.

Выбираем С = 1500 мкФ.

Постоянная времени переходного процесса в фильтре

На графике t₁ - момент времени запирания диода, t₂ - момент времени отпирания диода.

где Т- период, c, w - значение частоты, подставляется в радианах

w = 2 = 2 376.8

Момент времени запирания диода t₁, c,

Напряжение на конденсаторе в момент запирания диода, В,

Ua с = U_{2 max} sin(wt,) = 73.26*sin (2*3,14*60*0,006) = 63,15 В

Разряд конденсатора происходит по экспоненциальному закону

где U, 1 с - значение напряжения на конденсаторе в момент времени t₁.

В результате на нагрузке получим периодически не синусои­дально изменяющееся напряжение, которое также можно представить в виде ряда Фурье, из ряда Фурье можно определить значение посто­янной составляющей а выпрямленного напряжения:

m:=0.00142

a:=0.00567

z:=0.00942

v:= 0.01842

c:=0.02267

a= 56.523

Рис. 15. График напряжения на нагрузочном устройстве с емкостным фильтром

3. Расчёт схемы неуправляемого выпрямителя с индуктивным фильтром

Изобразить схему неуправляемого выпрямителя с индуктивным фильтром. Выполнить расчет индуктивности фильтра согласно заданному значению коэффициента пульсаций на выходе выпрямителя с фильтром qф. Построить график изменения напряжения на нагрузочном устройстве с индуктивным фильтром, отметить среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке с индуктивным фильтром.

Коэффициент пульсаций на выходе индуктивного фильтра

Составляющая тока нагрузки:

Найдем вторую гармоническую составляющую тока нагрузки (порядок гармоники к = 2).

Амплитудное значение второй гармоники:

Начальная фаза второй гармонической составляющей тока

где ψ_и - начальная фаза гармонической составляющей напряжения; φ - угол сдвига фаз,

Для второй гармоники (к = 2)

Вторая гармоническая составляющая тока запишется в виде

Аналогично находим амплитуду и начальную фазу четвертой гармоники:

Начальная фаза четвертой гармоники:

Четвертая гармоническая составляющая тока:

Закон изменения тока на нагрузке

По закону Ома найдем напряжение на сопротивлении нагрузки

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на нагруз­ке составит

4. Расчёт схемы управляемого выпрямителя

Выходное напряжение управляемого выпрямителя должно поддерживаться неизменным на уровне при колебаниях напряжения на вторичной обмотке трансформатора от до (значения берутся согласно варианту задания). Необходимо изобразить схему управляемого выпрямителя с индуктивной реакцией нагрузки без учета потерь в фазах выпрямителя. Вычислить максимальное a_max и минимальное a_min значения углов включения тиристоров. Определить максимальное значение коэффициента пульсаций на выходе тиристорного выпрямителя. Изобразить графики мгновенных значений напряжения на вторичной обмотке трансформатора и напряжения на выходе тиристорного выпрямителя без учёта индуктивности обмотки якоря при минимальном U_2min и максимальном U_2max значениях фазной ЭДС, отметить уровень 0,7 U₀ и значения углов включения тиристоров a_min и a_max Изобразить регулировочную характеристику управляемого выпрямителя. Выбрать тип диода и тиристора для схемы выпрямителя из справочной литературы. Определить пороговое значение напряжения U_a и динамическое сопротивление R_д прямой ветви вольтамперной характеристики выбранных вентилей.

Выбираем тиристор по следующим расчетным данным:

Выбираем из справочной литературы тиристор 2У202Д

Критический угол включения тиристоров

,

где р - тактность выпрямителя; - число фаз вторичной обмотки трансфор­матора.

Номинальный угол включения тиристоров

С учетом падений напряжения на открытых тиристорах

Минимальный угол включения тиристоров:

Максимальный угол включения тиристоров:

Максимальное значение коэффициента пульсаций на выходе тиристорного выпрямителя:

Коэффициент пульсаций на нагрузке:

Действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора:

Максимальное значение напряжения вторичной обмотки транс­форматора

.

Минимальное и максимальное амплитудные значения напря­жения вентильной обмотки

Поиск по сайту: