13

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

им. проф. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА

Контрольная работа

по курсу

ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ СВЯЗИ

Факультет ВиЗО

Группа Р-21з

Студент Богдан А.Н.

№ зач. кн. 027004

Вариант 2, 4

Проверил

г. Санкт-Петербург

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ЭУСС ЗАДАЧА № 1 (004 вариант 2)

Выбор оптимального варианта структурной схемы ВУ для питания аппаратуры АТС в буфере с аккумуляторной батареей.

Исходные данные:

1. число фаз питающей сети m₁ = 3

2. частота сети f =50 Гц

3. форма питающего напряжения - синусоидальная

4. выходное напряжение U₀ = 60 В

5. ток нагрузки I₀ = 50 А

6. коэффициент пульсаций напряжения на нагрузке К_п  0,5 %

7. К.П.Д.  > 0,75

8. напряжение сети 380/220 В

Решение:

1. Альтернативные варианты элементов ВУ приведены в табл. 1.

Таблица 1

Трансформаторы			Схемы выпрямления	Сглаживающий фильтр
Число фаз сердечника	Тип	Материал сердечника
однофазный	ОЛ	Холоднокатаная сталь	Однотактная 2 ф	Ёмкостной
однофазный	ПЛ	Пермаллой	Однотактная 3 ф	Индуктивный
однофазный	ШЛ	Ферриты	Двухтактная 1 ф	Однозвенный . LC
трёхфазный	ЕЛ	Холоднокатанная сталь	Двухтактная 3 ф	Двухзвенный . LC

К проектируемому ВУ предъявляются следующие требования:

при условии обеспечения заданного значения К_П и снижения стоимости требуется выбрать вариант ВУ с минимальными потерями мощности и габаритами.

Для оценки выполнения этих требований выбираются показатели качества (пк): и

где

Р_П - сумма потерь мощности в отдельных элементах ВУ

V - сумма объёмов конструктивных элементов ВУ

P_{П макс}, V_макс - максимально допустимые потери мощности и объём ВУ

2. Составляется морфологическая матрица, в которую включаем только допустимые элементы.

Для этого учитываем следующие структурные ограничения:

1. Из 4-х схем выпрямления будем рассматривать только однотактную Зф и двухтактную Зф.

2. Отбраковываем все типы сердечников кроме трехфазного ЕЛ сердечника.

3. Из материалов сердечника при частоте 50 Гц отбраковываются пермаллой и ферриты из-за их высокой стоимости и оставляем только холоднокатаную сталь.

4. При высоком токе нагрузки малоэффективны ёмкостные фильтры. Требуемое значение К_П  0,5 может быть обеспечено однозвенным LC или двухзвенным LC фильтрами.

Морфологическая матрица составляется в виде таблицы 2.

Таблица 2

Функциональные элементы	1	2
Тип сердечника трансформатора Материал сердечника трансформатора Схемы выпрямления Сглаживающие фильтры	ЕЛ холоднокатаная сталь двухтактная 3 ф однозвенный LC	ЕЛ холоднокатаная сталь однотактная 3 ф двухзвенный LC

Формируем полное множество допустимых вариантов структур проектируемого ВУ.

1. ЕЛ + холоднокатаная сталь + двухтактная 3 ф схема + однозвенный LC фильтр;

2. ЕЛ + холоднокатаная сталь + двухтактная 3 ф схема + двухзвенный LC фильтр;

3. ЕЛ + холоднокатаная сталь + однотактная 3 ф схема + однозвенный LC фильтр;

4. ЕЛ + холоднокатаная сталь + однотактная 3 ф схема + двухзвенный LC фильтр.

3. Рассчитываем численные значения ПК для каждого из 4-х вариантов.

   1. Определяем типовую (габаритную) мощность трансформатора.

Для вариантов 1) и 2) - двухтактная 3 ф схема выпрямления:

Для вариантов 3) и 4) - однотактная 3 ф схема выпрямления:

( - коэффициент использования трансформатора по мощности).

2. Определяем объём трансформатора с сердечником ЕЛ:

Для холоднокатаной стали при и

и

Для вариантов 1) и 2):

Для вариантов 3) и 4):

3. Для сердечника типа ЕЛ потери в сердечнике из холоднокатаной стали:

3. Потери мощности в меди при мощности

3. Определяем потери в диодах и их объёмы.

Максимальное значение обратного напряжения и средний прямой ток диодов -для двухтактной Зф схемы (варианты 1) и 2)):

-для однотактной Зф схемы (варианты 3) и 4)):

При таком среднем прямом токе приходится использовать параллельное включение диодов в каждой фазе: всего 12 диодов в вариантах 1) и 2) и 6 диодов в вариантах 3) и 4). Выбираем мощные низкочастотные диоды типа 2Д201Г, имеющие

Потери мощности в диодах

( -длительность существования носителей)

Суммарные потери в диодах:

-для двухтактной Зф схемы (варианты 1) и 2)):

-для однотактной Зф схемы (варианты 3) и 4)):

Объём диода с радиатором:

-для двухтактной Зф схемы (варианты 1) и 2)):

-для однотактной Зф схемы (варианты 3) и 4))