Расчет устройств преобразования электрического тока

Тип работы:
Контрольная
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Волжская государственная академия водного транспорта

Кафедра электротехники и электрооборудования объектов водного транспорта

Курсовая работа

по дисциплине:

«Судовая электроника и силовая преобразовательная техника»

Тема: «Расчет устройств преобразования электрического тока»

выпрямитель фильтр трансформатор напряжение

Астрахань

2012 г.

Задача. Произвести расчет и выбор элементов выпрямителя с LC-фильтром. Потерями в вентилях и элементах фильтра пренебречь

Исходные данные:

Напряжение нагрузки UH=48 В, ток нагрузки IH=5 А, допустимый коэффициент пульсации выпрямленного напряжения q2 =0,062

Характеристика сети питания — однофазная напряжением U1= 220 В; частота f =50Гц, напряжение короткого замыкания трансформатора uK= 7%

Схема выпрямителя — мостовая.

Решение:

1. Принципиальная электрическая схема выпрямителя:

2. Среднее значение выходного напряжения выпрямителя

Ud = UH = 25 В

(т.к. потерей напряжения на дросселе по условиям задачи можно пренебречь).

3. Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора

U2 = Ud / вU = 48/0,9 =53,3 В

где вU — коэффициент передачи выпрямителя по напряжению

вU = Ud / Е2.

Для однофазного двухполупериодного выпрямителя (табл. 2)

Ud2 = 0,9.

4. Среднее значение выходного тока выпрямителя

Id = IH = 5 А

(т. к. по условиям задачи конденсатор считается идеальным и постоянная составляющая через него не проходит).

5. Действующее значение тока вторичной обмотки

где вi — коэффициент передачи выпрямителя по току

вi = Id / I2.

Для однофазного мостового выпрямителя вi = 1 (см. табл. 2 I2 /Id =1).

6. Расчетная мощность трансформатора

ST = 1,11 Ud Id = 1,11*48*5=266,4 ВА

(т. к. по табл. 2 для однофазного мостового выпрямителя STd= 1,11).

7. Амплитудное значение тока вентиля

Iam = Id = 5 А

(т.к. по условиям задачи фильтр должен обеспечить удовлетворительное сглаживание).

8. Cреднее значение тока вентиля

Ia = Id*0,5 = 5*0,5 =2,5 А

(т. к. по табл. 2 для однофазного мостового выпрямителя Ia / Id = 0,5).

9. Амплитуда обратного напряжения на вентилях

UОБР = 1,57 Ud / = 1,57*48 =75,4 В.

(т. к. по табл. 2 для однофазного мостового выпрямителя UОБР / Ud = 1,57).

10. Принимаются вентили типа Д214 для которых:

средний прямой ток Ia кат = 10 А;

обратное напряжение U катОБР =100 В;

среднее значение прямого падения напряжения Д Uа =1,2 В

Для принятых вентилей выполняются условия выбора:

Ia кат = 10 А > Ia = 2,5 А,

U катОБР =100 В > UОБР =75,4 В.

11. Коэффициент пульсации на выходе выпрямителя

q1 =2/(m2 — 1) = 2/(22 — 1) = 0,67.

M — кратность частоты переменной составляющей выпрямленного напряжения к частоте питающей сети. Для однофазного мостового выпрямителя по табл. 2 m=2.

12. Требуемый коэффициент сглаживания

S = q1 / q2 = 0,67/ 0,062 = 10,8.

13. Сопротивление нагрузки

RH = UH / IH = 48 /5=9,6 Ом.

14. Реактивное сопротивление конденсатора, входящего в состав фильтра, для удовлетворительного сглаживания определяется исходя из соотношения ХС = 0,1RH

ХС = 0,1RH = 0,1 * 9,6 =0,96 Ом.

15. Угловая частота пульсаций

щП = 2р m f= 2*3,14*2*50 = 628 рад-1.

16. Емкость конденсатора входящего в состав фильтра

С = 1/(щП ХС)=1 / (628* 0,96)=165*10-6 Ф

17. Индуктивность дросселя, входящего в состав фильтра

L = S/(щП 2C)= 10,8/(628 2*165*10-6)=0,02 Гн

18. Коэффициент трансформации тока

КТ? U2/ U1 = 48/ 220 =0,21

19. Активное сопротивление обмоток трансформатора по первичной стороне

R Т = (uK U1) / (100 I1) = (uK U1) / (100 КТ I2) =

= (7* 220) /(100*0,21*0,5)= 147Ом

20. Активное сопротивление обмоток трансформатора приведенное ко вторичной стороне

RТ` = КТ2 R Т = 0,212 * 147 = 6,48 Ом

21. Внутреннее активное сопротивление выпрямителя

R В H = RФ + RТ` = 0 + 6,48 = 6,48 Ом,

т. к. по условиям задачи потери в фильтре пренебрегаются RФ =0

22. Внутренняя ЭДС выпрямителя, равная среднему значению выходного напряжения идеального источника

ЕН= UН ХХ = вU Е2? вU U2 = 0,9*53,3 = 48 В

23. Расчет внешней характеристики

UН = ЕН — N Д Uа — IH RВ H

N — число вентилей одновременно обтекаемых током.

Для заданной схемы N=2, поэтому

N *Д Uа =2*1,2 =2,4 В.

Результаты расчета для значений тока от 0 до 100% IH с шагом 10% сведены в таблицу

IH, А

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

IH RВ H

0

3,24

6,48

9,72

12,96

16,2

19,44

22,68

25,92

29,16

32,4

UН

48

42,36

39,12

35,88

32,64

29,4

26,16

22,92

19,68

16,44

13,2

24. Наклон (коэффициент статизма) внешней характеристики выпрямителя

КС= 100(U0 -UН) / U0 = 100(48−13,2) / 48=72,5%

25. График вешней характеристики выпрямителя

Выводы:

1. Для питания нагрузки с заданными параметрами и характеристикой сети принимается вентильный комплект, построенный на вентилях типа Д214;

2. Для обеспечения заданного уровня пульсации выпрямленного напряжения используется LC-фильтр с емкостью 165*10-6 Ф и индуктивностью 0,02 Гн.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой