Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсова робота

З курсу "Електрообладнання електричного рухомого складу"

Тема: Вибір силового обладнання для рухомого складу

Зміст

Вступ

1. Класифікація випрямних схем

1.1 Експлуатаційні характеристики випрямлячів

1.2 Основні характеристики випрямних діодів

1.3 Трансформатор джерела живлення

1.4 Однонапівперіодний випрямляч

1.5 Випрямляч з нульовим висновком

1.6 Робота випрямляча з нульовим виводом на індивідуальне навантаження

1.7 Робота випрямляча на активно-ємнісне навантаження

2. Згладжувальні фільтри

2.1 Основні поняття про фільтр, що згладжує

2.2 Ємнісний фільтр

3. Розрахунок трансформатора джерела живлення

3.1 Режими роботи трансформатора

3.2 Визначення параметрів трансформатора

4. Розрахунок дроселя фільтра

4.1 Режим роботи дроселя

5. Варіанти завдань курсових

Список джерел літератури

діод трансформатор випрямляч фільтр

Вступ

У сучасних бортових системах електропостачання електрорухомого складу широко використовуються напівпровідникові пристрої, які забезпечують перетворення електричної енергії контактної мережі високої напруги в електричну енергію низької напруги для живлення допоміжної електроапаратури: пристроїв управління, сигналізації, зв'язку.

Стосовно електрорухомого складу змінної напруги: джерелом живлення бортової системи електропостачання є одна з обмоток вторинної обмотки високовольтного тягового трансформатора, на виході якої формується однофазна напруга 380 У або 220 У промислової частоти 50 Гц. Ця напруга змінюється перетворювачами, як по величині, так і по роду струму, тобто з напруги змінного струму 220(380) У перетворюється в напругу постійного струму від 2 У до 50 У. Причому, для живлення апаратури сигналізації, зв'язку та мікропроцесорних пристроїв системи управління електровозом необхідна висока якість і стабільність живлячої напруги постійного струму.

Найбільш простими схемами для випрямлячів - стабілізаторів напруги є схеми на основі некерованих однофазних випрямлячів: однонапівперіодного випрямляча з нульовим виводом та мостового з вихідним стабілізатором напруги. На роботові цих схем суттєвий вплив лагодити вид навантаження: активне, індуктивне, ємнісне. На якість випрямленої напруги впливає як схема вихідного зглагоджувального фільтру, так і тип фільтру: активний чи пасивний. Схеми пасивного фільтра будуються, як правило, на основі одноємнісних RC- та LC-Фільтрів. Щодо стабілізаційних властивостей, те найкращі характеристики стабілізованої напруги можна одержати при використанні компенсаційних схем з підсилюючим елементом.

У процесі виконання даної курсової роботи студент винний закріпити знання, щодо малопотужних випрямлячів - стабілізаторів напруги, одержані їм раніше при вивченні дисципліни „Електроніка й мікросхемотехніка" та „Тягові статичні перетворювачі", та здобути нові навики по розрахунку та прочитуванню схем напівпровідникової електроніки, стосовно їх використання на електрорухомому складі змінного струму.

1. Класифікація випрямних схем

Джерело живлення функціонально складається з (див. мал. 1): вхідного трансформатора, необхідного для узгодження величин напруги живильної мережі й напруги на навантаженні джерела; випрямляча, що перетворює змінну напругу в постійну й фільтра, що згладжує, що забезпечує необхідну величину пульсацій напруги на навантаженні.

При необхідності джерело живлення може додатково містити стабілізатор постійної напруги.

Джерело живлення характеризується потужністю, що віддається в навантаження P_н коефіцієнтом пульсацій К_n, коефіцієнтом стабілізації к_ст і вигідним опором R_вых

По вихідній потужності джерела вторинного живлення підрозділяють на мікропотужні (P_н I Вт), малої потужності (P_н = I 10 Вт), середньої потужності (P_н = 10 100 Вт), підвищеної потужності (P_н = 10 1000 Вт) і великої потужності (Р_н > 1000 Вт).

Вхідні до складу джерел живлення випрямні схеми класифікуються по ряду ознак. Залежно від числа фаз живлячої напруги розрізняють схеми однофазного й трифазного живлення. Незалежно від потужності випрямлячів всі схеми ділять на однотактні й двотактні. До однотактних відносять схеми, у яких по вторинних обмотках трансформатора струм протікає один раз за період напруги живильної мережі. Відношення частоти пульсацій випрямленої напруги m до частоти мережі в однотактних схемах дорівнює числу фаз вторинної обмотки трансформатора. У таких схемах, крім найпростішого однофазного однонапівперіодного випрямляча (мал.2а) обов'язково виводиться нульова точка трансформатора. Таким чином, однотактні схеми - це схеми з нульовим виводом (мал. 2, б).

До двотактного відносять схеми, у яких з кожній фазі вторинної обмотки трансформатора струм протікає двічі за один період, притім в, протилежних напрямках . Кратність пульсацій випрямленої напруги в таких схемах у два рази більше, ніж число фаз вторинної обмотки трансформатора (мал. 2, в).

Схеми однофазних випрямлячів класифікують також по числу пульсацій за період живлячої напруги в кривій напруги, що випрямляється. Розрізняють схеми однопульсні (мал. 2, а) і двопульсні

Структурна схема джерела живлення

Мал.1

Tр- Трансформатор; В- випрямляч; Ф- фільтр, що згладжує;С- стабілізатор

Схеми однофазних випрямлячів

(мал. 3, б, в).

Залежно від призначення випрямлячі можуть бути керованими ( з-регулюванням випрямленого напруги) і некеровані.

1.1 Експлуатаційні характеристики випрямлячів

Основними величинами, що характеризують експлуатаційні властивості випрямлячів є:

середнє значення випрямленої напруги й струму U_d, I_d;

Коефіцієнт корисної дії ;

зовнішня характеристика, що представляє залежність напруги на виході від струму навантаження U_d =f(I_d);

Коефіцієнт пульсацій, що представляє відношення амплітуди даної гармоніки випрямленої напруги (струму) до середнього значення випрямленої напруги (струму)

1.2. 0сновні характеристики випрямних діодів

Вольт-амперна характеристика випрямного діода (мал. 3) містить дві галузі. Пряма галузь використовується для визначення номінальної величини прямого струму, а також для визначення втрат у діоді.

По зворотній галузі визначають вентильну міцність діода, тому що максимальне у зворотна напруга, що. можна прикладати до діода, обмежено пробивною напругою.

По вольт-амперній характеристиці напівпровідникового. приладу можна визначити наступні статичні параметри:

Номінальний (прямий) струм I_PAV - середнє значення струму, що проходить через відкритий діод і забезпечує припустиме його нагрівання при номінальних умовах охолодження;

Номінальне пряме спадання напруги U_F - середнє значення спадання напруги при номінальному струмі I_PAV ( цей параметр використовується для підбору паралельно включених діодів);

Номінальна зворотна напруга U_R- припустима робоча напруга діода, величина якого, становить 0,5U_BR (цей параметр використовується для підбора послідовно включених діодів);

Пробивна напруга U_BR, що відповідає загину зворотної галузі вольт-амперної характеристики, після перевищення якого значно зростає зворотній струм I_R і відбувається пробій діода.

Диференціальний опір R_d яке визначається нахилом прямої галузі в її лінійній частині

Зворотній струм I_R, що характеризує втрати в діоді у зворотному напрямку.

1.3 Трансформатор джерела живлення

За допомогою трансформатора виконується перетворення величини вхідної напруги, електричний поділ вхідної й вихідної частини - джерела харчування, перетворення числа фаз системи напруг. Режими роботи трансформатора разом з випрямлячем відрізняється від звичайних режимів роботи трансформатора при лінійному навантаженні. Це зумовлено з одного боку, характером еквівалентного навантаження для трансформатора яка в перетворювачах електричного струму нелінійна. З іншого боку, можливі режими роботи трансформатора зі змушеним намагнічуванням сердечника.

Істотний вплив на характер електромагнітних процесів у випрямлячі роблять магнітні потоки розсіювання в трансформаторі. Характер розподілу магнітних потоків розсіювання залежить від конструктивних особливостей трансформатора - від форми магнітопроводу, типу й пристрою обмоток, взаємного розташування обмоток відносно один одного. Потоки розсіювання враховуються одним з головних параметрів трансформатора -Xa який називають індуктивним опором обмоток, розташованих на одному стрижні. Другим важливим параметром трансформатора є R_a - активний опір обмоток, розташованих на одному стрижні магнітопроводу. Особливості розрахунку трансформатора випрямлячів різної потужності залежать від співвідношення між параметрами X_a і R_a . У перетворювачах малої потужності (особливо низьковольтних ) індуктивний опір X_a обмоток трансформатора значно менше активного опору R_a (X_a / R_a 0,3). Тому при роботі таких перетворювачів потоками розсіювання зневажають.

Для трансформаторів великої потужності X_a >> R_a (X_a / R_a >7...8) потоки розсіювання впливають на характер електромагнітного процесу, тому при розрахунку зневажають величиною R_a . У трансформаторах випрямлячів середньої потужності X_a і R_a зіставленні, тому необхідно враховувати їх обоє.

По розташуванню обмоток на сердечнику для випрямлячів застосовуються два типи трансформаторів.

Мал.3 Вольт-амперна характеристика діода



Мал.4 Еквівалентні схеми випрямлячів

До першого типу відносять трансформатори, у вторинних обмотках яких за повний період струм протікає один раз і тільки в одному напрямку. Вторинні обмотки, таких трансформаторів включаються послідовно з випрямними діодами (мал. 2, а), тому струм в обмотках містить постійну складову. До другого типу відносять трансформатори, в яких у вторинній обмотці струм протікає двічі за період, причому за кожний напівперіод у протилежному напрямку (мал. 2; в). Такі трансформатори не мають змушеного постійного підмагнічування магнітопроводу.

В еквівалентній схемі трансформатора випрямляча для заміни індуктивного зв'язку між обмотками еквівалентним електричним зв'язком звичайно первинну обмотку із числом витків W₁ приводять до вторинної обмотки W₂. Це пояснюється тим, що заданими параметрами при розрахунку випрямляча є напругу U_d та струм навантаження I_d,, що підключається до вторинної обмотки трансформатора. Для однофазного двообмоткового трансформатора параметри наведеної первинної обмотки визначаються наступними залежностями:

R₁ⁱ=n²R₁

L_1зⁱ =n²L_1з

де n=W₂/W₁

коефіцієнт трансформації.

Еквівалентна схема однофазного трансформатора зображена на мал. 4, а. У правильно сконструйованих трансформаторів струм намагнічування I значно менше струму навантаження I_d, тому еквівалентну схему можна спростити виключенням індуктивності L (мал. 3, б).

1.4 Однонапівперіодний випрямляч

Розглянемо роботу однонапівперіодного випрямляча (мал. 2, а), навантаженого на активний опір без обліку індуктивності розсіювання трансформатора. На мал. 5 зображено еквівалентну схему випрямляча для випадку, коли втрати в первинній обмотці трансформатора дорівнюють нулю (Uⁱ₁= n₁= E₂ ).

Під дією синусоїдальної ЭДС вторинної обмотки Е₂=Е_msin , струм у ланцюзі навантаження протікає тільки в плині тих напів періодів, коли анод діода VD має позитивний потенціал щодо катода. Відповідно до тимчасових діаграм зображеним на мал. 5, діод VD пропускає струм на першому напів періоді ( ). На другому напів періоді до діода прикладається негативна напруга й тому струм у навантаженні дорівнює нулю. Миттєве значення випрямленого напруги на інтервалі провідності діода дорівнює



Мал.5 Однонапівперіодний випрямляч

U_m=(E_mR_d/R_d+R_a)sin

Співмножник

враховує падіння частини напруги вторинної обмотки трансформатора на опорі анодного ланцюга R_d

Середнє значення випрямленої напруги

(1.2)

де Е_m - амплітудне значення ЭДС вторинної обмотки трансформатора.

Середнє значення, випрямленого струму навантаження (а також струму діода)

Амплітудне значення струму навантаження (струму діода). Діюче значення струму діода

(1.4)

Максимальна зворотна напруга, що прикладається до діода, згідно, мал. q, дорівнює амплітудному значенню ЭДС вторинної обмотки

( 1.5)

Основна гармоніка пульсацій випрямленого напруги дорівнює частоті живильної мережі. Для зручності обчислення амплітуди основної гармоніки пульсацій сполучимо початок координат з моментом часу, де миттєве значення випрямленї напруги досягає максимального значення (див. мал. 5, в). Тоді миттєве значення випрямленї напруги можна представляти як косинусоїдальну функцію в межах

(1,6)

Тому що U парна функція, то при розкладанні в ряд Фур'є залишаться, тільки косинусоїдальні члени. Амплітуда першої (основної гармоніки напруги дорівнює)

(1.7 )

Коефіцієнт пульсацій випрямленого напруги по першій гармоніці

(1.8)

Діюче значення струму вторинної обмотки трансформатора

(1.9)

Діюче значення ЭДС вторинної обмотки

(1.10)

Розрахункова потужність вторинної обмотки трансформатора

(1.11)

де P_d=U_dI_d- потужність постійної складової випрямленої напруги.

Діюче значення струму в первинній обмотці трансформатора визначимо з рівняння магнітної рівноваги трансформатора на підставі схеми заміщення, зображеної на мал. (4, б) і за умови, що постійна складова струму навантаження в первинну обмотку не трансформується. На підставі цього рівняння магнітної рівноваги має вигляд

(1.12)

Миттєве значення струму первинної обмотки

(1,13)

де I_d - змінна складова випрямленого струму (див. мал. 6. Б)

З отриманого виразу потрібно, аби діаграма струму первинної обмотки трансформатора подібна до діаграми вторинного струму, якщо з нього виключити постійну складову I_d.

Діюче значення струму первинної обмотки трансформатора

Розрахункова потужність первинної обмотки

( 1.14)

розрахункова потужність трансформатора

P_T= (1.15 )

1.5 Випрямляч c нульовим висновком

Еквівалентна схема випрямляча, а також тимчасові діаграми струмів і напруг без обліку індуктивності розсіювання трансформатора зображені на малюнку 6. Випрямляч із нульовим виводом по суті є двофазним, тому що вторинна обмотка трансформатора з нульовою точкою створює дві ЭДС Е₁ і Е₂ рівні між собою, але протилежні по напрямку. Діоди VDI і VD2 пропускають струм по черзі. На першому напів періоді позитивний потенціал на аноді має діод VD1, тому струм проходить через цей діод, опір навантаження й половину обмотки трансформатора з ЭДС Е₁ . На другому напів періоді струм проводить діод VD2, струм навантаження проходить у тім же напрямку, що й у перший напів період. Таким чином на відміну від однонапівперіодного випрямляча, у даній схемі струм проходить по навантаженню протягом обох напів періодів змінного струму, але кожна з половин вторинної обмотки трансформатора навантажена цим струмом протягом напів періоду. У результаті зустрічного напрямку сил, що намагнічують, постійних складових струмів вторинних напів обмоток у сердечнику трансформатора немає змушеного намагнічування. Аналіз електромагнітних процесів здійснюється так, як і для однонапів періодного випрямляча.

Середнє значення випрямленої напруги

(1.17)

Середнє значення випрямленого струму

I_d= (1.18)

Середнє значення струму діода

(1.19 )

Діюче значення струму діода

(1,20)

Однофазний випрямляч із нульовим виводом

Максимальна зворотня напруга, що прикладається до діода, згідно мал. 6., дорівнює

(1,21)

Основна гармоніка пульсацій випрямленої , напруги дорівнює подвоєній частоті живильної мережі. Амплітуда основної гармоніки дорівнює

(1,22)

Коефіцієнт пульсацій по основній гармоніці випрямленої напруги

(1,23)

Діюче значення струму у вторинній обмотці трансформатора

( 1,24)

Діюче значення ЭДС вторинної обмотки

(1,25)

Розрахункова потужність вторинної обмотки трансформатора

 (1,26)

Діюче значення струму в первинній обмотці

(1,27)

Розрахункова потужність первинної обмотки

(1,28)

У вторинній обмотці із за наявності діодів струм не синусоїдальний, що викликає появу потужності перекручувань. У первинній обмотці трансформатора струм синусоїдальний, тому P₂ > P₁.

Розрахункова потужність трансформатора

(1.29)

Для розглянутого випрямляча необхідно проектувати спеціальний трансформатор з різними потужностями обмоток.

Часто, особливо в малопотужних випрямлячах застосовують стандартний трансформатор у якому S₁=S₂=S_T. У таких випадках теплова потужність застосовуваного трансформатора повинна бути не менше теплової потужності знайденої по формулі(1,28). При цьому вторинна обмотка буде турбувати з перевантаженням, а первинна з недовантаженням. Тепловий режим трансформатора буде близький до номінального.

1.7Мостова схема випрямляча

Мостова схема складається із трансформатора й діодів VD-I - 7D4 (див. мал. 2,д). Еквівалентна схема випрямляча, епюри напруг і струмів зображені не, мал. 7.

Вторинна обмотка трансформатора з ЕДС Е₂ підключена до однієї діагоналі мосту, а навантаження приєднане до іншої.

Сполука анодів діодів VD3 - VD4 утворять анодну групу, а сполука катодів діода VDI - УД5 - катодну групу. У мостовій схемі діоди пропускають струм попарно: VD1 - VD4 і VD2 - VD3. Струм пропускає та пара діодів, потенціали анодів яких вище потенціалів катодів. Так на першому напівперіоді струм пропускають діоди VDI - VD4, а на другому напівперіоді діоди VD2 - VD3.

Напруга на навантаженні менше ЭДС Е₂ на величину спадання напруги в обмотці трансформатора й двох послідовно включених діодів. Середнє значення випрямленої напруги U_d і струму I_d, а також середнє I_db і діюче I_b значення струмів діодів такі ж, як і в схемі з нульовим виводом. Їхня величина обчислюється по формулі (I.I7), (11.18) і (I.I9), (1.20).

Зворотні напруги на діоді менше ЭДС Е₂ на величину падінь у вторинній обмотці трансформатора й включеному діоді. Найбільше значення зворотна напруга досягає в режимі холостого ходу.

U_обр.max=E_2max (1.30)

У вторинній обмотці, струм протікає двічі за період і при активному навантаженні має форму синусоїди. Змушене намагнічування сердечника трансформатора відсутній. Струм у первинній обмотці трансформатора також синусоїдальний.

Діюче значення струму вторинної обмотки трансформатора

I_2b = I,III_d. (I.3I)

(1.32 )

У порівнянні з попередніми схемами в мостовій схемі випрямляча коефіцієнт використання трансформатора вище , а максимальна зворотна напруга на діодах менше

P₁=P₂=P_T=1.23P_d (1,33)

При використанні трансформатора з відводом від середнього виводу вторинної обмотки (нульовий вивід) у мостовому випрямлячі можна одержати два значення випрямленого напруги

Мостова схема випрямляча є найбільш перспективною для застосування в однофазних джерелах харчування в порівнянні з іншими схемами.

1.6 Робота випрямляча з нульовим виводом на індивідуальне навантаження

Залежно від схеми фільтра встановлюваного на виході випрямляча розрізняють його навантаження з активною, індуктивною або ємнісною реакцією. Робота різних схем однофазних випрямлячів на активне навантаження розглянута в параграфах 1.5 - 1.7. j

Якщо фільтр, що згладжує, у вхідному ланцюзі містить конденсатор, підключений паралельно до виходу випрямляча, то еквівалентне навантаження має ємнісну реакцію. Коли вхідний ланцюг фільтра містить індуктивність, то еквівалентне навантаження має індуктивну реакцію.

Процеси в схемі випрямляча при активно-індуктивному навантаженні розглянемо за допомогою тимчасових діаграм, зображених на мал.8,де для порівняння пунктиром показані криві, що відповідають режиму чисто активного навантаження. Тут так само, як і в попередньому випадку, режим роботи діодів представляємося напругою U₂ вторинних обмоток трансформатора. Відмінність полягає в тім, що внаслідок впливу індуктивності струм I_d у ланцюзі навантаження виходить згладженим. Під дією індуктивності струм I_d не спадає до нуля при нульових значеннях напруги U_d. Оскільки струм в індуктивності відстає по фазі від напруги, максимуми струму I_d випливають із деякою затримкою в часі щодо максимумів напруги U_d. Форма кривих струму й напруги в навантаженні R_н, однакові. Якщо активний опір дроселя прийняти рівним нулю, тс середнє значення напруги на виході випрямляча й навантаженню рівні (U_d=U_dн) При збільшенні індуктивності дроселя L його злагоджувальна дія підвищується й пульсації в кривій U_d зменшуються. У припущенні L змінна складова U_d буде повністю прикладена до дроселя ,а на навантаженні буде діяти тільки постійна складова U_dн. Зміна форми кривій I_d у порівнянні з випадком чисто активного навантаження приводить до зміни форми струмів випрямляча I_d, I₂ та I₁. Форма струмів діодів близька до прямокутного. Їхня амплітуда дорівнює

а середнє значення

Аналогічно анодним струмам (струмам вторинних обмоток трансформатора) перетерплює зміна й первинний струм .

Його форма наближається до форми двополярних прямокутних імпульсів з амплітудою

 (1.36)

Прийнявши при активно-індуктивній. навантаженню, форму струмів та прямокутний, запишемо вираження для діючих значень I

(1.37)

1.7 Робота випрямляча на активно-ємнісне навантаження

Активно ємнісне навантаження випрямляча створюється при використанні конденсатора Із для згладжування випрямленої напруги.

Включення конденсатора паралельно навантаженню змінює режим роботи випрямляча в порівнянні з роботою при чисто активній і активно-індуктивному навантаженню. Поводження схеми, зумовлене процесами заряду й розряду конденсатора, характеризується імпульсним режимом її роботи.

Стан діодів так само, як і в попередніх випадках роботи випрямляча: визначається напругами . Відмінною рисою є те, що для відмикання діодів недостатньо тільки зміни полярності напруг на вторинних напів обмотках трансформатора. Необхідно, щоб зазначені напруги перевищили напругу на конденсаторі C, що визначає потенціал катодів діодів VDI і VD2 і вихідна напруга . Нехай на інтервалі 0-0- >| |. На цьому інтервалі обидва діоди закриті. Діод VD2 замкнений, оскільки до нього прикладене зворотна напруга.

Діод VD1 замкнений, внаслідок того, що напруга його катода щодо нульової крапки, обумовленої напругою ,перевищує напруга анода. На інтервалі 0 - навантаження відділене від випрямляча і її живлення здійснюється від конденсатора С, що розряджається на неї з постійною часу.

По мірі наближення до моменту часу напруга збільшується, прагнучи до напруги конденсатора. На етапі - здійснюється заряд конденсатора від вторинної обмотки трансформатора. Зарядний струм конденсатора, струм, що протікає в обмотках трансформатора та діодах, та вигляд імпульсу.

Залежності для розрахунку випрямляча

2. Злагоджувальні фільтри

2.1 Основні поняття про фільтр, що згладжує

Фільтри, що згладжують, застосовуються для злагоджування пульсацій випрямленої напруги до припустимого рівня.

Оцінка властивостей, що згладжують, фільтра виробляється по величині коефіцієнта згладжування

(2.1)

- коефіцієнт пульсацій на вході фільтра для q-ї гармоніки

- коефіцієнт пульсацій на виході для q-ї гармоніки

Звичайно коефіцієнт пульсацій визначають по тій же гармоніці. Підставивши у формулу (2.1) значення коефіцієнта пульсацій по основній гармоніці , одержимо .

де ,Ud - амплітудне значення основної гармоніки на вході фільтра;

- амплітудне значення основної гармоніки на виході

- постійна складова напруги на вході фільтра;_t

Ud - постійна складова напруги на виході фільтра.

Відношення називають коефіцієнтом передачі фільтром постійної складової випрямленої напруги, що характеризує втрату напруги у фільтрі. Відношення фільтрації, показує в скільки разів амплітуда пульсацій на виході фільтра зменшена па порівнянню з її значенням на вході.

Величина коефіцієнта передачі для фільтрів випрямлячів великий | потужності 0,9, малої потужності X 0,91...0,95, для фільтрів без втрат - = I. Зневажаючи втратами у фільтрі, коефіцієнт згладжування дорівнюють коефіцієнту фільтрації:

Величина коефіцієнта пульсацій на навантаженні визначається умовами, експлуатації й для різних споживачів різна.

При виборі фільтра, що згладжує, крім забезпечення необхідної величини коефіцієнта згладжування необхідно враховувати його вплив на електромагнітні процеси випрямляча. Так, наприклад, у потужних випрямлячах не рекомендується використовувати фільтри з ємнісним вхідним званому, тому що вони погіршують форму струмів у діодах і обмотках трансформатора, що приводить до росту втрат у них і підвищенню установленої потужності, а також погіршенню гармонійної сполуки струму живильної мережі. I

Щоб не спотворювався режим роботи навантаження джерела харчування, необхідно передбачати малий вихідний опір фільтра, що у комплексній формі для основної гармоніки пульсацій визначається

2.2 Ємнісний фільтр

Для малопотужних випрямлячів найпростішим фільтром є конденсатор, підключений паралельно навантаженню (мал. 11, а).

Якщо опір навантаження значно більше ємнісного опору конденсатора для основної гармоніки, то можна вважати, що змінна складова струму діода дорівнює току конденсатора, а постійна складова - струму навантаження. Струм у діоді однонапівперіодного випрямляча визначається згідно з методикою, застосованої до розрахунку однонапівперіодного випрямляча з ємнісним навантаженням і викладена в розділі 1.9 .

Принципи побудови стабілізаторів напруги

Багато споживачів електричної енергії постійно струму висувають вимогу до незмінності вихідної напруги до впливу дестабілізуючих факторів. У ролі дестабілізуючих факторів можуть бути коливання напруги живильної мережі, зміни частоти живлячої напруги, величини навантаження, температури навколишнього середовища й ін.

Для підтримки сталості напруги на навантаженні застосовують стабілізатори. За принципом побудови стабілізатори діляться на параметричні й компенсаційні. Основною частиною параметричного стабілізатора є нелінійний елемент, у якого V = соnst при зміні струму через нього в широких межах.

У компенсаційних стабілізаторах передбачається наявність вимірювального елемента, у якому відбувається порівняння вихідної напруги з еталонним. Результат порівняння через підсилювач впливає на регулюючу вихідну напругу елемент, тобто являє собою замкнуту систему автоматичного регулювання. Ступінь точності підтримки напруги на навантаженні характеризується коефіцієнтом стабілізації напруги на вході й виході стабілізатора.

3. Розрахунок трансформатора джерела живлення

3.1 Режими роботи трансформатора

Конструкція трансформатора джерела живлення визначається його потужністю. Вихідна потужність трансформатора визначається вторинною напругою й струмом навантаження. Виходячи з величини вихідної потужності, напруг первинної й вторинної обмоток у результаті розрахунку трансформатора повинен бути отриманий функціональний зв'язок між параметрами сердечника й параметрами обмоток з урахуванням втрат.

Розміри магнітопроводу трансформатора, і його типова

Значення коефіцієнта к_ст залежно від товщини пластин наведені в табл.

Коефіцієнт к_ст залежить від марки проводу Е його діаметра й технології намотування й приймає значення від 0,15 для проводу ПЭВ-2 при Р_ = ,10 В*А до 0,37 до Р_т= 1000 + 5000 В*А.

З формули (4.1) треба, що зі збільшенням величини індукції В разміри трансформатора зменшуються. Однак якщо значення В обрані за коліном кривої намагнічування в трансформаторі різко зростають втрати в сталі й збільшується струм холостого ходу. Втрати в сталі залежать від марки трансформаторної сталі, пропорційно квадрату індукції В, зростають зі збільшенням товщини пластин і частоти мережі.

3.2 Визначення параметрів трансформатора

Значення коефіцієнта нещільності

4. Розрахунок дроселя фільтра

4.1 Режим роботи дроселя

Дросель, що згладжує, працює з постійним підмагнічуванням, що викликає постійну складову магнітної індукції . У такому дроселі величина тимчасової складової магнітної індукції В_mах істотно менше постійної складової. У дроселях, що згладжують, величина індукції в сердечнику й може становити від до 0,5 Тл.

Малі значення В_mах у дроселях у порівнянні із трансформаторами приводять до менших втрат на вихрові струми. Тому для дроселів товщина, аркуша сердечника може бути більше, ніж у трансформатора.

У дроселях для частоти основної гармоніки пульсацій у діапазоні 50 300 Гц застосовують сталь товщиною А = 0,35 мм. При частота. 300 Гц і вище застосовують сталь товщиною А = 0,2 мм і менше.

Сердечник дроселя, що згладжує, має немагнітний зазор. Індуктивність дроселя з урахуванням немагнітного зазору

Для одержання більших значень індуктивності дроселя необхідно щоб матеріал сердечника володів у сильному магнітному полі високою диференціальною магнітною проникністю

При високій індукції насичення В_п магнітопроводу можна зробити дросель із малим оптимальним зазором, у результаті чого зростає \Xq, зменшується обсяг сталі V_Qm і його маса. Найбільш підходящим матеріалом для магнітопроводу є сталі марки Э310-Э340.

5. Варіанти завдань курсової роботи

Вихідні дані для виконання курсової роботи наведені в табл. 6.1, у якій:

- номінальна напруга живильної мережі;

- відхилення напруги живильної мережі від номінального;

- припустиме значення відхилення напруги на виході. джерела;

- струм навантаження.

У відповідності до варіанту завдання на розробку, зумовленого викладачем, студент вибирає схему випрямляча, що згладжує фільтра, стабілізатора й виконує їхній розрахунок.

Список джерел літератури

1. Забродін Ю.С. „Промислова електроніка", Вища школа, Москва, 1982 -496 с.

2. Сенько В.І. ,Панасенко М.В., Сенько Є.В. та інші, „Електроніка й мікросхемотехніка" , Том 1,"Елементна база електронних пристроїв" , Підручник, Київ ,Обереги 2000 -300 с.

3. Сенько В.І., Панасенко М.В., Сенько Є.В. та інші, „електроніка й мікросхемотехніка" , Том 2 „Аналогові та імпульсні пристрої ", Підручник, Харків, Фоліо, 2002 - 510 с.

4. Гончарів Ю.П., Панасенко М.В., Семеняк О.І., Хмиз М.В., „Статичні перетворювачі тягового рухомого складу" , Навчальний посібник, Харків, НТУ"ХПІ" , 2006-200 с.

5. Векслер Г.С. „Розрахунок пристроїв, що живляться електричним струмом", Техніка,тКиїв,1978.

6. Лавриненко В.Ю. "Довідник з напівпровідникових приладів", Техніка, Київ, 1980.

7. Перельман Б.Л. „Транзистори для апаратури широкого застосування", Радіо та зв'язок-М. ,1981.

8. Кучинський Г.С. „Електричні конденсатори та конденсаторні установки", Енергоатоміздат - М., 1987.

Размещено на Allbest.ru