3. Расчет входной и ограничительной характеристик инвертора.

Основными характеристиками инвертора являются входная и ограничительная.

3.1. Входная характеристика представляет зависимость входного собственной противо-Э.Д.С. инвертора от входного тока:

,

здесь первое слагаемое- это напряжение холостого хода

.

Приращение напряжения обусловленное явлением коммутации равно

,

или в функции от входного тока

,

Где Id рассчитывается по формуле:

.

3.2. Зададимся несколькими значениями угла и в соответствии с этими углами, воспользовавшись формулами, приведенными выше, рассчитаем значения токов и напряжений. Сведем полученные значения в таблицу 1.

Таблица 1.

,рад	0,238	0,273	0,308	0,378
,А	15,027	20,328	26,316	40,445
,В	112,733	111,707	110,544	107,814
,В	1,454	1,967	2,549	3,914
,В	114,187	113,674	113,093	111,728

Приведем пример расчета для угла , равного 0,238 рад.

3.3. В соответствии с расчетными значениями строим входные характеристики инвертора для углов , , , .

Рис. 3. Семейство входных характеристик.

3.4. При увеличении угла опережения значение предельного инвертируемого тока увеличивается. Соединив точки на входных характеристиках, соответствующих предельным токам, получим характеристику, которая называется ограничительной.

Уравнение ограничительной характеристики можно получить, если решить совместно два уравнения:

Из уравнения (1) имеем

Подставим полученное выражение в уравнение (2)

Полученное уравнение (3) является уравнением ограничительной характеристики ЗИ.

3.5. Произведем расчет ограничительной характеристики ЗИ.

Подставляя в уравнение (3) значения токов получим соответствующие значения напряжений. Сведем расчеты в таблицу 2.

Таблицу 2.

,А	15,027	20,328	26,316	40,445
,В	114,187	113,674	113,093	111,728

Приведем пример расчета тока, равного 15,027 А.

А.

Согласно расчетным значениям строим ограничительную характеристику инвертора.

Рис.4. Входная и ограничительная характеристики

4. Расчет сглаживающего дросселя.

Сглаживающий дроссель состоит из замкнутого магнитопровода и одной обмотки, Расчет сглаживающего дросселя производим по методике изложенной в [3].

Расчет сглаживающего дросселя на заданное превышение температуры заключается в выборе типоразмера сердечника и определения обмоточных данных катушки дросселя по заданной индуктивности и величине тока подмагничивания таким образом, чтобы превышение температуры обмотки не превосходило заданного. Расчет по данному методу производится в том случае, когда необходимы наименьшие масса и объем дросселя.

Примем падение напряжения на дросселе .

,

тогда .

Для получения идеального сглаженного тока необходимо выполнить условие X_d=∞. В реальных схемах для того, чтобы считать величину индуктивного сопротивления катушки, равной X_d=∞, она должна быть в 3-4 раза превосходить величину активного сопротивления нагрузки.

Пусть , тогда:

Ом.

Определим величину индуктивности сглаживающего дросселя:

Гн.

б) Ток, протекающий через дроссель I₀ = I₁ = 26,316 A.

в) Температура окружающей среды t_о.с. = 50⁰ С.

г) Максимальное превышение температуры _max  40⁰ C.

4.1 Находим величину Гн·А²

4.2 По кривой [2, рис. 9-2] определяем V_ст.акт. = 196 см³.

4.3 Выбираем предварительно магнитопровод ПЛ2040-60 [2, табл. П2-5], для которого V_ст.акт. = 197,5 см³.

4.4 Находим вспомогательную величину:

Гн·А²/см³.

4.5 Из кривых [2, рис. 9-1] находим вспомогательные значения:

_эфф. = 100 Тл/э; l_З = 0.47%.

4.6 Выбираем плотность тока А/мм² [2, табл. 9-1].

4.7 Определяем базовые возможные размеры дросселя, где l = 1 2,

n = 1,6, m = 3, , , :

см

и выбираем типоразмер пластины ПЛ20 (а = 2 см).

4.8 Окончательно выбираем типоразмер магнитопровода ПЛ2040-60

[2, табл. П2-5], для которого V_ст.акт. = 197,5 см³, S_ст. = 8 см², l_ст = 24,7 см,

а = 20 мм, b = 40 мм, с = 32 мм.

4.9 Находим суммарный немагнитный зазор и толщину немагнитной прокладки [4, 9-10 и 9-11]:

см,

см.

4.10 Определяем число витков обмотки дросселя [2, 9-12]:

витков.

4.11 Производим конструктивный расчет дросселя:

Определяем предварительные сечение провода:

мм²

Выбираем провод марки ПСД:

S_пр = 8.45 мм² ; g_пр = 75.1 г/м; d_из = 3.65 мм; d_пр = 3.28 мм; Ом·м.

Определим среднюю длину витка [2, 2-10]:

мм.

4.12 Определяем сопротивление обмотки дросселя [2, 5-15]:

Ом.

4.13 Определяем падение напряжения на дросселе:

В.

4.14 Потери в обмотке дросселя:

Вт.

4.15 Для выбранного магнитопровода имеем [2, табл.3-1]:

R_Г = 0.69; R_м = 1.6; R_м⁰ = 2.6; R_с⁰ = 3,7.

Определяем максимальное превышение температуры дросселя [2, 3-77]:

⁰С,

что допустимо, т.к. для проводов марки ПСД.