Выводы:

1. Для питания нагрузки с заданными параметрами и характеристикой сети принимается вентильный комплект, построенный на вентилях типа КД204В;

2. Для обеспечения заданного уровня пульсации выпрямленного напряжения используется LC-фильтр с емкостью 279 ·10^-6 Ф и индуктивностью 0,0004 Гн.

3. Внешняя характеристика выпрямителя имеет неудовлетворительный наклон (16.5 %). На начальном участке характеристика круто падает (почти 16 %, что больше чем у нулевой схемы) за счет прямого падения напряжения на 2 диодах. При дальнейшем увеличении нагрузки изменение напряжения незначительное (2,4 %, что меньше, чем у нулевой схемы).

Задание № 2.

Произвести расчет элементов однофазного выпрямителя с C-фильтром по данным, представленным в табл. 1 при условии, что r=0,1 R_н. Потерями в дросселе и вентилях пренебречь.

Исходные данные:

Напряжение нагрузки U_н=28,5 В, ток нагрузки I_н=1,5 А, допустимый коэффициент пульсации выпрямленного напряжения q₂ = 0,14. Схема выпрямителя – однофазная нулевая. Характеристика сети питания – однофазная напряжением U₁= 220 В; частота f =50 Гц, напряжение короткого замыкания трансформатора U_к= 4,5 %.

Решение

Принципиальная электрическая схема выпрямителя

2. Активное сопротивление нагрузки

R_н = U_н / I_н = 28,5/1,5 = 19 Ом.

3. Сопротивление ограничительного резистора

r=0,1 R_н=0,1 · 19 = 1,9 Ом.

4. Значение параметра А

А =π r /(2 R_H)=3,14 ·1,9/(2 ·19) = 0,157

5. Значения параметров В, D, F и Н

при А=0,157

В = 0,9; D =2,3; F =7; Н=250.

6. Выходная ЭДС вторичной полуобмотки трансформатора:

E₂= BU_d = BU_н = 0,9 ·28,5 = 25,65 В.

7. Амплитуда обратного напряжения на вентилях

=2 ·1,41 ·25,65=72,3В

8. Среднее значение тока вентиля

I_a = I_d/2 = 1,5/2 =0,75 А.

9. Амплитудное значение тока вентиля

I_am = FI_а = 7 ·0,75 = 5,25А.

10. Принимаются вентили типа КД212В, для которых

средний прямой ток I_a ^кат = 1 А;

обратное напряжение U ^кат_обр =100 В;

среднее значение прямого падения напряжения Δ U_а = 1 В.

Для принятых вентилей выполняются условия выбора:

I_a ^кат = 1 А > I_a = 0,75 А,

U ^кат_обр =100 В > U_обр =72,3 В.

11. Действующее значение вторичного тока трансформатора

I₂ = DI_a=2,3 ·0,75=1,725 А

12. Коэффициент трансформации по току

К_т = E₂/ E₁= 25,65/220 =0,12

13. Действующее значение первичного тока трансформатора

I₁ = К_Т ∙ ∙I₂=0,12 ·1,41 ·1,725=0,292 А

14. Полная мощность трансформатора

S_Т = 1,7P_d =1,7 ·U_d ·I_d= 1,7 ·28,5 ·1,5=72,7 ВА

15. Емкость конденсатора , входящего в состав фильтра

C=H/(r q)=250/(1.9 ·0,14)= 940 мкФ

Выводы:

1. Для питания нагрузки с заданными параметрами и характеристикой сети принимается вентильный комплект, построенный на вентилях типа КД212В;

2. Для обеспечения заданного уровня пульсации выпрямленного напряжения используется C-фильтр с емкостью 940 мкФ.

Задание № 3.

Трехфазный мостовой преобразователь работает в инверторном режиме. Индуктивность L_н цепи постоянного тока велика и обеспечивает режим непрерывного тока. Трансформатор и вентили идеальные. Трансформатор имеет равное число витков в первичной и вторичной обмотках.

Определить среднее значение активной мощности, поступающей в сеть переменного ток, и построить график её зависимости от угла опережения и регулировочную характеристику без учета коммутации тока и с учетом коммутации (без учета и с учетом индуктивности обмоток трансформатора L_т) , регулировочную характеристику, график зависимости тока от угла управления и входную характеристику..

Исходные данные:

ЭДС источника постоянного тока Е_и =400 В. Схема преобразователя – трехфазная нулевая. Характеристика сети питания – трехфазная напряжением U₁= 220 В; частота f =50 Гц, индуктивность трансформатора L_т = 25 мГн.

Решение

1. Принципиальная электрическая схема преобразователя

2. Активное сопротивление нагрузки принимается по данным задачи 1

R_н = U_н / I_н =28,5/1,5 = 19 Ом.

3. Минимальный угол управления преобразователя

α=90^о.

4. Максимальный угол опережения преобразователя

β=π - α= 180^о - 90^о = 90^о.

5. Среднее значение выпрямленного напряжения при минимальном угле управления

U_d = 2 · · U₂ ·р /π ·sin ( π/ р ) · cos α =2 · ·220 ·3/3.14 · sin (180^о / 3 ) · cos 90^о =0 В, поскольку для однофазных преобразователей р=3 и по условиям задачи U₁= U₂=220 В.

6. Среднее значение тока в цепи постоянного тока при минимальном угле управления без учета коммутации

I_d= (U_d + Е_и )/ R_н =(0+400)/19 = 21,05 А.

7. Мощность, поступающая в цепь переменного тока, при минимальном угле управления, без учета коммутации

Р= U_d ·I_d = 0 ·21,05 = 0 Вт.

8. Среднее значение тока в цепи постоянного тока при минимальном угле управления с учетом коммутации

I_d= (U_d + Е_и )/(R_н +(2 ·2 ·π · L_т)/(2 · π /р))=( 0+400)/(19+(2 ·2 ·3,14 · 0,025)/(2 · 3,14 /3))=20,89 А.

9. Мощность, поступающая в цепь переменного тока, при минимальном угле управления, с учетом коммутации

Р= U_d ·I_d = 0 ·20,89 = 0 Вт.

10. Максимальный угол управления преобразователя

α=180^о.

11. Минимальный угол опережения преобразователя

β=π - α= 180^о - 180^о = 0^о.

12. Среднее значение выпрямленного напряжения при максимальном угле управления

U_d =2 · · U₂ ·р /π ·sin ( π/ р ) · cos α = 2 · ·220 ·3/3.14 · sin (180^о / 3 ) · cos 180^о = -515 В.

13. Среднее значение тока в цепи постоянного тока при максимальном угле управления без учета коммутации

I_d= (U_d + Е_и )/ R_н =(-515+400)/19= -6,05 А.

14. Мощность, поступающая в цепь переменного тока при максимальном угле управления, без учета коммутации

Р= U_d ·I_d = -515 ·-6,05 = 1179 Вт =3,117кВт.

15. Среднее значение тока в цепи постоянного тока при максимальном угле управления с учетом коммутации

I_d= (U_d + Е_и )/(R_н +(2 ·2 ·π · L_т)/(2 · π /р))=( -515+400)/(19+(2 ·2 ·3,14 · 0,025)/(2 · 3,14 /3))= -6,05 А.

16. Мощность, поступающая в цепь переменного тока при максимальном угле управления, с учетом коммутации

Р= U_d ·I_d = (-515) · (-6) = 3115 Вт =3,115 кВт.

17. Расчеты для промежуточных значений угла управления (между 90^о и 180^о) проведен аналогично. Результаты расчета сведены в таблицу 11

Таблица 11

Зависимости средней активной мощности Р, поступающей в сеть переменного тока, среднего тока в цепи постоянного тока I_d и среднего значения выпрямленного напряжения U_d от угла управления α и угла опережения β

Угол управления, α, град.	Угол опережения, β , град	Без учета коммутации тока			С учетом коммутации
		Ud, В	Id, А	Р, кВт	Id, А	Р*, кВт
90	90	0	21,05	0	20,88	0
100	80	-89	16,4	-1,459	16,24	-1,445
110	70	-176	11,8	-2,076	11,7	-2,059
120	60	-257	7,53	-1,935	7,46	-1,917
130	50	-331	3,63	-1,201	3,6	-1,191
140	40	-394	0,32	-0,126	0,31	-0,122
150	30	-446	-2,42	1,079	-2,4	1,070
160	20	-484	-4,42	2,139	-4,39	2,124
170	10	-507	-5,63	2,854	-5,58	2,829
180	0	-515	-6,05	3,115	-6	3,09

На основании данных таблицы построены графики регулировочной характеристики, зависимости тока в цепи постоянного тока и активной мощности, поступающей в сеть переменного тока от угла опережения и угла управления

-------- – зависимость среднего тока в цепи постоянного тока I_d без учета коммутации;

-------- – регулировочная характеристика;

-------- – зависимости средней активной мощности Р, поступающей в сеть переменного тока, с учетом коммутации;

-------- – зависимости средней активной мощности Р, поступающей в сеть переменного тока, без учета коммутации;