РАСЧЕТ ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Вариант 82

Выполнил:
студент группы 33А
Бойко Р.Е.
Руководитель-
доцент кафедры «ЭМ и ОЭ»
Серкова Л.Е.

Омск 2015

1 Задание для расчета выпрямителя

Цель работы: расчет выпрямителя для питания промышленной установки.

В процессе выполнения задания необходимо:

выбрать схему вентильной группы выпрямителя;

определить тип вентиля, указать его паспортные данные, расшифровать марку выбранного вентиля по справочным данным;

выбрать схему электрического сглаживающего фильтра и рассчитать его параметры;

начертить схему полученного выпрямителя;

построить внешнюю характеристику выпрямителя;

рассчитать параметры трансформатора, КПД выпрямителя;

провести моделирование режимов работы в среде Multisim, сравнить расчетные данные с данными, полученными путем моделирования, начертить осциллограммы;

сделать выводы по полученным результатам.

1.1 Исходные данные

Номинальное значение выпрямленного напряжения U_dн= 1250В.

Номинальное значение выпрямленного тока I_dн= 14А.

Частота номинального напряжения ƒ_c = 50Гц.

Значение коэффициента пульсации k _п.вых = 0,004.

2 Выбор и расчет схемы выпрямителя

Сопротивление нагрузки:

;

Ом.

Выпрямленная мощность:

;

Вт.

Так как выпрямленная мощность > 10кВт, то выбираем трехфазную мостовую схему.

3 Выбор вентилей

Для выбранной трехфазной мостовой схемы вентильной группы определяем средний ток через вентиль:

;

А.

Значение тока на вентиле рассчитываем с некоторым запасом:

;

А.

Ориентировочное значение обратного напряжения на вентиле рассчитываем с некоторым запасом, для мостовой схемы

;

В.

Далее выбираем по справочным данным тип вентиля с учетом требований. В данном случае целесообразно использовать вентиль ДЛ112-16, который имеет следующие паспортные данные:

Номинальный прямой ток I_ан = 10 А.

Прямое падение напряжения U_a = 1 В.

Допустимое обратное напряжение U_{обр. доп} =500 В.

Среднее значение обратного тока I_обр = 3 мА.

Расшифровка марки вентиля типа ДЛ112-16­ – полупроводниковый прибор для плоскостных германиевых диодов.

4 Выбор и расчет схемы фильтра

Расчетный коэффициент сглаживания фильтра с учетом явления коммутации

,

где k _{п. вх} = 0,057 – коэффициент пульсации на входе сглаживающего фильтра.

Для трехфазной мостовой схемы выпрямления k_п=0,057. Тогда коэффициент сглаживания:

.

Так как S 20 и , выбираем простейший однозвенный индуктивный фильтр.

Частота основной гармоники:

;

Гц.

Индуктивность дросселя:

;

Гн.

4.1 Принципиальная схема выпрямителя

После выбора и расчета всех элементов выпрямительной установки изображаем ее принципиальную схему (рисунок 1) в соответствии со стандартами на изображения электрических схем.

Рисунок 1

5 Расчет внешней характеристики

Уравнение внешней характеристики в общем виде для выбранной схемы представляем так:

,

где R_пр – сопротивление плеч моста, Ом;

R_T – сопротивление трансформатора, Ом;

r_др – сопротивление катушки индуктивности(дросселя), Ом;

x_s – индуктивное сопротивление рассеивания обмотки трансформатора,

Ом;

U_dx.x – напряжение холостого хода;

m – число фаз выпрямителя.

Сопротивление плечей моста в открытом состоянии вентилей:

,

где r_a – прямое сопротивление вентиля, Ом.

;

Ом.

Ом.

Индуктивное сопротивление рассеивания обмотки трансформатора:

,

где a и b – коэффициенты, зависящие от выбранной схемы выпрямления:

;

.

Полученные значения коэффициентов подставляем в выражение:

Ом.

Значение сопротивления дросселя и трансформатора определяем по графикам из учебного пособия (рисунок 1.16):

Ом.

Напряжение холостого хода найдем из уравнения внешней характеристики при номинальном режиме.

,

В.

5.1 Построение внешней характеристики

Внешнюю характеристику выпрямителя строим во всем диапазоне изменения тока. Внешняя характеристика (рисунок 2) в рабочем диапазоне представляет собой прямую линию, строится по двум точкам: точке холостого хода и точке номинальной нагрузки.

Уравнение внешней характеристики для рассчитываемого выпрямителя с числовым коэффициентом фаз имеет вид:

.

Рисунок 2

6 Расчет параметров трансформатора

Параметры трансформатора рассчитываем исходя из соотношений для выбранной схемы.

Напряжение на вторичной обмотке:

;

В.

Коэффициент трансформации:

;

.

Ток вторичной обмотки:

;

А.

Ток первичной обмотки:

;

А.

Типовая (габаритная) мощность трансформатора:

;

Вт.

Коэффициент полезного действия выпрямителя

;

.

Таблица 1 – результаты расчета и моделирования основных параметров выпрямителя

Наименование параметров	Результат расчета выпрямителя	Моделирование выпрямителя
Выпрямленное значение тока нагрузки , A		14,060
Выпрямленное значение напряжения , В
Действующее значение основной гармоники напряжения, В		2,454
Действующее значение основной гармоники ток, А
Коэффициент пульсации	0,004	0,002

Вывод: в данной расчетно-графической работе была выбрана схема вентильной группы выпрямителя; определен тип вентиля, указаны его паспортные данные, расшифрована марка выбранного вентиля по справочным данным; выбрана схема электрического сглаживающего фильтра и рассчитаны его параметры: начерчена схема полученного выпрямителя; построена внешняя характеристика выпрямителя; рассчитаны параметры трансформатора, КПД выпрямителя; проведено моделирование режимов работы в среде Multisim. Коэффициент пульсации при моделировании выпрямителя оказался меньше заданного. Результаты расчёта и моделирования показывают, что полученная схема выпрямителя соответствует заданным параметрам.

Поиск по сайту: