Пояснительная записка должна включать в себя следующие разделы: титульный лист, задание, расчетную часть, полную принципиальную схему выпрямителя и его внешнюю характеристику




НазваниеПояснительная записка должна включать в себя следующие разделы: титульный лист, задание, расчетную часть, полную принципиальную схему выпрямителя и его внешнюю характеристику
страница1/4
Дата публикации21.07.2013
Размер355 Kb.
ТипПояснительная записка
vbibl.ru > Астрономия > Пояснительная записка
  1   2   3   4
1. РАСЧЕТ ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Цель работы: расчет выпрямителя для питания промышленной установки.

В качестве исходных данных используются номинальное значение выпрямленного напряжения Ud н и выпрямленного тока Id н, номинальное напряжение питающей сети U1 и его частота f1, значение коэффициента пульсаций kп вых. Общие требования: напряжение сети Uс = 220 В, частота сети fс = 50 Гц. Остальные исходные данные выбираются по своему варианту из табл. прил. 1.

В процессе выполнения задания необходимо:
1) выбрать схему выпрямителя и фильтра;
2) рассчитать режимы работы элементов;
3) определить тип вентиля, параметры трансформатора;
4) рассчитать значения элементов сглаживающего фильтра;
5) построить внешнюю характеристику выпрямителя.

Пояснительная записка должна включать в себя следующие разделы: титульный лист, задание, расчетную часть, полную принципиальную схему выпрямителя и его внешнюю характеристику.

^ 1.1. Краткие теоретические сведения

Выпрямитель – устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения в постоянное. В зависимости от числа фаз переменного напряжения различают однофазные и многофазные (обычно трехфазные) выпрямители. Структурная схема выпрямителя приведена на рис. 1.

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\001.gif

Рис. 1. Структурная схема выпрямителя

Выпрямитель содержит трансформатор Т, необходимый для преобразования напряжения сети Uc до величины U2, определяемой требованиями нагрузки; вентильную группу В, которая обеспечивает одностороннее протекание тока в цепи нагрузки, в результате чего переменное напряжение U2 преобразуется в пульсирующее; фильтр Ф, передающий на выход схемы постоянную составляющую напряжения и сглаживающий пульсации напряжения.

Выпрямитель может быть дополнен схемой стабилизации, подключаемой к выходу фильтра и предназначенной для поддержания напряжения на нагрузке неизменным при изменении напряжения U2 на трансформаторе.

Основными показателями работы выпрямителя являются средние значения выпрямленного тока Id и напряжения Ud:

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\002.gif

где T – период изменения выходного тока (напряжения);

мощность нагрузочного устройства

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\003.gif

коэффициент пульсаций

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\004.gif

где Uосн m – амплитуда основной (первой) гармоники выпрямленного напряжения;

коэффициент использования вентилей по напряжению

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\005.gif

где Uобр т – максимальное обратное напряжение на вентиле; Uобр доп – допустимое обратное напряжение вентиля;

коэффициент использования вентиля по току

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\006.gif

где Iа – среднее значение тока, протекающего через диод, Iан – номинальное значение тока вентиля;

типовая мощность трансформатора

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\007.gif

где e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\008.gif;

коэффициент полезного действия

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\009.gif

где Pтр и Pд – потери в трансформаторе и диодах.

Основной характеристикой выпрямителя, как и любого источника питания, является внешняя (нагрузочная) характеристика Ud = f(Id). Она позволяет определить номинальное значение выпрямленного напряжения и выходное сопротивление выпрямителя

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\010.gif

Свойства выпрямителя в значительной степени зависят от характера нагрузки на его выходных зажимах, которая может быть активной (омической), начинающейся с индуктивности и начинающейся с емкости.

Однофазная мостовая схема (рис. 2) строится на однофазном трансформаторе Т. Диодная группа образует мост, к одной диагонали которого подводится переменное напряжение, а в другую диагональ включается нагрузка. Диоды работают парами поочередно (рис. 3): в положительные полупериоды напряжения U2 ток проводят диоды VD2 и VD3, иначе – диоды VD1 и VD4.

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\011.gif

Через нагрузку протекает пульсирующий ток в оба полупериода напряжения u2. Преимуществами данной схемы выпрямления (по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления) являются увеличение среднего значения выпрямленного тока и напряжения в два раза и значительное уменьшение пульсаций выпрямленного напряжения, при этом значение обратного напряжения на закрытых диодах такое же, как и в однополупериодной схеме выпрямления.

Схемы выпрямления трехфазного тока применяются в основном для питания потребителей большой и средней мощности. Они равномерно нагружают сеть трехфазного тока и отличаются высоким коэффициентом использования трансформатора, низким уровнем пульсаций. Ниже рассматриваются две часто применяемые схемы.

Трехфазные выпрямители с нейтральным выводом строятся на трехфазном трансформаторе (рис. 4), вторичные обмотки которого соединяются «звездой». Нагрузка включается между объединенными катодами диодов и нулевой точкой трансформатора. Из временных диаграмм (рис. 5) видно, что диоды проводят ток поочередно, каждый – в течение одной трети периода, когда потенциал начала одной фазы более положителен, чем двух других. Два других диода в этот период закрыты.

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\012.gif

Такая схема нашла применение на средних мощностях (Pd > 1 кВт) при невысоких требованиях к пульсациям выпрямленного напряжения. Достоинство такого выпрямителя – высокая надежность (минимальное число диодов) и низкое значение kп (по сравнению с однофазной схемой выпрямления). Недостаток схемы – подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током, что приводит к снижению его КПД.

Трехфазный мостовой выпрямитель (рис. 6) можно рассматривать как два трехфазных выпрямителя, соединенных последовательно. Первый содержит диоды VD1, VD3, VD5, второй – диоды VD2, VD4, VD6. В результате среднее значение выпрямленного напряжения в два раза превышает напряжение в трехфазной схеме с нулевым выводом. Ток в нагрузке и двух диодах появляется тогда, когда к этим диодам приложено наибольшее напряжение. Из временных диаграмм (рис. 7) видно, что в интервале времени t1 – t2 открыты диоды VD1, VD4, t2 – t3 – VD1, VD6, t3 – t4 – VD3, VD6 и т. д. Продолжительность работы каждого из диодов составляет 1/3 периода. Схема Ларионова обеспечивает наилучшие показатели использования трансформатора и диодов, дает минимальное значение коэффициента пульсаций и получила высокое распространение. Основные параметры рассмотренных схем выпрямления приведены в табл. 1.

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\013.gif

Обязательной принадлежностью выпрямителя является сглаживающий фильтр, передающий на выход схемы постоянную составляющую выпрямленного напряжения и снижающий его пульсации. Основным параметром, характеризующим работу сглаживающего фильтра, является коэффициент сглаживания S. Он равен отношению коэффициентов пульсаций на входе и выходе фильтра

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\014.gif

Простейшими фильтрами являются конденсатор, включенный параллельно нагрузке (емкостный фильтр, рис. 8, а), и дроссель, включенный последовательно с нагрузкой (индуктивный фильтр, рис. 8, б).

Таблица 1

Параметры типовых выпрямительных схем при активной нагрузке

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\015.gif

Пульсации на выходе емкостного фильтра определяются постоянной разряда конденсатора e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\020.gif, поэтому такие фильтры целесообразно применять с высокоомным нагрузочным резистором при небольшой мощности выпрямителя.

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\018.gif

Эффективность индуктивного фильтра зависит от его постоянной времени e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\019.gif. Длительность импульса тока увеличивается с ростом τ. Коэффициент сглаживания индуктивного фильтра

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\021.gif

Чем больше значение Lф или меньше Rн, тем эффективнее фильтр. Индуктивные фильтры обычно применяют в трехфазных выпрямителях средней и большой мощности с малым значением сопротивления нагрузки.

Если необходимо обеспечить коэффициент сглаживания 20 < S < 40, применяют Г-образные (LC-, RC-типа) (рис. 9) и многозвенные П-образные фильтры.

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\017.gif

В Г-образном LC-фильтре переменная составляющая выпрямленного напряжения снижается из-за сглаживающего действия Cф и падения ее на Lф. Постоянная составляющая на нагрузке Rн практически не уменьшается, так как активное сопротивление дросселя мало. Сопротивление конденсатора e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\022.gifдолжно быть значительно меньше Rн, а сопротивление дросселя e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\023.gif. Коэффициент сглаживания определяется по формуле:

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\024.gif

В маломощных выпрямителях, у которых сопротивление нагрузки Rн составляет несколько килоом, вместо Lф целесообразно включать Rф, что позволяет уменьшить массу, габариты и стоимость фильтра. Поскольку при этом несколько снижается напряжение на нагрузке, значение сопротивления Rф выбирают из соотношения:

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\025.gif

Для RC-фильтра коэффициент сглаживания меньше, чем для LC-фильтра, и определяется он по формуле:

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\026.gif

П-образный фильтр (рис. 10) представляет собой каскадное соединение емкостного и Г-образного фильтров. Следовательно, коэффициент сглаживания таких фильтров определяется как произведение коэффициентов сглаживания соответствующих фильтров:

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\027.gif

где Sc и Sг – коэффициенты сглаживания емкостного и Г-образного фильтров.

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\028.gif

Рис. 10. Многозвенные П-образные фильтры

При сопротивлении нагрузки в несколько килоом используется CRC-фильтр (рис. 10, а), при малом Rн – CLC-фильтр (рис. 10, б).

Внешней характеристикой выпрямителя (рис. 11) называют зависимость напряжения на нагрузочном устройстве от тока в нем: Ud = f(Id). В реальном выпрямителе значения сопротивления диодов и обмоток трансформатора не равны нулю, поэтому на этих сопротивлениях создается падение напряжения.e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\029.gif

В результате для выпрямителей без фильтра (см. рис. 11, прямая 1) зависимость Ud = f(Id) описывается следующим уравнением:

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\030.gif

где Ud х.х – напряжение холостого хода выпрямителя; Rпр – сопротивление открытых вентилей выпрямителя, включенных последовательно с нагрузкой; Rт – активное сопротивление обмотки трансформатора.

В выпрямителях с емкостным фильтром (см. рис. 11, кривая 2) внешняя характеристика берет начало из точки , так как при Id = 0 конденсатор заряжается до амплитудного значения напряжения вторичной обмотки трансформатора. С ростом тока Id кривая 2 спадает быстрее из-за уменьшения постоянной времени .

В случае использования индуктивного сглаживающего фильтра добавляется падение напряжения на внутреннем сопротивлении дросселя rдр и учитывается падение напряжения на индуктивном сопротивлении обмотки рассеяния xs:

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\031.gif

где e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\032.gif, а параметры а и b приведены в табл. 2.

Внешняя характеристика выпрямителя с Г-образным RC-фильтром (см. рис. 11, кривая 3) имеет еще более крутой наклон, чем кривая 2, из-за дополнительного падения напряжения на последовательно включенном резисторе Rф.

Таблица 2

Параметры схем выпрямления

e:\disc\__эл_каэл_ка_2\kursovik\mu\033.gif
  1   2   3   4

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Пояснительная записка должна включать в себя следующие разделы: титульный лист, задание, расчетную часть, полную принципиальную схему выпрямителя и его внешнюю характеристику iconПрепроцессор пояснительная записка к курсовому проекту по курсу «Схемотехника эвм»
Использовано 5 литературных источников. Графическая часть включает в себя 4 документа: схему электрическую функциональную (Э2), схему...

Пояснительная записка должна включать в себя следующие разделы: титульный лист, задание, расчетную часть, полную принципиальную схему выпрямителя и его внешнюю характеристику iconПрепроцессор пояснительная записка к курсовому проекту по курсу «Схемотехника эвм»
Использовано 5 литературных источников. Графическая часть включает в себя 4 документа: схему электрическую функциональную (Э2), схему...

Пояснительная записка должна включать в себя следующие разделы: титульный лист, задание, расчетную часть, полную принципиальную схему выпрямителя и его внешнюю характеристику iconПояснительная записка Основной целью
В задачи пропедевтического курса информатики целесообразно включать приобретение навыков и умений анализировать любые объекты и системы...

Пояснительная записка должна включать в себя следующие разделы: титульный лист, задание, расчетную часть, полную принципиальную схему выпрямителя и его внешнюю характеристику iconОтчет должны содержать следующие: заголовок или титульный лист, введение,...
Спешу вам сообщить, что мы чуть не упустили такую замечательную вещь как курсовая работа. 

Пояснительная записка должна включать в себя следующие разделы: титульный лист, задание, расчетную часть, полную принципиальную схему выпрямителя и его внешнюю характеристику iconКонтрольные задания к блоку «Электрохимические методы анализа»
Составьте схему анализа, приведите принципиальную схему установки, уравнения химических и электрохимических реакций, методику определения,...

Пояснительная записка должна включать в себя следующие разделы: титульный лист, задание, расчетную часть, полную принципиальную схему выпрямителя и его внешнюю характеристику iconОбразовательная программа  Верхоценского филиала мбоу сатинской сош...
Она представляет собой систему взаимосвязанных программ, каждая из которых является самостоятельным звеном, обеспечивающим определенное...

Пояснительная записка должна включать в себя следующие разделы: титульный лист, задание, расчетную часть, полную принципиальную схему выпрямителя и его внешнюю характеристику iconПрограмма семинара будет включать в себя следующие тематические блоки
Кроо «Южный региональный ресурсный центр» проводит семинар-тренинг «Основы проектирования и реализации общественных кампаний»

Пояснительная записка должна включать в себя следующие разделы: титульный лист, задание, расчетную часть, полную принципиальную схему выпрямителя и его внешнюю характеристику icon1. Каковы особенности полных квазистатических уравнений? Рассмотрите...
Ii прогностические модели, основанные на полных уравнениях гидротермодинамики

Пояснительная записка должна включать в себя следующие разделы: титульный лист, задание, расчетную часть, полную принципиальную схему выпрямителя и его внешнюю характеристику iconПояснительная записка Не забывайте рода своего, прошлого своего,...
Кто, как не школа, должна заботиться о нравственном становлении личности? Именно в школе должна быть сосредоточена не только интеллектуальная,...

Пояснительная записка должна включать в себя следующие разделы: титульный лист, задание, расчетную часть, полную принципиальную схему выпрямителя и его внешнюю характеристику iconАвтоматизированная система генерирования линейных кроссвордов Пояснительная...
Пояснительная записка: 55 с., 6 рис., 6 схем программ и алгоритмов, 6 библиограф источников

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница