Основы преобразовательной техники.-2

Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Томский Государственный Университет Систем Управления и Радиоэлектроники

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

L mп2 1mп с

100 10 3 9 1 3 314 376 Ом.

Если сопротивление Rd

нагрузки возрастет от Rd ном. 315 Ом до

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

05.02.2023

Размер:

2.49 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 148 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

18. Ток вторичной обмотки трансформатора в положительный период напряжения равен сумме токов "четных" вентилей, а в отрицательный – "нечетных", что дает при четном числе ступеней умножения p

i2	p	iB .	(17)
	2

При нечетном числе ступеней умножения в токе вторичной обмотки появится постоянная составляющая, равная среднему току одного вентиля, что приведет к подмагничиванию трансформатора. Это явление нужно учитывать, как и в однополупериодном выпрямителе, помня, что постоянная составляющая тока в первичную обмотку трансформатора не передается. Естественно, что подмагничивание приведет к увеличению габаритной мощности вторичной обмотки. Однако с увеличением ступеней умножения это явление ослабевает, и при p 5 его можно не учитывать.

Действующее значение тока, протекающего через вентиль, по аналогии с однополупериодным выпрямителем

IB D(A) Iн,

(18)

где D(A) - коэффициент формы тока вентиля.

Для A 0,025 находим по кривым D f (A), D(A) 3,3.

19. Так как ток через вторичную обмотку в p раз больше тока вен-

тиля и протекает в оба полупериода, то

I2	p		IB	p	D(A) I	н ,	(19)
		2
	2
				2

что при известном D(A) 3,3 и Iн 15,6 10 3 дает

I2	8	3,3 15,6 10 3	0,29 А.

	2

20. Максимальное значение тока диода найдем через коэффициент M f (A) при A 0,025, что дает

M	IBm	10,5

	Iн

IBm 10,5 Iн 10,5 15,6 10 3 0,16 А,

что для вентиля допустимо.

21. Ток первичной обмотки трансформатора при четном числе ступеней умножения будет повторять собой форму тока вторичной обмотки, а значит его можно найти по выражению

					I1	I2	,	(20)
					I1		,	(20)
						kтр
где kтр		U1		220	1,56 - коэффициент трансформации,
где kтр					1,56 - коэффициент трансформации,
	U2		141

откуда

0,29

I1 1,56 0,19 А.

22. Габаритная мощность трансформатора, поскольку он двухобмоточный,

Sтр S2 S1 U2 I2 141 0,29 40,9 ВА.

23. Зная средние значения токов заряда и разряда конденсаторов C1, C4 , C6 и C8 (4)-(9), можно найти размах пульсаций на них соответствен-

но:

для конденсатора C8

Iн

н T

Iн

UC8

;

(21)

2fc C

для конденсатора C6

Iн

UC6

(22)

2fc C

потому что ток заряда-разряда равен 2Iн

Iн

UC4

(23)

2fc C

UC2 4

Iн

(24)

2fc C

24. Тогда полный размах пульсаций напряжения на нагрузке будет равен сумме пульсаций напряжений на каждом из конденсаторов, т.е.

Uн	UC8 UC6 UC4 UC2	(1 2 3 4)	Iн	10 Iн	. (25)
			2fc C
				2fc C

25. В общем случае размах пульсаций напряжения на нагрузке


p				p		p			p		p Iн
			Iн			1		Iн		1
						1				1
		2		2			2		2
Uн k
Uн k			2fcC			2		2fc C
k 1			2fcC			2		2fc C		8fc C
	(p 2) p Iн				.						(26)
					.						(26)

16fc C

26.Коэффициент пульсаций напряжения на нагрузке, определенный

как

kп	Uн	p(p 2) I	н	p(p 2)	,	(27)
	2 Uн	32fc C Uн
				32fc C Rн

можно найти, зная емкость конденсатора одной ступени, которую в нашем случае нужно найти.

27. Тогда емкость конденсатора одной ступени будет равна


C		p(p 2)			8(8 2)			16,7 10 6		Ф.
C		32fc kп Rн		32 50 0,03 100 103				16,7 10 6		Ф.
		32fc kп Rн		32 50 0,03 100 103
Суммарная емкость всех конденсаторов умножителя будет равна
C	pC		p2(p 2)		8 16,7 10	6	133,6 10		6	Ф.	(28)
C	pC		32fc kп Rн		8 16,7 10		133,6 10			Ф.	(28)
			32fc kп Rн

28. Размах пульсаций напряжения на каждом из конденсаторов в соответствии с (21)-(24)

UC8		I	н		15,6 10	3	9,4 В;
					2 50 16,7 10 6
		2fc C
UC6	2 UC8			18,8 В;
UC4	3 UC8 28,2 В;
UC2	4 UC8			37,6 В.

29. Выбираем конденсаторы по следующим исходным данным:

максимальное постоянное напряжение, прикладываемое к конденса-

тору,

UCmax 2U2m 22U2 22 141 400 В;

частота переменной составляющей напряжения f1 fc 50 Гц;

амплитуда переменной составляющей максимальна во втором конденсаторе

UC~m		U2		37,6	18,8 В.

	2		2

Выбираем конденсаторы типа К50-29 [9], предназначенные для работы в цепях постоянного и пульсирующего токов, со следующими электрическими параметрами:

номинальная емкость и допускаемое отклонение

Cном 22 10 6 Ф;

C 50%; 20%;

номинальное постоянное напряжение

Uном 450;

наибольшая допустимая амплитуда переменного напряжения с частотой 50 Гц при T 40 С

Umд50 10 В;

интервал рабочих температур от минус 60 С до +85 С;

тангенс угла потерь tg 0,1;

ток утечки при максимальной температуре

Iуm( 85 C) 50 10 6 А.

30. Из приведенных данных по конденсаторам К50-29 видно, что он не проходит по максимально допустимому значению переменной составляющей 50 Гц, т.к.

UC~m 18,8 В> Umд50 10 В,

причем этот параметр превышен в конденсаторах C1, C2 , C3, C4 . Перераспределим емкости конденсаторов пропорционально их токам

заряда-разряда (4) (11), что даст для всех конденсаторов C1 C8 одинаковый размах пульсаций. В общем случае размах пульсаций на последней ступени умножения

U Up	Iн	.	(29)

	2fc Cp

		74
31. Тогда размах напряжения на нагрузке
	Uн1		p	U	p Iн		,		(30)
					4fc Cp
		2
что дает для коэффициента пульсаций на нагрузке
kп	Uн1			p Iн			p	,	(31)
		8fc C8 Uн				32fc Cp Rн
	2 Uн

где Cp - емкость последней ступени умножения.

Из выражения (30) можно определить емкость последней ступени умножения

Cp 8fc kп Rн .

33. Для конденсаторов с четными номерами

Cp Cp ,
Cp Cp ,
Cp 2
Cp 2	2Cp ,
Cp 4
Cp 4	3Cp ,
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
Cp		p	Cp ,
		p

	2

аналогично для конденсаторов с нечетными номерами

Cp 1 Cp ,

Cp 3 2Cp ,

Cp 5 3Cp ,

. . . . . . . . .

1Cp. 2

34.Тогда суммарная емкость C конденсаторов будет равнаC

	p			p		p
					1


	2			2		2
C 1 2 k Cp			2				Cp
					2
k 1								p2 p 2
p			p		p
		1							.

2			2 8fc kп Rн					32fc kп Rн

(32)

(33)

(34)

(35)

Выражение (35) показывает, что суммарная емкость конденсаторов умножителя при этом не изменилась.

35. По выражениям (32) (34) рассчитаем емкости ступеней:

6,7 10

Ф;

8fc kп Rн

8 50 0,03 100 103

6,7 10 6

Ф;

2C8

13,3 10 6

Ф;

C3 3C8 20 10 6 Ф;

C 4C

26,7 10 6

Ф.

36. По выражению (29) рассчитываем размах пульсаций напряжения на каждом из конденсаторов

U U8	I	н	15,6 10	3	23,3 В.
			2 50 6,7	10 6
	2fc C8

Тогда амплитуда переменной составляющей

UC~m 2 11,7 В.

Выбираем конденсатор К50-29-450 В-10 мкФ, у которого допустимая амплитуда пульсаций 50 Гц – 14 В.

37. В связи с увеличением емкости C8 с 6,7 10 6											до 10 10 6 коэффи-
циент пульсаций уменьшается, уменьшится и U .
Допустим даже, что все конденсаторы имеют минимальную емкость
с отклонением емкости 20% (см. п. 28).
Тогда C8 C8min							Cном 1 0,2 8 10 6 Ф.
По выражению (29)
U		15,6 10 3							19,5;
		2 50 8 10 6

UC~m			U		19,5			9,75.

		2				2
Коэффициент пульсаций напряжения на нагрузке по (31)
kп				8 1						0,025;
	8 50 8 10					6	100 103

kп (%) 2,5%, т.е. меньше заданного.

3.7.Задачи по фильтрам для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения

3.7.1. Рассчитать параметры сглаживающего Г-образного LCфильтра, установленного на выходе трехфазного выпрямителя с нулевой точкой.

Исходные данные:

1.Фазное напряжение вторичной обмоткитрансформатораU2 440 В.

2.Частота питающей сети fc 50 Гц.

3.Коэффициент пульсаций на нагрузке kп 2%.

4.Сопротивление нагрузки Rн 315 Ом.

5.Потери в выпрямителе отсутствуют.

1. Формализуем задание.

Дано:

U2 440 В fc 50 Гц kп 2%

Rн 315 Ом

_________________________________________________________________________

L ?, Id ?, Id~ ?, Ud~ ?, f1 ?,	Pдр ?, rдр	?, Iдр	?,
C ?, UC~ ?, UCнно Ud ?, UCmax	?

Рассчитать параметры LC-фильтра это значит:

для дросселя найти величину индуктивности L, величину тока подмагничивания дросселя Id , переменную составляющую тока дросселя Id~ ,

эффективное значение тока Iдр дросселя, переменную составляющую на-

пряжения Ud~ , определяющую габаритную мощность дросселя Pдр и час-

тоту f1 первой гармоники, активное сопротивление rдр обмотки дросселя;

для конденсатора нужно найти емкость C, переменную составляющую напряжения UC~ на конденсаторе и ее частоту f1, номинальное напряжение UC и его максимальное UCmax значение.

1. Схема выпрямителя с фильтром представлена на рис. 3.21.

VD1

A	L
VD2	L
B
VD3	C	Rd
C	C	Rd

Рис. 3.21

2. Выпрямленное напряжение

sin

440

sin

630 В.

3. Коэффициент пульсаций на входе фильтра, начинающегося с дроссе-

ля,

k	п	2	2	2	0,25.
		mп2 1
			32 1 8

kп 25%.

4. Коэффициент сглаживания, который должен обеспечить фильтр,

kсгл. kп 25 12,5. kп 2

5. Ток подмагничивания дросселя равен выпрямленному току

Id Id 630 2 А. Rd 315

6. Чтобы обеспечить режим непрерывного тока в дросселе, величину индуктивности нужно выбрать больше некоторой критической величины:

Lкр		2Rd		2 315		83,6 10		3	Гн,
	mп2 1mп c
				9 1 3 314
выбираем L 100 10 3 Гн > Lкр .
7. Произведение LC определяем по формуле
LC		kсгл. 1	12,5 1		15,2 10 6		Гн Ф.

		mп2 c2	32 3142

8. Тогда величина емкости определяется как

C LC 15,2 10 6 152 10 6 Ф. Lкр 100 10 3

9. Индуктивное сопротивление дросселя на частоте первой гармоники

XL mп cL 3 314 100 10 3 94,2 Ом.

10. Емкостное сопротивление конденсатора на частоте первой гармоники

1			1
Xc					6,98 Ом.
	m	C	3 314 152 10 6
	п c
11. Сравнение			XL , XC с Rd	позволяет сделать вывод, что фильтра-
ция осуществляется			в основном	емкостью, т.к. XC 6,98 Rd		315,

XL 94,2 Rd 315.

12. Волновое сопротивление фильтра

L	100 10	3	25,6 Ом.

	152 10 6
C

Определяем максимальное значение токапри включении выпрямителя

ILmax	Ud	630	24,6 А
		25,6

и максимальное напряжение на конденсаторе при отключении нагрузки

UCmax Ud Id 630 2 25,6 682 В.

13. Резонансную круговую частоту фильтра найдем по выражению

p	1	1	256,2 рад/сек.

		100 10 3 152 10 6
	LC

p1mп c 1 3 314 471 рад/сек, то резонансные явления

2 2

всглаживающем фильтре исключены.

14.Критическое значение сопротивления нагрузки, при котором ток дросселя станет прерывистым, можно найти из соотношения

Rd кр. 376 Ом, то ток станет прерывистым. Чтобы отодвинуть эту грани-

цу в сторону бóльших сопротивлений, нужно увеличить индуктивность дросселя.

15. Для расчета переменной составляющей тока дросселя нужно найти эквивалентное сопротивление фильтра на частоте первой гармоники, т.е.

Zф jXL jXC Rd , Rd jXC

учитывая, что в нашем случае XC Rd , приближенно получим

Zф jXL jXC j jXL jXC j 94,2 6,98 j87,2 Ом.

16. Амплитудапеременнойсоставляющей токадросселя определится как

Id~ U1m . Zф

Учитывая, что U1m kп 0,25, находим

U1m 0,25Ud 0,25 630 157,5 В.

Отсюда

157,5

Id~ 87,2 1,8 А.

17. Действующее значение тока дросселя определим по формуле

Iдр	Id2	I	d~		2	22	1,8		2
									2,37 А.


				2				2

18. Габаритную мощность дросселя найдем как произведение действующего значения тока дросселя на действующее значение напряжения первой гармоники напряжения. Амплитуда переменной составляющей напряжения

UL~

U1m jXL

157,5 94,2

170 В.

j XL XC

87,2

Габаритная мощность дросселя

170

2,37 286 ВА.

др

19. Таким образом, получим следующие параметры дросселя фильтра:

L 100 10 3

Гн;

Id 2 А;

Id~ 1,8 А;

Iдр 2,37 А; U L~ 170 В;

f1 150 Гц; Pдр

286 ВА.

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 148 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
05.02.2023341.63 Кб3Основы предпринимательства.-5.pdf
#
05.02.2023293.18 Кб2Основы предпринимательства.-6.pdf
#
05.02.2023779.38 Кб4Основы предпринимательства.-7.pdf
#
05.02.20231.04 Mб33Основы предпринимательства..pdf
#
05.02.20231.24 Mб10Основы преобразовательной техники.-1.pdf
#
05.02.20232.49 Mб18Основы преобразовательной техники.-2.pdf
#
05.02.20234.91 Mб35Основы преобразовательной техники..pdf
#
05.02.2023524.16 Кб2Основы природопользования.-1.pdf
#
05.02.2023357.41 Кб2Основы природопользования..pdf
#
05.02.2023709.54 Кб18Основы программирования на языке Ассемблера..pdf
#
05.02.20233.15 Mб18Основы программирования на языке СИ..pdf