Выпрямитель расчет силовая электроника. Выпрямитель.. По дисциплине Электроника. Силовая электроника Расчет выпрямителя
 Скачать 170.84 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФГБОУ ВО "Нижневартовский государственный университет" Факультет экологии и инжиниринга Кафедра энергетики По дисциплине: «Электроника. Силовая электроника» Расчет выпрямителя Выполнил: Пудваль Н.А. Группа: 2803 Проверил: Малышева Н.Н. Нижневартовск 2020 г. Задание Цель работы: расчет выпрямителя для питания промышленной установки. В качестве исходных данных используются номинальное значение выпрямленного напряжения Ud н и выпрямленного тока Id н, номинальное напряжение питающей сети U1 и его частота f1, значение коэффициента пульсаций kп.вых. Общие требования: напряжение сети Uс= 220 В, частота сети fс= 50 Гц. Остальные исходные данные выбираются по своему варианту из табл. прил. 1. В процессе выполнения задания необходимо: 1) выбрать схему выпрямителя и фильтра; 2) рассчитать режимы работы элементов; 3) определить тип вентиля, параметры трансформатора; 4) рассчитать значения элементов сглаживающего фильтра; 5) построить внешнюю характеристику выпрямителя. Исходные данные:
РАСЧЕТ ВЫПРЯМИТЕЛЯ. Краткие теоретические сведения. В  ыпрямитель – устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения в постоянное. В зависимости от числа фаз переменного напряжения различают однофазные и многофазные (обычно трехфазные) выпрямители. Структурная схема выпрямителя приведена на рис. Рис. 1. Структурная схема выпрямителя Выпрямитель содержит трансформатор Т, необходимый для преобразования напряжения сети Uc до величины U2, определяемой требованиями нагрузки; вентильную группу В, которая обеспечивает одностороннее протекание тока в цепи нагрузки, в результате чего переменное напряжение U2 преобразуется в пульсирующее; фильтр Ф, передающий на выход схемы постоянную составляющую напряжения и сглаживающий пульсации напряжения. Выпрямитель может быть дополнен схемой стабилизации, подключаемой к выходу фильтра и предназначенной для поддержания напряжения на нагрузке неизменным при изменении напряжения U2 на трансформаторе. Выбор схемы выпрямителя Определим сопротивление нагрузки:  Выпрямительная мощность:  При больших мощностях, свыше 10 кВт, целесообразно использовать мостовую схему выпрямителя (схему Ларионова) (рис.2). Диаграмма токов и напряжений показана на (рис.3).
Таблица 1 Параметры типовых выпрямительных схем при активной нагрузке
Таблица 2 Параметры схем выпрямления
Выбор вентилей. Для выбранной схемы определим средний ток через диод:  Ориентировочное значение обратного напряжения на вентиле Uобр m> 1,045 Ud н. Принимаем: Uобр m = 1,1·1,045·Ud н; Uобр m = 1,1·1,045·1700 = 1954,14 В. По справочным данным выбираем тип вентиля из таблицы прил. 2. В данном случае подходит диод типа Д246Б, который имеет следующие параметры: номинальный прямой ток Iaн=2 А; прямое падение напряжение Ua=1,5 В; Uобр.доп=400 В; среднее значение обратного тока Iобр=3 мА.  Рис. 4. Вентильное плечо Рассчитаем значение выравнивающих сопротивлений: Rш= (0,1,...,0,2)·Rобр, где   Выбираем Rш=0,15·Rобр; Rш = 0,15· 133,3= 19,99 кОм. 1.4 Выбор и расчет схемы фильтра В трехфазных схемах выпрямления средней и большой мощности наиболее целесообразно использовать сглаживающий фильтр с индуктивной реакцией, т. е. начинающийся с дросселя. Необходимый коэффициент сглаживания фильтра с учетом явления коммутации  где k п вх – коэффициент пульсаций на выходе вентильной группы. Для трехфазной схемы выпрямления с нулевым выводом kп = 0,057. Тогда коэффициент сглаживания S = 1,5   = 17,1.Поскольку значение коэффициента сглаживания несущественно, выбираем простейший однофазный L-фильтр для схемы Ларионова частота основной гармоники fо.г = 300 Гц . Тогда индуктивность дросселя: Lф=  =1,713 Гн.Расчет параметров выпрямителя. Прямое сопротивление вентиля:  Коэффициенты для значений сопротивлений дросселя и трансформатора определяются по графикам рис.13 в зависимости от мощности выпрямителя: Rт = 0,037·Rн = 0,03·188,88 = 5,666 Ом; rдр = 0,038·Rн = 0,038·188,88 = 7,177 Ом. Индуктивное сопротивление рассеивания обмотки трансформатора: xs=0,04  =3,96 Ом.Напряжение холостого хода : Udх.х =Ud + Id(ra+Rт+rдр+(xs m)/2 )Udх.х= 1700+ 9 (6 0,75  5,666 + 7,177 +  ) = 2011,09 В.Параметры трансформатора (с учетом выбранной схемы): – напряжение на вторичной обмотке U2= 0,43 · Ud х.х = 0,43 · 2011,09= 864,76 В; – коэффициент трансформации: k=U1/U2=1700/864,76=1,96 – ток вторичной обмотки: I2= 0,82 · Idн = 0,82·9 = 7,38 А; – ток первичной обмотки: I1=I2/k = 7,38/1,96 =3,76 A; – типовая (габаритная) мощность трансформатора: Sтр = 1,045· Pd = 1,045·15300 = 15988,5 Вт. Проверим нагрузочную способность, определив максимальное значение обратного напряжения: Uобр m= 1,045· Ud хх = 1,045·2011,09=2101,58 А. Uобр m <6Uобр доп ; Uобр доп = 6·400 = 2400 В. Следовательно, тип вентилей и схема их включения выбраны правильно. Внешнюю характеристику выпрямителя (рис.3) Ud= f (Id), которая представляет собой прямую линию, строим по двум точкам: точке холостого хода (Ud= Ud х.х , Id= 0) и точке номинальной нагрузки (Ud= Ud н, Id = Id н).  Рис.5. Внешняя характеристика выпрямителя. Литература 1. Руденко В.С., Сенько В.И., Чиженко И.М. -- 2-е изд., пере раб. и доп. -- Вища школа. Головное изд-во, 1983. -- 431с. 2. В.Е. Китаев, А.А. Бокуеяев. -- Расчет источников электропитания устройств связи. -- М.: Связь, 1979. --216с. 4. Белопольский И.И. и др. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности. - М.; Энергия, 1973. - 400 с. 5. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет /Под ред.С.Д. Додика и Е.И.Гальперина. - М; Сов.радио, 1969. - 448 с. 6. Справочник по цифровой схемотехнике / В.И. Зубчук, В.П. Сигорский, А.Н. Шкурко. -- К.: Техника, 1990. -- 448 с. |
Рис.2. Трехфазный мостовой выпрямитель