ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.07.2019
Просмотров: 390
Скачиваний: 1
КАФЕДРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И АППАРАТОВ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению курсового проекта
"Расчёт мостового выпрямителя с фильтром"
по дисциплине
"Силовая электроника"
(для студентов специальности "Электрические машины и аппараты" уровня
подготовки 6.050702)
РЕКОМЕНДОВАНО
на заседании кафедры
"Электрические машины и аппараты"
Протокол №12 от 03.07.2013
УТВЕРЖДЕНО
на заседании методического
совета ДонГТУ
Протокол № от __________
Алчевск
ДонГТУ
2013
2
РАСЧЕТ МОСТОВОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ С ФИЛЬТРОМ
Исходные данные для расчета выпрямителя:
U
но
– среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке;
I
о
– среднее значение выпрямленного тока;
U
1
– напряжение сети;
К
п.вых
– коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке.
Рис. 1 - Схема мостового выпрямителя с фильтром
В приводимых ниже расчетах напряжение выражается в вольтах, ток – в
миллиамперах, сопротивление – в Омах, емкость – в микрофарадах, коэффици-
ент пульсаций в процентах.
Пример расчета.
Дано: U
но
= 4 В; I
о
= 2 А; U
1
= 220 В; К
п.вых
= 2 %.
2.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА
1. Для выбора типа диодов, определяется обратное напряжение на вентиле
U
обр
=1,5·U
о
= 1,5 · 1,2 · 4 = 7,2 В,
где U
о
= 1,2 · U
но
– напряжение на входе сглаживающего фильтра - должно
быть больше напряжения на нагрузке, т.к. учитывает потери напряжения на
C
0
U
1
U
2
U
0
U
H0
C
Ф
C
Ф
L
Ф
L
Ф
R
H
3
фильтре.
Средний ток через вентиль
I
а ср
= 0,5·I
о
= 0,5 · 2 = 1 А.
Выбираются диоды КД130АС с I
ср
= 3 А; U
обр.М
= 50 В.
Выбор диода производится по двум параметрам I
а.ср
и U
обр
. Из справочника
определяются максимальное обратное напряжение, средний ток и внутреннее
сопротивление вентиля R
i
. Если величины R
i
в справочнике нет, то его легко
рассчитать. При падении напряжения на кремниевом диоде U
Д
= 0,7 В величи-
на R
i
= U
Д
/ I
а ср
= 0,7 / 1 = 0,7 Ом.
2. Расчет трансформатора при U
о
= 1,2 · U
но
= 1,2 · 4 = 4,8 В:
Определяют сопротивление трансформатора
4
/
1
1/4
0
0
0
0
тр
)
2
8
,
4
(
2
8
,
4
830
I
U
I
U
830
R
1132 Ом.
Напряжение на вторичной обмотке трансформатора
530
)
1132
7
,
0
2
(
2
8
,
4
75
,
0
530
R
2R
I
U
0,75
U
тр
i
0
0
2
11,5 В.
Токи обмоток
1132
7
,
0
2
8
,
4
6
,
16
2
41
,
1
R
R
2
U
16,6
I
1,41
I
тр
i
0
0
2
2,9 A,
220
9
,
2
5
,
11
2
,
1
U
I
U
1,2
I
1
2
2
1
0,18 A.
Вычисляется габаритная мощность трансформатора, которая для двухпо-
лупериодной схемы определяется выражением
9
.
2
5
.
11
7
,
1
7
,
1
P
2
2
г
I
U
57 В∙А.
Далее находится произведение площади сечения сердечника трансформа-
тора Qc на площадь окна сердечника Q
0
, которое в зависимости от марки про-
вода обмотки равно, см
4
:
4
Q
С
Q
0
= 1,6·Pг для провода марки ПЭЛ;
Q
С
Q
0
= 2,0·Pг для провода марки ПЭШО;
Q
С
Q
0
= 2,4·Pг для провода марки ПШД.
Таблица 1
Тип
пластины
Размеры
Пределы
Q
c
Q
0
, см
4
ширина
среднего
стержня
а, см
ширина
окна
b, см
высота
окна
h, см
площадь
окна
Q
0
= b h,
см
2
Ш-10
Ш-10
Ш-10
Ш-12
УШ-12
Ш-12
Ш-14
Ш-14
Ш-15
Ш-16
УШ-16
Ш-18
Ш-19
Ш-20
Ш-20
УШ-22
Ш-25
Ш-25
Ш-28
УШ-30
Ш-32
УШ-35
УШ-40
1,0
1,0
1,0
1,2
1,2
1,2
1,4
1,4
1,5
1,6
1,6
1,8
1,9
2,0
2,0
2,2
2,5
2,5
2,8
3,0
3,2
3,5
4,0
0,5
0,65
1,2
0,6
0,8
1,6
0,7
0,9
1,35
0,8
1,0
0,9
1,2
1,0
1,7
1,4
2,5
3,15
1,4
1,9
3,6
2,2
2,6
1,5
1,8
3,6
1,8
2,2
4,8
2,1
2,5
2,7
2,4
2,8
2,7
3,35
3,0
4,7
3,9
6,0
5,8
4,2
5,3
7,2
6,15
7,2
0,75
1,17
4,32
1,08
1,76
7,68
1,47
2,25
3,65
1,92
2,8
2,43
4,02
3,0
7,99
5,46
15
18,3
5,88
10,1
25,9
13,5
18,7
0,75-1,5
1,17-2,34
4,32-8,64
1,56-3,12
2,53-5,06
11,1-22,2
2,88-5,76
4,41-8,82
8,21-16,4
4,91-9,82
7,17-14,3
7,87-15,7
14,5-29
12-24
32-64
26,4-52,8
93,7-180,7
114-228
46,5-93
91-182
265-530
165-330
300-600
Для провода ПЭЛ
Q
С
Q
0
= 1,6 · Pг = 1,6 · 57 = 91 см
4
.
Из таблицы 1, в которой приведены основные данные типовых Ш-
образных пластин, по значению Q
С
Q
0
выбирается тип пластины и определяют-
ся все ее параметры.
5
Например, для пластины УШ-30 с а = 3 см; b = 1,9 см; h = 5,3 см; Q
0
= b h =
10,1 см
2
.
При этом получается
Q
С
= (Q
С
Q
0
) / Q
0
= 91 / 10,1 = 9 см
2
.
Необходимая толщина пакета пластин c = Q
С
/ a = 9 / 3 = 3 см.
Отношение с/а рекомендуется брать в пределах 1…2. Если оно выйдет за
эти пределы, то необходимо выбрать другой тип пластин.
Определяется число витков w и толщина провода d первичной и вторичной
обмоток трансформатора при плотности тока в обмотках j = 3 А/мм
2
:
d = 1,13 (I/j)
1/2
= 1,13(I/3)
1/2
= 0,65·I
1/2
,
w
1
= 48 U
1
/ Q
С
= 48 · 220 / 9 = 1173 вит.
d
1
=0,65·I
1
1/2
= 0,65 · 0,18
½
= 0,28 мм,
w
2
= 54 U
2
/ Q
С
= 54 · 11,5 / 9 = 69 вит.,
d
2
=0,65·I
2
1/2
= 0,65· 2,9
1/2
= 1,1 мм.
3. Расчет фильтра. Емкость конденсатор на входе фильтра
С
о
=30·I
о
/ U
o
= 30 · 2· 4,8 = 288 мкФ.
Выбираются электролитические конденсаторы по величине емкости и но-
минальному напряжению, причем U
с
≥ 1,2 U
o
B.
Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра
К
п.вх
=300·I
о
/ (U
o
· C
o
) = 300 · 2/(4,8 · 288) = 0,43 %.
Необходимый коэффициент сглаживания фильтра
q = К
п.вх
/ К
п.вых
= 0,43 / 2 = 0,215.
В данной схеме выбран двухзвенный LC-фильтр. Коэффициент сглажива-
ния одного звена
q
зв
=(q)
1/2
= 0,215
1/2
= 0,46.