2.1. Задачи и решения

Задача 2.1. Рассчитать однофазный нулевой двухполупериодный управляемый выпрямитель по следующим исходным данным:

U₁ = 220 В, U_d = 100 В, I_d = 450 А. Выпрямитель обеспечивает хорошо сглаженный выпрямленный ток.

Решение

Определим основные соотношения для данного выпрямителя.

Напряжение вторичной обмотки трансформатора равно (см. таблицу 1)

U₂ = 1,11 U_d =1,11 · 100 = 111 В.

Среднее и максимальное значения прямого тока через диод, соответственно равны

I_а = I_d : 2 = 450 : 2 = 225 А, I_аm = I_d = 450 А.

По формулам (10) и (11) рассчитаем действующие значение тока первичной и вторичной обмоток трансформатора:

I₂ = = = 319 А, I₁ = = = 227,3 А.

Здесь n = U₁ /U₂ = 220 : 111 = 1,98.

Определим расчетные мощности первичной и вторичной обмоток трансформатора и расчетную (типовую) мощность всего трансформатора (см. формулы 14 – 15):

S₁ = U₁· I₁ = 220 · 227,3 = 50 кВА, S₁ = 1,11Р_d = 1,11· 100· 450 = 49,9 кВА;

S₂ = 2U₂· I₂ = 2·111·319 = 70,8 кВА, S₂ = 1,57Р_d = 1,57· 100·450 = 70,7 кВА;

S_т = (50 + 70,8) : 2 = 60,4 кВА, S_т = (49,9 + 70,7) : 2 = 60,3 кВА.

Задача 2.2.

Для мостового управляемого выпрямителя рассчитать диапазон изменения углов управления α, при котором величина среднего значения выпрямленного напряжения U_d будет изменяться в пределах от 0,8 U_d0 до 0,4 U_d0. Выпрямитель работает на активно-индуктивную нагрузку.

Исходные данные для расчета: I_d0 =320 А, R_н = 0,75 Ом.

Решение

Определим среднее значение выпрямленного напряжения выпрямителя при угле управления α =0.

U_d0 = I_d · R_н =320 · 0,75 = 240 В.

Рассчитаем диапазон изменений напряжения в соответствии с заданием:

U_d1 = 0,8 U_d0 = 0,8 · 240 = 192 В, U_d2 = 0,4 U_d0 = 0,4 · 240 = 96 В.

При работе выпрямителя на RL-нагрузку зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла управления α определяется соотношением (25):

U_d = U_d0 · сosα,

следовательно, чтобы напряжение на нагрузке было равно заданным значениям U_d1 и U_d2 , углы управления, соответственно, должны быть равны:

α₁ = arc cos = arc cos = 36,8º,

α₁ = arc cos = arc cos = 66,4º.

2.3. Задачи для самостоятельного решения

Задача 2.3. Рассчитать однофазный двухполупериодный управляемый выпрямитель средней (или большой мощности). Величины средних значений выпрямленного напряжения U_d и тока I_d (или R_d), а также величины действующих значений напряжения сети переменного тока U₁ и U₂ приведены в таблице 6. Другие данные, указанные в таблице:

x_a – суммарное индуктивное сопротивление, приведенное ко вторичной (вентильной) обмотке трансформатора, Ом;

u_к – напряжение короткого замыкания вентильного трансформатора, %.

Для нечетных номеров вариантов задания рассчитать мостовую схему выпрямления, а для четных – нулевую схему (с выводом нулевой точки).

Требуется:

1. Определить основные параметры выпрямителя (см. задачу 1.5).

2. Выполнить дополнительное задание, указанное в графе «Д3» таблицы 6.

3. Начертить схему выпрямителя.

Дополнительные задания:

а) рассчитать и построить внешнюю характеристику выпрямителя;

б) рассчитать и построить регулировочную характеристику выпрямителя, работающего на RL – нагрузку (L_H).

в) определить максимальный угол регулирования при изменении U_d в пределах от U_d0 до 0,75U_d0.

г) рассчитать и построить регулировочную характеристику выпрямителя, при наличии в схеме нулевого диода;

д) рассчитать и построить семейство внешних характеристик выпрямителя при =0; =30; =60;

е) рассчитать и построить регулировочную характеристику, при работе схемы на активную нагрузку;

ж) рассчитать коммутационные потери напряжение U_d выпрямителя.

№ вар-та	Ud, В	Id, А	Rн, Ом	U1, В	U2, В	хa, Ом	uк,%	Д3
1	160	-	0,50	240	-	0,8	-	ж
2	200	500	-	380	-	-	-	б,в
3	-	400	-	380	220	-	6,5	а
4	-	-	0,65	380	240	-	-	г
5	240	-	0,80	380	-	-	-	е
6	160	450	-	220	-	0,6	-	а
7	-	400	0,45	220	-	-	6,0	д
8	130	-	0,35	380	-	-	-	г
9	-	-	0,55	400	240	-	-	е
10	-	560	-	400	230	0,5	-	ж
11	180	380	-	380	-	-	5,5	а
12	-	-	0,40	380	220	-	-	б,в
13	200	600	-	220	-	-	-	г
14	-	-	0,45	240	200	0,7	-	а
15	160	350	-	240	-	-	-	е
16	-	400	-	380	220	-	6,5	д
17	180	-	0,38	240	-	-	-	б,в
18	-	400	-	240	195	-	-	г
19	220	500	-	220	-	-	7,0	ж
20	260	-	0,5	380	-	0,5	-	а

Таблица 6 - Исходные данные для решения задачи 2.3