2.4 Расчёт схемы управляемого выпрямителя

Выбираем тиристор по следующим расчетным данным:

I_пр.доп ≥ I_ср.VS / K_I,

I_ср.VS = k₁I_ср.VD (так как U_0α = k₁U₀);

I_пр.доп = = = 3,1(А).

U_обр.max ≥ U_max.VS / K_U,

где U_max.VS = U_{2 m max}.

U_обр.max ≥ = 70 (В).

Выбираем из справочной литературы тиристор КУ 601 (табл. 4).

Табл. 4.

Максимальное обратное напряжение Uобр.,max, В	Средний ток в открытом состоянии, А Iос.,ср.	Падение напряжения на тиристоре в открытом состоянии,В Uо.с.
100	5	2

Критический угол включения тиристоров:

α_кр = = 0

Номинальный угол включения тиристоров:

α_ном = = = 66⁰.

С учетом падений напряжения на открытых тиристорах:

= U₀ + 2U_о.с. = 34 + 2·2 = 38 (В).

= k₁ = 0,7 · 38 = 26,6 (В).

Минимальный угол включения тиристоров:

α_min = = = 35⁰.

Максимальный угол включения тиристоров:

α_max = = = 74⁰.

Максимальное значение коэффициента пульсаций на выходе тиристорного выпрямителя:

k = = = 1,88.

Коэффициент пульсаций на нагрузке:

k_н = k = 1,88 = 0,55.

Действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора:

U₂ = 1,11(U₀ + 2U_о.с.) = 1,11·(34 + 4) = 42,18 (В).

Максимальное значение напряжения вторичной обмотки трансформатора:

U_{2 max} = U₂ = · 42,18 = 60 (В).

Минимальное и максимальное амплитудные значения напряжения вентильной обмотки:

= k₂ U_{2 m} = 0,77·60 = 46,2 (В),

= k₃ U_{2 m} = 1,1·60 = 66 (В).

По данным расчета необходимо построить графики изменения напряжения на вторичной обмотке трансформатора u₂ (wt), u_0α (wt) при минимальном (рис. 17), номинальном (рис. 18) и максимальном (рис. 19) значениях вторичного напряжения трансформатора.

Рис. 17. Графики изменения напряжения на вторичной обмотке трансформатора u₂(wt), u_0α (wt) при минимальном значении вторичного напряжения трансформатора

Рис. 18. Графики изменения напряжения на вторичной обмотке трансформатора u₂(wt), u_0α (wt) при номинальном значении вторичного напряжения трансформатора

Рис. 19. Графики изменения напряжения на вторичной обмотке трансформатора u₂(wt), u_0α (wt) при максимальном значении вторичного напряжения трансформатора

2.5 Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя

Характеристика строится согласно выражению:

= ,

(рис. 20).

Рис. 20. Регулировочная характеристика выпрямителя

2.6 Определение мощности потерь вентильных обмоток и коэффициентов использования. Выбор трансформатора

Рассчитаем приблизительные потери мощности в вентильных группах, коэффициент использования на примере схемы выпрямителя на полупроводниковых диодах, работающего на активную нагрузку.

Для активной нагрузки:

P = 4(U_пр I_{ср. VD} + (к I_{ср. VD})² )= 4(0,9·1,47 + (1,57·1,47)²· ) =10,77Вт.

K^l = = = 0,77.

Коэффициент трансформации трансформатора, K:

= = 5,54.

Ток на вторичной обмотке с учётом формы графика тока выпрямителя:

Типовая мощность трансформатора:

Ток первичной обмотки трансформатора:

Из справочника или каталога выбираем трансформатор по значению напряжения сети U_сети = 220 В, напряжения вторичной обмотки U₂ = 39,7 В и типовой мощности P = 290 Вт: ОСМ1-0,4 220/42 (типовая мощность 400 Вт, U_сети = 220 В, U₂ = 42 В).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника, 2002. - 768 с.

2. Попков О.З. Основы преобразовательной техники. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 200 с.

3. Борисов П.А., Томасов В.С. Расчет и моделирование выпрямителей: учебное пособие по курсу “Элементы систем автоматики”.– СПб: СПбГУ ИТМО, 2009. – 169 c.

4. Ефремов В.Д., Захаров В.К. Импульсные элементы автоматики и вычислительной техники, 1977. - 248 с.

5. Основы промышленной электроники: учеб. для вузов/ В. Г. Герасимов, О. М. Князьков; под ред. В.Г. Герасимова. – М.: Высш. шк., 1986. – 336 с.

6. Галкин В.И., Булычев А.Л., Лямин П.М. Полупроводниковые приборы: справочник. – Мн.: Беларусь, 1994. – 347 с.

7. Выпрямители в приборах физического эксперимента: методические указания к занятиям в монтажном практикуме / Перм. Ун-т; Сост. А. Г. Михайловский. – Пермь, 1988. – 31 с.

8. Аксенов А.И., Нефедов А.В. Отечественные полупроводниковые приборы. Справочник.

9. Григорьев О.П., Замятин В.Я., Кондратьев Б.В. Массовая радиобиблиотека. Тиристоры. Справочник. – М.: Радио и связь, 1990. – 269 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Задание	3
1 Теоретические сведения	6
1.1 Неуправляемые выпрямители	7
1.2 Управляемые выпрямители	10
1.3 Расчет основных характеристик управляемого выпрямителя	13
1.4 Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя	15
1.5 Выбор диодов и тиристоров	15
1.6 Пороговое значение напряжения Uпор.VS и динамическое сопротивление Rд. VS прямой ветви вольт-амперной характеристики у выбранных диодов и тиристоров	16
1.7 Сглаживающие фильтры	16
1.8 Определение мощности потерь вентильных обмоток и коэффициентов использования. Выбор трансформатора.	20
2 Пример расчета	22
2.1 Расчет схемы полупроводникового выпрямителя без емкостного фильтра	22
2.2 Расчёт схемы неуправляемого выпрямителя с емкостным фильтром	25
2.3 Расчёт схемы неуправляемого выпрямителя с индуктивным фильтром	28
2.4 Расчёт схемы управляемого выпрямителя	32
2.5 Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя	37
2.6 Определение мощности потерь вентильных обмоток и коэффициентов использования. Выбор трансформатора	38
Список литературы	40

41