Исходные данные
Расчет электрической схемы аппарата
В.
Гц.
А.
А.
В.
КПД: η=87%
Расчет входного выпрямителя и ёмкостного фильтра
Определим мощность преобразователя.
В.
Вт.
Вт.
При первых приближенных расчетах преобразователь можно заменить эквивалентным источником тока нагрузки IH.
Загрузка по току в диодах входного выпрямителя и в емкости фильтра С1 наибольшая при минимальном UВХ. В то же время выбор этих элементов по напряжению нужно проводить при максимальном UВХ.
При минимальном UВХ ,определим минимальную амплитуду вх. напряжения Ummin:
В
Пульсация
напряжения на входе выпрямителя
составляет
20-40 В. Зададимся
В.
Коэффициент мощности возьмем 0.7
-
максимальное напряжение на выходе
выпрямителя.
Найдем максимальное обратное напряжение на диодах.
Выберем выпрямительные диоды исходя из амплитуды линейного напряжения при максимальном напряжении сети.
Возьмем диодный мост 26МВ40А на напряжение 400 В и ток 25 А
Ёмкость на выходе моста разряжается током
.
За время разряда ёмкости примем 2/3 периода выпрямленного напряжения. Частота после выпрямление будет составлять 100 Гц.
В качестве фильтра поставим параллельно 2 конденсатора ЕСАР 4081S 1500 мкФ.400В.
Между входным выпрямителем и емкостным фильтром выполнено устройство плавного пуска в виде резистора.
Из ряда Е24 выбираем резистор 47 Ом. Его шунтирует релее S1. При включении аппарата реле с небольшой задержкой (1-2с) шунтирует резистор, тем самым ограничивая ток заряда емкости.
Напряжение на выходе выпрямителя:
Расчет силового трансформатора и выбор силовых транзисторов
Для силовых ключей (VT7, VT8, VT9, VT10) выберем IGBT-транзисторы GB100DA60UP внутренним диодом. Напряжение коллектор-эмиттер 600 В; максимальный ток коллектора: 85 А при 80°С, 125 А при 25°C; максимально достижимая частота переключения: 150 кГц; рабочий диапазон температур: -40°С — +150°С; напряжение коллектор-эмиттер насыщения 2.5 В. Время закрывания 257 нс.
Силовой трансформатор:
Sмеди - площадь меди; S1, S2 - площади сечения проводов обмоток 1, 2 и 3. S2=S3.
W1 - число витков первичной обмотки, W2 = W3 - число витков 2 и 3 обмоток;
n – коэффициент трансформации. j – плотность тока.
;
;
.
Для
двухтактной схемы до 100 кГц
Тл,
Тл
-площадь
окна; коэффициент заполнения
;
.
Вычислим произведение площади окна на площадь сердечника:
Выберем кольцевой сердечник EPCOS R50*30*20 из феррита N87:
Расчет числа витков трансформатора.
Найдем число витков обмоток трансформатора. Для этого вычислим коэффициент трансформации:
Возьмем коэффициент трансформации равным 4.
Число витков первичной обмотки – 20, вторичной обмотки – 5.
Выберем диаметр проводов обмоток:
Проверим, поместятся ли провода в сердечник.
Расчет выходного выпрямителя и дросселя
Определим
:
Прямое падение напряжения на диоде 1.5В.
Пульсации тока на выходном дросселе:
.
Частота после выходного выпрямителя
.
Выберем выпрямительные диоды. Обратное напряжение на закрытом диоде будет составлять:
.
Возьмем готовую структуру из двух диодов HFA200MD40C, рассчитанную на обр. напряжение 400В, прямой ток 200А и рабочая частота до 1000 кГц.