4 Выбор оптимальной структуры регулирования

Структура, состоящая из нереверсивного секционного коммутатора и нереверсивного коммутатора витков с фиксацией отвода, при наименьшем количестве ключей обеспечивает максимальное количество дискретных состояний.

Количество ключей, необходимое для реализации такого коммутатора, равно числу секций, т. е. Ks=p.

Обобщенное число дискретных уровней у такого коммутатора формируется как результат суммирования числа дискретных уровней при использовании одной секции, двух секций и т. д.: , где − это сумма дискретных уровней по всем секциям, − это количество дискретных уровней в каждой секции. Нереверсивный коммутатор витков с фиксацией отвода (с некоммутируемым узлом) − секция включается только в одном направлении, число дискретных уровней равно числу ключей, т. к. фиксация отвода не позволяет использовать комбинации управляющих кодов:

K=8;V=[];

for i=0:K

for j=0:K

for k=0:K

for l=0:K

Ni=[i j k l];

p=size(find(Ni>0),2);

if i+j+k+l==K-p

NSum=prod(Ni+1,2);

V=[V; [p Ni NSum]];

end;

end;

end;

end;

end;

NMax=max(V(:,end));

KOpt=find(V(:,end)==NMax);

NOpt=V(KOpt,:)

Получаем следующую структуру:

– 3 ключа для переключения секций;

– 0 ключей в первой секции;

– 1 ключ во второй секции;

– 2 ключа в третьей секции;

– 2 ключа в четвертой секции;

– всего дискрет: 18.

Всего в регуляторе необходимо обеспечить 7 + 3 = 10 дискрет, что укладывается в значение, полученное при предварительном расчете – 18.

5 Определение числа витков в обмотках и параметров магнитопровода

Необходимо рассчитать число витков первичной обмотки трансформатора и среднюю длину магнитной силовой линии, если известны: индукция магнитного поля , частота , сопротивление нагрузки , максимальное выходное напряжение .

Рассчитываем мощность трансформатора: , получаем .

Рассчитываем площадь сечения магнитопровода: , получаем .

Напряжение на первичной обмотке трансформатора равно максимальному входному напряжению: .

Из формулы выражаем число витков первичной обмотки: . Получаем .

Магнитопровод трансформатора броневой конструкции типа ШЛ. По найденной площади S по таблицам выбираем магнитопровод с размерами a=3.0 см, b=10 см, c=6.0 см, h=15.0 см. Обозначение типоразмера магнитопровода ШЛ6х10. Далее рассчитываем среднюю длину магнитной силовой линии: .

Определим коэффициент передачи нерегулируемой компоненты (НК) и число витков обмоток в нерегулируемой секции.

Для этого нам необходимо знать значение НК. Так как ранее мы использовали амплитудное регулирование, то нам известна амплитуда НК из предыдущих этапов. Соотношение между НК и ее амплитудой: . Определяем коэффициент передачи НК как отношение выходного напряжения ко входному: , . Далее определяем число витков в нерегулируемой секции: . Округляем в большую сторону: виток.

Используя данные предыдущих этапов, рассчитываем количество витков в обмотках каждой секции.

Суммарное количество ключей такого коммутатора Ksum=8, оптимальное количество дискретных состояний NOpt=10. Количество не пустых секций p=3. Количество ключей в секции определяет основание регулирования и соотношение чисел витков в обмотках. Наличие одного ключа в секции соответствует номеру основания 2, т. е. число витков обмоток в каждой секции должно быть в 2 раза больше, чем в предыдущей секции. Если число ключей в секции равно двум, то реализуется регулирование по основанию 3, т. е. каждая последующая секция должна содержать в 3 раза большее число витков.

В нашем случае в двух секциях содержится по 3 ключа, поэтому реализуется регулирование по основанию 3, и в одной секции два ключа, поэтому реализуется регулирование по основанию 2.

Для условия равномерного приращения коэффициента передачи число витков в пределах секции должно быть одинаковым.

deltaU=(11-9)/7, где оптимальное число уровней амплитудного регулирования .

Коэффициент передачи самой маленькой обмотки:

K₂=deltaU/220;

Число витков в самой маленькой обмотке:

w₂=K₂*w₁;

w₂= 2.265;

Количество витков в двух обмотках второй секции:

w₃=3*w₂;

w₃= 6.795;

Количество витков в двух обмотках третьей секции:

w₄=9*w₂;

w₄= 20.385;