Курсовая работа по ТОЭ

 Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора

 


 (12)

где D – параметр, зависящий от угла θ.

По формуле (12) определяются величины тока I2 для всех однотактных схем выпрямления. Ток I2 двухтактных схем (однофазной и трехфазной мостовых) в 1,41 раз больше, так как за 1 период по вторичной обмотке проходят два импульса тока.

Величины I2 для различных схем выпрямления приведены в табл.1.

  =

  3,28

  А

I2 = 1,04 A

Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора для двухтактных схем выпрямления рассчитывается по формуле

 I1 = I2/kтр (13)

где kтр = U1/U2 - коэффициент трансформации. Величины I1 для различных схем выпрямления приведены в табл. 1.

kтр = 220 / 487.5 = 0,451

I1 = 1,04 / 0,451 = 2,3 A

I1 = 2,3 A

Габаритная мощность трансформатора PГАБ , определяющая его габаритные размеры, равна полусумме мощностей первичной P1 и вторичной P2 обмоток, т.е.

 PГАБ = 0,5 (P1 + P2); (14)

 

 P1 = m1 U1 I1 (15)

 P2 = m2 U2 I2 (16)

где m1 и m2 – числа фаз первичной и вторичной обмоток. Величины PГАБ для различных схем выпрямления приведены в табл.1.

Ргаб =  Вт

Ргаб = 509 Вт


Среднее значение прямого тока диода IД СР определяется выбранной схемой выпрямления.

 А

IД.СР = 0,225 А

Действующее значение тока диода I Д для всех схем выпрямления определяют по формуле (12).

IД = 0,74 А 

Амплитудное значение тока диода I Д МАКС определяют из уравнения (6), полагая в нем ωt=0 .

При этом с учетом формулы (7) получим

 I Д МАКС = Iн. F/p (17)

F = p(1 – cos θ)/(sin θ – θ. cos θ) (18)

IД.МАКС = 3.03 А

Обратное напряжение диода Uобр макс определяется выбранной схемой выпрямления и приведено в табл. 1.

Uобр макс = 1,41 BUН = 1,41.0,75.650 = 687,4 B

UОБР.МАКС = 687,4 В

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения может быть определен из следующих соображений.

Так как сопротивление конденсатора для первой гармоники выпрямленного напряжения всегда много меньше сопротивления нагрузки XC << RН, то переменная составляющая тока замкнется в основном через конденсатор. Для высших гармоник сопротивление конденсатора будет еще меньше, и поэтому с достаточной для практических расчетов точностью амплитуду пульсаций по первой гармонике можно определить из следующего выражения:

 UМАКС 01 = IМАКС 01. XC = IМАКС 01/(pw C) (20)

где IМАКС 01 – амплитуда первой гармоники тока, протекающего через конденсатор. За один период изменения тока питающей сети через конденсатор будет проходить p импульсов тока длительностью 2θ.

Разложив ток конденсатора в ряд Фурье и взяв первую гармонику разложения, с учетом (20) и (7) получим амплитуду пульсации в виде:

 UМАКС 01 = UН . Hp / (r . C)

 (21)

 Hp =(sin pq . cos q - p cos pq .sinq) .106 / [p2 p(p2 – 1)f cosq]

Выразив коэффициент пульсации в процентах, получим

kп = 100 Hp / (r . C) % (22)

Определив значение Hp и задаваясь коэффициентом пульсации на выходе выпрямителя, можно по формуле (22) определить емкость конденсатора, необходимую для получения заданного коэффициента пульсации.

 мкФ

С = 8,5 мкФ

Наименование параметра

однофазная мостовая схема выпрямления

Трансформатор

Действующее напряжение вторичной обмотки U2

487,5 В

Действующий ток вторичной обмотки I2

1,04 А

Действующий ток первичной обмотки I1

2,33 А

Габаритная мощность трансформатора PГАБ

512 Вт

 Диод

Обратное напряжение на диоде Uобр макс

687,4 В

Среднее значение тока диода IД СР

0,225 А

Действующее значение тока диода I Д

0,74 А

Амплитудное значение тока диода I Д МАКС

3,03 А

Число диодов

4

Пульсации

Частота основной гармоники

800 Гц

Коэффициент пульсации kп

3 %

С – емкость конденсатора

8,5 мкФ

Конденсатор: К 75 – 40 ( С = 20 мкФ, U = 1000 В)

Диод: КД 209В (Uобр макс = 800 В, IД СР = 0,5 А )

Внешняя ( нагрузочная характеристика) выпрямителя, т.е. зависимость Uн = f(Iн) при U1 = const , позволяет определить отклонение выходного напряжения, обусловленное изменением тока нагрузки (∆Uн)I , напряжение холостого хода Uн х.х, ток короткого замыкания Iн к.з, и внутреннее сопротивление RВ выпрямителя.

Для определения этой зависимости воспользуемся выражениями (5) и (7), представив их в следующем виде:

Uн / U2макс = cos q и Iн / (pU2макс / r) = (sin θ – θ. cos θ)/ p = γ0

Uн = U2 макс ·cosq = 1,41·U2·cosq = 1,41·487.5·cosq = 687.4·cosq

In = p·U2 макс·(sinq - q·cosq)/p·r = 2·487.5·(sinq - q·cosq)/(3,14·14,08) = 31.08·(sinq - q·cosq)

Если Iн = 0, то Uн = Uн х.х = U2макс ; при Uн = 0, Iн = Iн к.з = pU2макс /p r

 

 Рис. 5

Uнхx = 687.4 B

Iнкз = 31.08 А

На основании внешней характеристики выпрямителя могут быть определены отклонение выходного напряжения, обусловленное током нагрузки,

(∆Uн)I = Uн х.х - Uн (23)

(∆Uн)I = 687.4 – 650 = 37.4 В

(∆Uн)I = 37.4 В

и его внутреннее сопротивление

RВ = (Uн х.х - Uн) / Iн (24)

RB = 37.4/0,45 = 83.1 Ом

RB = 83.1 Ом

Анализ переходных процессов во временной области. Классический метод расчета переходных процессов основан на составлении и последующем решении (интегрировании) дифференциальных уравнений, составленных по законам Кирхгофа и связывающих искомые токи и напряжения послекоммутационной цепи и заданные воздействующие функции источники электрической энергии
Электрические цепи переменного синусоидального тока