Министерство образования и науки Российской Федерации

Северный (Арктический) федеральный университет

РАСЧЕТ НЕУПРАВЛЯЕМОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

С ФИЛЬТРОМ И УПРАВЛЯЕМОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ В РЕЖИМЕ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Методические указания к выполнению

расчетно-графического задания и контрольной работы

по дисциплине «Электротехника и электроника»

Архангельск

2011

Рассмотрены и рекомендованы к изданию

методической комиссией института Энергетики и транспорта

Северного (Арктического) федерального университета

« 30 » марта 2011г.

Составитель:

И.А. Патракова, ст. преподаватель;

С.В. Бутаков, к.т.н., доцент

Рецензент:

И. И. Василишин, доц., канд. техн. наук

УДК 621.3

Расчет неуправляемого выпрямителя с фильтром и управляемого выпрямителя в режиме стабилизации выходного напряжения: методические указания к выполнению расчетно-графического задания и контрольной работы по дисциплине «Электротехника и электроника» / сост. И.А. Патракова, С.В. Бутаков. – Архангельск: С(А)ФУ, 2011. – 41 с.

Подготовлены кафедрой электротехники и энергетических систем С(А)ФУ.

В методических указаниях приведены краткие теоретические сведения о работе неуправляемых и управляемых полупроводниковых выпрямителей, расчёт схемы неуправляемых выпрямителей с ёмкостными и индуктивными сглаживающими фильтрами и управляемых выпрямителей, варианты задания.

Предназначены для студентов специальностей 140106.65 «Энергообеспечение предприятий» и 220301.65 «Автоматизация технологических процессов и производств» очной и заочной форм обучения.

Ил. 20 Табл. 4 Библиогр. 9 назв.

© Северный (Арктический)

федеральный университет, 2011

Задание

Работа посвящена расчёту основных характеристик выпрямителей, предназначенных для электропривода постоянного тока. Нагрузкой выпрямителя является цепь якоря электродвигателя постоянного тока. Задание включает в себя следующие разделы:

1. Необходимо изобразить схему неуправляемого выпрямителя без фильтра.

Рассчитать схему неуправляемого полупроводникового выпрямителя без фильтра. Определить параметры схемы.

Построить график изменения напряжения на входе выпрямителя.

Построить график изменения напряжения на нагрузочном устройстве, отметить среднее значение выпрямленного напряжения.

2. Необходимо изобразить схему неуправляемого выпрямителя с емкостным фильтром.

Выполнить расчет емкости фильтра согласно заданному значению коэффициента пульсаций на выходе выпрямителя с фильтром q_ф.

Построить график изменения напряжения на входе выпрямителя.

Построить график напряжения на нагрузочном устройстве с емкостным фильтром, определить среднее значение напряжения на нагрузке с емкостным фильтром.

3. Необходимо изобразить схему неуправляемого выпрямителя с индуктивным фильтром.

Выполнить расчет индуктивности фильтра согласно заданному значению коэффициента пульсаций на выходе выпрямителя с фильтром q_ф.

Построить график изменения напряжения на входе выпрямителя.

Построить график изменения напряжения на нагрузочном устройстве с индуктивным фильтром, отметить среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке с индуктивным фильтром.

4. Управляемый выпрямитель.

Выходное напряжение управляемого выпрямителя должно поддерживаться неизменным на уровне k₁U₀ при колебаниях напряжения на вторичной обмотке трансформатора U₂ от U_{2 min} = k₂U₂ до U _{2 max} = k₃ U ₂ (значения U₀, k₁, k₂, k₃ берутся согласно варианту задания).

Необходимо изобразить схему управляемого выпрямителя с индуктивной реакцией нагрузки без учета потерь в фазах выпрямителя.

Вычислить максимальное α_max и минимальное α_min значения углов включения тиристоров.

Определить максимальное значение коэффициента пульсаций на выходе тиристорного выпрямителя.

Изобразить графики мгновенных значений напряжения на вторичной обмотке трансформатора и напряжения на выходе тиристорного выпрямителя без учёта индуктивности обмотки якоря при минимальном U_2min и максимальном U_2max значениях фазной ЭДС, отметить уровень 0,7U₀ и значения углов включения тиристоров α_min и α_max.

Изобразить регулировочную характеристику управляемого выпрямителя.

Выбрать тип диода и тиристора для схемы выпрямителя из справочной литературы. Определить пороговое значение напряжения U_п и динамическое сопротивление R _д прямой ветви вольт-амперной характеристики выбранных вентилей.

5. Определить мощность потерь вентильных обмоток, коэффициенты использования.

6. По расчетным данным подобрать трансформатор.

Варианты задания представлены в табл. 1.

Табл. 1

№ варианта	Напряжение сети Uсети, В	Частота f, Гц	Коэффициент пульсации выпрямителя с фильтром qф	Модель двигателя постоянного тока (нагрузка)	Среднее значение напряжения на нагрузке U0, В	Средняя мощность, выделяемая на нагрузке Р0, Вт	k1	k2	k3
1	220	50	0,2	BG 32×10	12	10	0,7	0,8	1,1
2	380	60	0,1	BG 32×20	12	20	0,6	0,95	1,2
3	220	110	0,15	BG 42×15	12	40	0,8	0,7	1,15
4	380	60	0,01	BG 42×30	12	65	0,9	0,72	1,3
5	220	110	0,02	BG 44×25	24	20	0,65	0,9	1,05
6	380	50	0,03	BG 44×50	24	40	0,75	0,85	1,25
7	220	110	0,04	BG 45×30	12	75	0,85	0,75	1,08
8	380	50	0,05	BG 65×25	24	60	0,7	0,87	1,27
9	220	60	0,06	BG 65×50	24	85	0,6	0,8	1,13
10	380	50	0,07	BG 65×75	42	120	0,8	0,95	1,22
11	220	60	0,08	BG 65S×50	24	180	0,9	0,7	1,1
12	380	110	0,09	BG 75×25	24	250	0,65	0,72	1,2
13	220	60	0,11	BG 75×50	24	430	0,75	0,9	1,15
14	380	110	0,12	BG 75×75	40	530	0,85	0,85	1,3
15	220	50	0,13	П21М	110	1400	0,7	0,75	1,05
16	380	110	0,14	ПБ21М	110	800	0,6	0,87	1,25
17	220	50	0,15	П22М	50	1000	0,8	0,8	1,08
18	380	60	0,16	П31М	50	450	0,9	0,95	1,27
19	220	50	0,17	П22М	75	900	0,65	0,7	1,13

Продолжение табл. 1

№ варианта	Напряжение сети Uсети, В	Частота f, Гц	Коэффициент пульсации выпрямителя с фильтром qф	Модель двигателя постоянного тока (нагрузка)	Среднее значение напряжения на нагрузке U0, В	Средняя мощность, выделяемая на нагрузке Р0, Вт	k1	k2	k3
20	380	60	0,18	П22К	110	500	0,75	0,72	1,22
21	220	110	0,3	П32М	110	2200	0,85	0,9	1,1
22	380	60	0,24	П31М	110	3000	0,7	0,85	1,2
23	220	110	0,22	П32М	110	4200	0,6	0,75	1,15
24	380	50	0,25	П40М	110	6100	0,8	0,87	1,3
25	220	110	0,21	П51М	110	7400	0,9	0,8	1,05
26	380	50	0,19	FL28BL26	15	6	0,65	0,95	1,25
27	220	60	0,23	FL28BL38	24	15	0,75	0,7	1,08
28	380	110	0,26	FL42BLS01	24	26	0,85	0,72	1,27
29	220	60	0,27	FL42BLS02	24	52,5	0,7	0,9	1,13
30	380	110	0,28	FL42BLS03	24	77,5	0,6	0,85	1,22
31	220	50	0,29	FL42BLS04	24	105	0,8	0,75	1,1
32	380	110	0,07	FL57BL(S)005	36	23	0,9	0,87	1,2
33	220	50	0,08	FL57BL(S)01	36	46	0,65	0,8	1,15
34	380	60	0,09	FL57BL(S)02	36	92	0,75	0,95	1,3
35	220	50	0,11	FL57BL(S)03	36	133	0,85	0,7	1,05
36	380	60	0,12	FL57BL(S)04	36	180	0,7	0,72	1,25
37	220	110	0,13	FL86BLS58	48	110	0,6	0,9	1,08
38	380	60	0,14	FL86BLS71	48	220	0,8	0,85	1,27
39	220	110	0,15	FL86BLS98	48	440	0,9	0,75	1,13
40	380	50	0,16	FL86BLS125	48	660	0,65	0,87	1,22
41	220	110	0,17	FL33BL29	36	4	0,75	0,8	1,1
42	380	50	0,18	П11М	50	500	0,85	0,95	1,2
43	220	60	0,2	П11М	50	250	0,7	0,7	1,15
44	380	50	0,1	П11М	75	200	0,6	0,72	1,3
45	220	60	0,15	П11М	75	500	0,8	0,9	1,05
46	380	110	0,01	П11М	110	140	0,9	0,85	1,25
47	220	60	0,02	П11М	110	290	0,65	0,75	1,08
48	380	110	0,03	П11М	110	660	0,75	0,87	1,27
49	220	50	0,04	ПБ11М	110	150	0,85	0,8	1,13
50	380	110	0,05	ПБ11М	110	330	0,7	0,95	1,22