1. Моделирование выпрямителя (предварительные расчёты)

1.1. Выбор схемы выпрямителя. Схема выпрямителя задаётся преподавателем. Если дополнительных указаний нет, то выбор схемы осуществляется по желанию студента исходя из общих положений, изложенных в основах теории.

1.2. Выбор схемы замещения трансформатора. Схема замещения трансформатора задаётся преподавателем. Если дополнительных указаний нет, то выбор схемы осуществляется по желанию студента исходя из общих положений, изложенных в основах теории.

1.3. Расчёт трансформатора.

Примечание. Материал, изложенный ниже, полностью справедлив только для расчёта трансформатора при мостовой схеме выпрямления тока. В данной работе, не смотря на определённые неточности, разрешается применить предложенную методику расчёта трансформатора и для других схем выпрямления.

При предварительном расчёте выпрямителя в первую очередь необходимо задаться основными параметрами трансформатора. Для трансформатора малой мощности можно предположить, что потери в стали будут составлять примерно 2% от полезной мощности трансформатора, а потери в обмотках – (6-8)% от полезной мощности трансформатора (потери в обмотках в дальнейшем делятся поровну). Таким образом, расчёт-

6

ная (габаритная) мощность трансформатора должна быть на (8-10)% выше полезной мощности выпрямителя .

При выполнении обмоток трансформатора проводом с тонкой изоляцией (например, проводом марки ПЭЛ) произведение сечений связано с габаритной мощностью трансформатора уравнением .

Здесь - сечение сердечника магнитопровода ( ), - сечение окна магнитопровода ( ). В дальнейшем в расчётах размеры указываются в метрах.

Маломощные трансформаторы часто выполняются на Ш-образном железе и работают при максимальной индукции около =1.5 Тл. Ниже дана выборка стандартных значений Ш-образного железа

типоразмер	Сечение окна,	Средняя длина силовой линии, см	Рекомендуемое произведение сечений
Ш 10	0,75	5,57	0,75-1,5
Ш 12	1,08	6,68	1,56-3,12
Ш 14	1,47	7,8	2,88-5,76
Ш 16	1,92	8,9	4,91-9,82
Ш 18	2,43	10	7,87-15,7
Ш 20	3,0	11,1	12-24
Ш 24	4,32	13,4	25-50
Ш 28	5,88	15,7	46-93
Ш 32	7,68	19,4	78,6-157

Зная мощность можно выбрать типоразмер железа и рассчитать сечение сердечника магнитопровода.

При работе на активную нагрузку можно принять номинальные токи обмоток равными , , а сопротивление нагрузки .

Указанные данные позволяют оценить требуемое количество витков первичной и вторичной обмоток трансформатора , где (из-за покрытия листов стали лаком коэффициент заполнения сечения сердечника сталью меньше 1).

С целью компенсации потерь в трансформаторе расчётное число витков первичной обмотки уменьшают на 4%, а число витков вторичной обмотки увеличивают на 6% относительно расчётной величины.

7

Для определения индуктивности обмоток можно воспользоваться формулой , где - относительная магнитная проницаемость стали (примерно равная 1000).

Указанные расчёты позволяют рассчитать параметры замещения реального трансформатора идеальным. При этом:

- активные сопротивления первичной и вторичной обмоток реального трансформатора при мощности потерь в них рассчитываются по формулам и . Для приведенной схемы замещения , где - коэффициент трансформации .

- индуктивности рассеяния первичной и вторичной обмоток трансформатора рассчитываются по формулам , . Для приведенной схемы замещения , где - коэффициент трансформации .

- сопротивление активных потерь в стали при мощности потерь в стали рассчитывается по формуле . Коэффициент 0.1, введенный в некоторые формулы, отражает соответствующее значение тока холостого хода и напряжения короткого замыкания относительно их номинальных значений.

- эквивалентное сопротивление сердечника определяется по формуле .

- индуктивность сердечника определяется по формуле .

При использовании приведенной схемы замещения следует рассчитать приведенные значения элементов , . Также следует иметь ввиду следующие отношения, , .

1.4. Схема замещения выпрямителя. После расчёта параметров всех элементов составляется полная схема замещения выпрямителя, предназначенная для исследований. Ниже в качестве примера показана схема для выпрямителя с идеальным трансформатором и мостовой схемой выпрямления тока.

8

Здесь NFV – источник эдс, величина которого задаётся функцией от времени.