Расчет выпрямителя напряжения

Выбор схемы выпрямления. Основные параметры схем при работе на индуктивную нагрузку. Расчет силового трансформатора: потери мощности на сопротивлениях обмоток, сопротивление провода первичной обмотки. Проверка теплового режима трансформатора выпрямителя.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 06.08.2013
Размер файла 372,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

12

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Задание на расчет выпрямителя напряжения

Выбрать схему выпрямителя источника питания, начертить ее, определить требования к изделиям, входящим в его состав, а также рассчитать данные для проектирования трансформатора.

Источник питания работает от сети с напряжением, U1, с частотой, fс, изменения напряжения возможны в пределах бmin и бmax ; выходное напряжение Uo; максимальный и минимальный ток нагрузки Io, Iomin,; мощность Ро заданы в таблице1

Таблица 1

Вариант

U1,В

fс,Гц

Uo,В

Io,А

Iomin,А

бmin = бmax

Ро,ВА

0

220

50

30

0,6

0,1

0,1

18

1.1 Выбор схемы выпрямления

Выбираем двухполупериодную схему со средней точкой (рисунок 1), которая может работать на любой вид нагрузки. Она нашла широкое применение для получения низких выходных напряжений при больших токах нагрузки. Схема применяется на выходные мощности менее нескольких сотен ватт. Основные преимущества схемы следующие: частота пульсации выше, чем в однополупериодной схеме; минимальное число вентилей; возможность использования вентилей с общим катодом или общим анодом; возможность применения общего радиатора без изоляции вентилей; отсутствие вынужденного намагничивания; высокий КПД. Недостатками схемы являются: худшее использование трансформатора по сравнению с мостовой схемой и схемой удвоения напряжения; высокое обратное напряжение. Для двухполупериодной схемы т =2

Рисунок 1

1.2 Расчет выпрямителя с активно-индуктивной нагрузкой

Определяем параметры вентилей

Uоmax = U0(1+amax)

Uоmax=30Ч (l+0,l) = 33 В.

Из таблицы 2 определяем:

Таблица 2.Основные параметры схем при работе на индуктивную нагрузку

Схема выпрямления

Kп1

1,11

3,14

0,5

1

0,707

0,707

1

1,57

1,11

1,34

0,67

2

Uo6p=3,14 Uоmax

Uo6p=3,14*33=103,6 В;

Iпр ср = Iо /2

Iпр ср=0,6/2= 0,3 А;

I пр=0,707 Iо =0,707Ч0,6=0,42 A;

STP= 1,34Ро=1,34Ч18=24 ВА.

Из приложения П4 выбираем вентили типа 2Д201Г, у которых

Uo6p=200 В >103,6 В;

Iпрср max = 10 А>0,3 А;

1,57 Iпр ср max = 15,7 А>0,42 A;

Unp = 1,2 В.

Определяем активное сопротивление rтр и индуктивность рассеяния Ls обмоток трансформатора:

rтр= (2.. .2,35) Ч

rтр= 2,35Ч = 3,965 Ом

Ls=(1,2...2) Ч

Ls = 2 Ч=1,394Ч 10-3 Гн

При расчете rтр и Ls было принято В=1,25 Тл; j =1,5 А/мм2;

Плотность тока j и амплитуда магнитной индукции В определяются по габаритной мощности трансформатора STp из графиков на рисунке 2.

Определяем реактивное сопротивление трансформатора

xтр=2рfc Ls.

хтр= 2Ч3,14 Ч50 Ч1,394 Ч10- 3=0,438 Ом.

Определяем выходное напряжение при холостом ходе по

U0хх = U0+ I0 rтр + I0 т2 xтр /2р + UnpNi

U0xx =30+0,6Ч3,965+0,6Ч2Ч0,438=33 В.

Определяем по U0хх , I0 , P0 (табл. 2) параметры трансформатора

U2=E2, I2, I1, S2, S1, STP.

Исходными данными для расчета трансформатора являются:

U1-- номинальное напряжение сети;

U2=E2 -- напряжение вторичной обмотки трансформатора при холостом ходе;

I2, I1-- действующие значения токов вторичной и первичной обмоток;

STP. -- габаритная мощность трансформатора.

U2=E2 =1,11Uoxx

U2= 1,11Ч33=36,63 В;

I2 =0,707 Iо =0,707Ч0,6=0,42 A;

I1 = IоЧU2/U1= 0,6Ч36,63/220= 0,1 A;

S2= 1,57Р0= 1,57Ч18=28 ВA;

S1 = 1,11 Р0= 1,11Ч18=20 ВА;

STP= (S1+S2)/2=(20 +28)/2 =24 ВА.

Определяем напряжение холостого хода выпрямителя при максимальном напряжении сети по (4)

U0хх max = 33(1+0,1)=36,3.

Уточняем Uобр =3,14 Uохх max

Uобр =3,14Ч36,3=114 В<200 В.

Вентили по значению обратного напряжения выбраны правильно.

Определяем напряжение на выходе выпрямителя при минимальном напряжении сети

Uomin = Uо (1? amin)=30Ч (1--0,1) =27 В;

Из табл. 2 находим частоту основной гармоники пульсации выпрямленного напряжения fп и коэффициент пульсации кп1.

fп =2 fс = 2Ч50=100 Гц;

кп1=0,67.

Угол перекрытия фаз определяем из выражения

1--cosг= I0Ч mЧ хтр /рU0хх;

1--cosг =0,6Ч2Ч0,438/3,14Ч33=0,005;

cosг=0,995; г=5,7°.

С помощью рисунка 3, для m=2 уточняем кп1=0,67.

Определяем внутренние сопротивления выпрямителя при изменении тока нагрузки от 0 до максимального значения:

r0= (U0хх--U0)/I0.

r0= (33--30)/0,6=5 Ом.

2.3 Расчет трансформатора

При расчете трансформатора по заданной габаритной мощности выбирают нормализованный магнитопровод, определяют тип провода и число витков в каждой из обмоток. Обмотки размещают в окне магнитопровода трансформатора и проверяют тепловой режим. Если тепловой режим получился удовлетворительным, то конструируют катушку и кожух трансформатора.

Рассчитываем силовой трансформатор, работающий в сети с Е1 = U1=220 В при f = 50 Гц (гармоническое напряжение) и создающий на вторичной обмотке ЭДС Е2= 36,63 В. Ток вторичной обмотки I2=0,42А.

1. Выбираем тип магнитопровода трансформатора и режим его работы.

Выбираем Ш-образный витой магнитопровод, выполненный из стали с толщиной листов 0,35 мм.

Мощность, отдаваемая в нагрузку, мала: VA2 = Е2* I2 =36,63*0,42 = =15,38 ВА, поэтому амплитуда магнитной индукции Bm =1,3 Тл. Такой индукции соответствуют удельные потери мощности в стали Руд = 3 Вт/кг и удельная намагничивающая мощность Qуд = 30 В А/кг. Плотность тока I = 2,7 А/мм2, коэффициенты заполнения окна медью = 0,3 и магнитопровода сталью k = 0,9. Рабочий ток в первичной обмотке трансформатора

Ip1 = I2 E2/E1 = 0,42Ч36,63/220 = 0,07 А.

Произведение площади окна на площадь сечения магнитопровода трансформатора

Выберем типовой броневой магнитопровод с произведением ScS0> 15 см4. Ближайшие значения к рассчитанным имеет магнитопровод ШЛ 20 X 32, у которого ScS0 = 61 см4 (рисунок 4). Этот магнитопровод имеет массу 735 г, сечение стали его среднего стержня равно 5,7 см2.

Потери мощности в стали магнитопровода трансформатора

Рст = PynG = 3 Ч735 = 2,2 Вт.

Реактивная мощность, идущая на намагничивание магнитопровода:

Q = QynG = 30 0,735 = 22 В А.

Рисунок 4

Активная составляющая тока холостого хода

Iа = Рст/E1 = 2,2/220 = 0,01 А.

Ток намагничивания

Iм = Q/E1 =22/220 = 0,1 А.

Ток в первичной обмотке

=

Площади сечения проводов обмоток:

Sпp1 = I1/I= 0,27/2,7 = 0,1 мм2; Sпp = I2/I = 1,35/2,7 = 0,5 мм2.

Для первичной обмотки выбираем провод ПЭЛ с Sпp1= 0,113 мм2 и dиз1 = 0,42 мм. Для вторичной обмотки выбираем провод с Sпp2 = 0,541 мм2 и d из2= 0,89 мм.

Определим число витков в обмотках трансформатора.

щ1 = Е1Ч103/(4ЧkфЧkсЧSсЧBm) = 220 104 (4Ч1,11Ч50Ч5,7Ч1,3) =1350

Во вторичной обмотке щ = 228.

Проверим, уместится ли данная обмотка в окне магнитопровода. Положим толщину одного слоя первичной обмотки с изоляционной прокладкой равной 0,45 мм, вторичной -- 0,9 мм. Тогда, разместив в одном слое по длине катушки 110 витков первичной и 51 виток вторичной обмотки, найдем толщины этих обмоток:

б1 = щ1/0,45 щ1cл = 1350Ч0,45/110 = 5,5 мм;

б2 = щ2/0,9 щ2cл = 228Ч0,9/51 =4,25 мм.

Общая толщина катушки б1 + б2 получилась меньше ширины окна. Следовательно, катушка свободно разместится в окне магнитопровода.

По эскизному чертежу катушки (рисунок 4) определим длину среднего витка обмотки lн ср. Для первичной обмотки lн ср = 0,127 м, для вторичной (намотана поверх первичной) lн ср = 0,157 м.

Сопротивление провода первичной обмотки

r1 =сЧ lн ср щ1/Sпp1 = 1,7Ч10-2 Ч 0,127Ч1350/0,113 = 25,4 Ом.

выпрямитель трансформатор схема

Сопротивление провода для вторичной обмотки г2=1,2 Ом. Сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке,

rтр =n r1 + r2 = (37,5/220)25,4 +1,2 = 2 Ом.

Потери мощности на сопротивлениях обмоток

Проверим тепловой режим трансформатора. Перегрев магнитопровода относительно окружающей среды для открытого трансформатора

ДТс = 750 Рст/Sоxл м = 750Ч2,2/148= 11,2°С,

где Sоxлм - площадь открытой поверхности магнитопровода, определенная по эскизу трансформатора (рисунок 4), см2.

Перегрев катушки

ДТк = = 1000P м / Sоxл к = 1000 Ч 3,6/110 = 33 °с.

выпрямитель трансформатор схема

Тепловой режим получился ненапряженным, что явилось следствием выбора малых амплитуд магнитной индукции и плотности тока в обмотках трансформатора.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Расчет силовой части выпрямителя по мостовой несимметричной схеме с тремя тиристорами и нулевым вентилем. Расчетная мощность первичной и вторичных обмоток трансформатора. Система управления выпрямителя, расчет выходного усилителя и устройства запуска.

    курсовая работа [836,4 K], добавлен 24.07.2010

  • Назначение основных блоков электронного трансформатора. Выбор входного выпрямителя и фильтра. Расчет трансформатора, мощности разрядного резистора и схемы силового инвертора. Разработка системы управления силовым инвертором. Проектирование блока защиты.

    курсовая работа [443,4 K], добавлен 05.03.2015

  • Определение предельных значений токов и напряжений в различных ветвях и точках схемы однофазного двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки. Расчет диодов, напряжения вторичной обмотки и мощности трансформатора, сечения проводов обмоток.

    контрольная работа [690,0 K], добавлен 04.02.2016

  • Основные параметры выпрямителя в управляемом режиме. Выбор защиты тиристоров от перегрузок по току и напряжению. Расчет параметров пусковых импульсов, схем подавления помех, однофазного мостового выпрямителя и трансформатора. Моделирование силовой части.

    курсовая работа [472,7 K], добавлен 02.02.2011

  • Расчет основных параметров элементов схемы управляемого выпрямителя: трансформатора (при трансформаторном варианте), вентилей (тиристоров), сглаживающего реактора. Статические характеристики двигателя. Расчет ЭДС и средней мощности преобразователя.

    контрольная работа [88,1 K], добавлен 27.06.2014

  • Расчет выпрямительного устройства при работе на активно-емкостную нагрузку, компенсационного стабилизатора с непрерывным регулированием напряжения, мощности вторичных обмоток трансформатора. Определение расчетного габаритного параметра трансформатора.

    курсовая работа [842,2 K], добавлен 16.01.2015

  • Расчет неуправляемого выпрямителя с активной нагрузкой и с емкостным фильтром. Расчет выпрямителя с фильтром и ответвляющим диодом. Подбор трансформатора для двухфазной однотактовой схемы выпрямления. Разработка электрической схемы и печатной платы.

    курсовая работа [420,9 K], добавлен 05.12.2010

  • Обоснование выбора схемы силового тиристорного выпрямителя. Тепловой расчёт вентилей по току и напряжению, расчет преобразовательного трансформатора. Определение напряжения короткого замыкания, тока холостого хода. Энергетические показатели выпрямителя.

    курсовая работа [205,6 K], добавлен 04.04.2014

  • Схемы трехфазных выпрямителей, анализ их достоинств и недостатков. Выбор оптимальной конструкции трехфазного выпрямителя, работающего на активно-индуктивную нагрузку, расчет его основных параметров, выбор элементной базы, конструкторская сборка прибора.

    курсовая работа [907,0 K], добавлен 04.12.2013

  • Схема управляемого выпрямителя. Основные параметры выпрямителя в управляемом режиме. Выбор защиты тиристоров от перегрузок по току и напряжению. Расчет стабилизатора напряжения, выпрямителей. Моделирование выпрямителя, расчет источника питания.

    курсовая работа [367,6 K], добавлен 02.02.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.