Файл: Задача Расчёт однофазного однополупериодного выпрямителя.docx
Добавлен: 29.04.2024
Просмотров: 44
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, тогда
А.
Типовая мощность трансформатора:
Вт.
Таким образом, расчётные параметры для выбора трансформатора:
В; 
В; 
;
А; 
Вт.
3. Определение параметров диода.
А;
В.
Учитывая необходимый запас в 30%:
А;
В.
4. Оптимальным вариантом является диод КД202Г:
.
A.
Задача № 4. Расчёт параметров двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки трансформатора.
Требуется: рассчитать параметры трёхфазного выпрямителя с нейтральным выводом, работающего на активную нагрузку. Трёхфазный трансформатор и диоды считаются идеальными. Частота питающего напряжения
Гц. Исходные данные приведены в табл. 2.
При решении задачи требуется:
1. Изобразить принципиальную электрическую схему выпрямителя, графики вторичных фазных напряжений трансформатора U2a(t), U2b(t), U2c(t); напряжения Uн(t) и тока Iн(t) нагрузки выпрямителя. Кратко описать принцип работы схемы выпрямителя.
2. Выполнить пункты 2-4 из Задачи № 2.
Решение:
1. Схемы выпрямления и графиков временных диаграмм.
Рис. 6 – Схема, временные диаграммы напряжений и токов трехфазного выпрямителя с нейтральным выводом.
В трехфазный выпрямитель с нейтральным выводом входят: трехфазный трансформатор, обмотки которого соединены звездой, три диода, включенные в каждую из фаз трансформатора, и нагрузочный резистор Rн.
Диоды работают поочередно, каждый в течение трети периода, когда потенциал начала одной из фазных обмоток более положителен, чем двух других. Выпрямленный ток в нагрузочном резисторе Rн создается токами каждого диода, имеет одно и то же направление и равен сумме выпрямленных токов каждой из фаз: iн=ia+ib+ic.
Таблица 4.
1. Расчёт параметров трансформатора для двухполупериодного выпрямителя:
Исходные данные к расчёту приведены в таблице 4.
В.
Тогда по определению коэффициента трансформации его значение:
Ток iнt является током вторичной обмотки трансформатора:
Поэтому действующее значение этого тока:
А.
В идеальном трансформаторе токи связаны через коэффициент трансформации
, тогда
А.
Типовая мощность трансформатора:
Вт.
Таким образом, расчётные параметры для выбора трансформатора:
В; В; ;
А; 
Вт.
2. Определение параметров диода.
А;
А;
В.
Учитывая необходимый запас в 30%:
А;
В.
9,68 А.
Оптимальным вариантом являются диод Д212 или Д242А:
А;
В.
Задача № 5. Выбор сглаживающего фильтра.
Для заданной схемы выпрямления, работающей от сети с частотой питающего напряжения
Гц на нагрузку Rн и заданного коэффициента пульсации напряжения на выходе сглаживающего фильтра pвых определить:
1. Возможно ли обеспечить требуемое значение коэффициента пульсации pвых ёмкостным фильтром, который будем считать приемлемым для реализации по габаритам, массе, стоимости, если ёмкость его конденсаторов не превышает величины 1000 мкФ.
2. Возможно ли обеспечить требуемое значение коэффициента пульсации pвых индуктивным фильтром, который будем считать реализуемым, если величина его индуктивности не превышает 5 Гн.
3. Возможно ли обеспечить требуемое значение коэффициента пульсации pвых LC-фильтром при указанных предельных значениях ёмкости и индуктивности, приемлемых для реализации.
4. Описать принцип действия и порядок работы реализуемого фильтра.
Таблица 5.
1. Расчёт параметров трансформатора сглаживающих фильтров.
1. Ёмкостной фильтр:
Исходные данные приведены в табл. 5.
;
мкФ;
< 1000, следовательно, данный фильтр позволяет обеспечить требуемое значение коэффициента пульсации 
.
2. Индуктивный фильтр:
;
Гн;
< 5, следовательно, данный фильтр позволяет обеспечить требуемое значение коэффициента пульсации .
3. Индуктивно-ёмкостной фильтр:
;
мкГн
Ф;
< 5 1000, следовательно, данный фильтр позволяет обеспечить требуемое значение коэффициента пульсации .
4. Описание принципа действия и порядка работы реализуемого фильтра.
Выбор следует остановить на индуктивно-ёмкостном фильтре, так как ёмкостный и индуктивный работают на высокоомные нагрузочные устройства, что в текущем случае не соответсвует действительности (Rн=5 Ом).
Рис. 7 – Схема Г-образного LC-фильтра.
Г-образные фильтры являются простейшими многозвенными фильтрами. Этот фильтр может быть LC-типа (рис. 7). Их применяют тогда, когда с помощью однозвенных фильтров не выполняется предъявляемое к ним
требование с точки зрения получения необходимых коэффициентов
сглаживания. Эти фильтры, являясь более сложными по сравнению
с однозвенными, обеспечивают значительно большее уменьшение
коэффициента пульсаций.
Снижение пульсаций LC-фильтром объясняется совместными
действиями индуктивной катушки и конденсатора. Снижение переменных составляющих выпрямленного напряжения обусловлено как сглаживающим действием конденсатора Сф, так и значительным падением переменных составляющих напряжения на дросселе L
Ф. В то же время постоянная составляющая напряжения на нагрузочном резисторе не уменьшается, так как отсутствует сколько-нибудь значительное падение напряжения этой составляющей на очень малом активном сопротивлении дросселя. С учетом рекомендаций по выбору значений Сф и LФ изложенных ранее, выражение для коэффициента сглаживания LC-фильтра можно записать в виде.
(1)
Оно позволяет рассчитать параметры этого фильтра по заданному значению коэффициента сглаживания:
В расчетах по формулам (1) одним из параметров (индуктивностью или емкостью) элементов фильтра задаются исходя из габаритов, массы и стоимости элементов.
В маломощных выпрямителях, у которых сопротивление нагрузочного
резистора составляет несколько килоом, вместо дросселя LФ включают RФ, что существенно уменьшает массу, габариты и стоимость фильтра. При выборе
на резисторе RФ создается значительно большее падение напряжения от переменных составляющих выпрямленного тока, чем на резисторе RH. Если выбрать значение RФ из соотношения
, то падение постоянной составляющей напряжения на резисторе RФ будет минимальным. В итоге доля переменной составляющей в выпрямленном напряжении по отношению к постоянной составляющей на нагрузочном резисторе RФ значительно уменьшается. Коэффициент сглаживания для Г-образного фильтра определяется из выражения
.
120301-ПБ
Полевой В.Е.
Барсуков Д.П.
РГР-4
А.Типовая мощность трансформатора:
Вт.Таким образом, расчётные параметры для выбора трансформатора:
В; В; ; А; Вт.3. Определение параметров диода.
А; В.Учитывая необходимый запас в 30%:
А; В.4. Оптимальным вариантом является диод КД202Г:
. A.Задача № 4. Расчёт параметров двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки трансформатора.
Требуется: рассчитать параметры трёхфазного выпрямителя с нейтральным выводом, работающего на активную нагрузку. Трёхфазный трансформатор и диоды считаются идеальными. Частота питающего напряжения
Гц. Исходные данные приведены в табл. 2.При решении задачи требуется:
1. Изобразить принципиальную электрическую схему выпрямителя, графики вторичных фазных напряжений трансформатора U2a(t), U2b(t), U2c(t); напряжения Uн(t) и тока Iн(t) нагрузки выпрямителя. Кратко описать принцип работы схемы выпрямителя.
2. Выполнить пункты 2-4 из Задачи № 2.
Решение:
1. Схемы выпрямления и графиков временных диаграмм.
Рис. 6 – Схема, временные диаграммы напряжений и токов трехфазного выпрямителя с нейтральным выводом.
В трехфазный выпрямитель с нейтральным выводом входят: трехфазный трансформатор, обмотки которого соединены звездой, три диода, включенные в каждую из фаз трансформатора, и нагрузочный резистор Rн.
Диоды работают поочередно, каждый в течение трети периода, когда потенциал начала одной из фазных обмоток более положителен, чем двух других. Выпрямленный ток в нагрузочном резисторе Rн создается токами каждого диода, имеет одно и то же направление и равен сумме выпрямленных токов каждой из фаз: iн=ia+ib+ic.
Таблица 4.
1. Расчёт параметров трансформатора для двухполупериодного выпрямителя:
Исходные данные к расчёту приведены в таблице 4.
В.Тогда по определению коэффициента трансформации его значение:
Ток iнt является током вторичной обмотки трансформатора:
Поэтому действующее значение этого тока:
А.В идеальном трансформаторе токи связаны через коэффициент трансформации
, тогда А.Типовая мощность трансформатора:
Вт.Таким образом, расчётные параметры для выбора трансформатора:
В; В; ; А; Вт.2. Определение параметров диода.
А; А; В.Учитывая необходимый запас в 30%:
А;
В. 9,68 А.Оптимальным вариантом являются диод Д212 или Д242А:
А; В.Задача № 5. Выбор сглаживающего фильтра.
Для заданной схемы выпрямления, работающей от сети с частотой питающего напряжения
Гц на нагрузку Rн и заданного коэффициента пульсации напряжения на выходе сглаживающего фильтра pвых определить:1. Возможно ли обеспечить требуемое значение коэффициента пульсации pвых ёмкостным фильтром, который будем считать приемлемым для реализации по габаритам, массе, стоимости, если ёмкость его конденсаторов не превышает величины 1000 мкФ.
2. Возможно ли обеспечить требуемое значение коэффициента пульсации pвых индуктивным фильтром, который будем считать реализуемым, если величина его индуктивности не превышает 5 Гн.
3. Возможно ли обеспечить требуемое значение коэффициента пульсации pвых LC-фильтром при указанных предельных значениях ёмкости и индуктивности, приемлемых для реализации.
4. Описать принцип действия и порядок работы реализуемого фильтра.
Таблица 5.
| № личного варианта | Схема выпрямителя |  , Ом |  |  |  , Гц | q |
| 1 | Однофазная, однополупериодная | 5 | 0,314 | 1,57 | 50 | 5 |
1. Расчёт параметров трансформатора сглаживающих фильтров.
1. Ёмкостной фильтр:
Исходные данные приведены в табл. 5.
; мкФ;
< 1000, следовательно, данный фильтр позволяет обеспечить требуемое значение коэффициента пульсации .2. Индуктивный фильтр:
; Гн; < 5, следовательно, данный фильтр позволяет обеспечить требуемое значение коэффициента пульсации . 3. Индуктивно-ёмкостной фильтр:
; мкГн Ф; < 5 1000, следовательно, данный фильтр позволяет обеспечить требуемое значение коэффициента пульсации .4. Описание принципа действия и порядка работы реализуемого фильтра.
Выбор следует остановить на индуктивно-ёмкостном фильтре, так как ёмкостный и индуктивный работают на высокоомные нагрузочные устройства, что в текущем случае не соответсвует действительности (Rн=5 Ом).
Рис. 7 – Схема Г-образного LC-фильтра.
Г-образные фильтры являются простейшими многозвенными фильтрами. Этот фильтр может быть LC-типа (рис. 7). Их применяют тогда, когда с помощью однозвенных фильтров не выполняется предъявляемое к ним
требование с точки зрения получения необходимых коэффициентов
сглаживания. Эти фильтры, являясь более сложными по сравнению
с однозвенными, обеспечивают значительно большее уменьшение
коэффициента пульсаций.
Снижение пульсаций LC-фильтром объясняется совместными
действиями индуктивной катушки и конденсатора. Снижение переменных составляющих выпрямленного напряжения обусловлено как сглаживающим действием конденсатора Сф, так и значительным падением переменных составляющих напряжения на дросселе L
Ф. В то же время постоянная составляющая напряжения на нагрузочном резисторе не уменьшается, так как отсутствует сколько-нибудь значительное падение напряжения этой составляющей на очень малом активном сопротивлении дросселя. С учетом рекомендаций по выбору значений Сф и LФ изложенных ранее, выражение для коэффициента сглаживания LC-фильтра можно записать в виде.
(1)Оно позволяет рассчитать параметры этого фильтра по заданному значению коэффициента сглаживания:
В расчетах по формулам (1) одним из параметров (индуктивностью или емкостью) элементов фильтра задаются исходя из габаритов, массы и стоимости элементов.
В маломощных выпрямителях, у которых сопротивление нагрузочного
резистора составляет несколько килоом, вместо дросселя LФ включают RФ, что существенно уменьшает массу, габариты и стоимость фильтра. При выборе
на резисторе RФ создается значительно большее падение напряжения от переменных составляющих выпрямленного тока, чем на резисторе RH. Если выбрать значение RФ из соотношения , то падение постоянной составляющей напряжения на резисторе RФ будет минимальным. В итоге доля переменной составляющей в выпрямленном напряжении по отношению к постоянной составляющей на нагрузочном резисторе RФ значительно уменьшается. Коэффициент сглаживания для Г-образного фильтра определяется из выражения . 120301-ПБ
Полевой В.Е.
Барсуков Д.П.
РГР-4