 |
Расчет управляемого выпрямителя на теристорах.
|
|
|
|
Рис. 4.1 Принципиальная схема выпрямителя с индуктивной нагрузкой к примеру расчета.
Рис. 4.2 Принципиальная схема управляемого выпрямителя к примеру расчета.
В управляемом выпрямителе создаются значительные пульсации напряжения, для уменьшения которых обычно применяют многозвенный сглаживающий фильтр. Коэффициент пульсаций на входе фильтра зависит от угла регулирования a:
| ||||
 | ||||
где К = 1 для первой гармоники частоты пульсаций.
Для уменьшения коэффициента пульсаций можно применить коммутирующие диоды.
Пример. Исходные данные:
1. Пределы регулирования выпрямленного напряжения U’0 = 70¸100 В.
2. Сопротивление нагрузки Rн = 100 Ом =const, При регулировании ток нагрузки изменяется от I0max= U’0max/Rн = 100:
100 = 1 А до I0min = 70:100 = 0,7 А.
3. Коэффициент пульсаций напряжения на нагрузке Кпвых = 0,2%.
4. Напряжение сети 220 В частоты 50 Гц.
Расчет:
1. Для сравнительно небольшой мощности Р0тах = U’0I0 = 100 • 1 = 100 Вт выбираем однофазную мостовую схему выпрямления с Г-образным LС-фильтром (рис. 4.2).
2. Основные параметры выпрямителя при максимальном выходном напряжении U’0 = 100 В, т. е. при α = 0
Uдр=0,1 U’о =0,1 x100=10 В при Р 0=100 Вт; (4.2.)
U 0= U'о+ Uдр =100+10=110В; U 2= 1,11U 0 =1,11x110=122В; (4.3.)
I 2 =0,707I 0 =0,707x1=0,707A; K тр= U 2 /U 1 =122/220=0,555; (4.4.)
I 1= I о K тр=1 x0,555 =0,555A; P тип =1,11U 0 I 0 =1,11x110x1=122BA; (4.5.)
I 0 в =0,5I 0 =0,5x1=0,5A; I mB =I 0 =1A; (4.6.)
U обр =1,57U 0 =1,57x100=173В; K пвх=0,67(67%); (4.7)
|
 |
 |
3. Определение основных параметров выпрямителя при минимальном выходном напряжении, т. е. при α= α мах
 |
 |
 |
|
 |
|
 |
|
|
4. Выбор типа вентилей. В мостовой схеме для упрощения управления выбраны два вентиля неуправляемых и два тринистора. Выбираем вентили по максимальному обратному напряжению Uобр m = 173 В и максимальному значению выпрямленного тока I0в = 0,5 А и I 0вн = 0,626 А.
|
|
|
Выбираем диоды типа Д242Б (Uобр.доп = 200 В; Iо = 2 А). Выбираем тринисторы типа КУ201Ж (Uобр.доп = 200 В; Iо = 2 А, I упр тах = 0,2 А).
5. Определение коэффициента сглаживания:
q=Кп.вх/Кп.вых =1,51:0,002=755. (4.19)
|
 |
Принимаем двухзвенный фильтр с коэффициентом сглаживания одного звена:
|
 |
Принимаем двухзвенный фильтр с коэффициентом сглаживания одного звена:
|
 |
6. Определение элементов каждого звена фильтра:
|
 |
|
 |
Амплитуда переменного напряжения на конденсаторе первого звена С1:
|
 |
Выбираем конденсатор типа К50-12 емкостью С1 = С1 ==50 мкф, Uраб =250В:
|
|
 |
Индуктивность дросселя
|
 |  |  |
7. Проверка условия отсутствия резонансных явлений в фильтре
|
 |
8. Расчет элементов цепи управления.
|
 |  |  |
Расчет цепи управления сводится к определению элементов фазосдвигающей цепи RC или LC (или расчету магнитного усилителя), выбору диодов Д3, Д6 и расчету трансформатора Тр2
Конденсатор С 3 выбирается емкостью в десятки - сотни микрофарад при частоте сети 50 Гц. Выбираем два конденсатора типа К52-3 по 80 мкФ, включенные параллельно с рабочим напряжением Uраб = 90 В; U~mдоп = 35% U раб = 0,35 x 90 = 31,5 В.
Для построения регулировочной характеристики задаются углом α 0 = 10, 20, 30 и т, находят величину R3 табл. 6 значение U’0α - Результаты расчетов сведены в табл. 3.
Таблица 3 Характеристики угла а0.
| α 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 46 |
| Rз=1/ωС tgφ, Ом | 220 | 113 | 74 | 55 | 47 |
| U’0α=U’0cosα, В | 98,5 | 94 | 06,6 | 76,6 | 70 |
|
|
|
Тринисторы КУ201Ж выбираем с запасом по току более чем вдвое, поэтому максимальное значение управляющего тока необходимо уменьшать до величины Iупрампл =0,09 А.
9. Выбираем резистор Rз = 270 Ом типа СП5-2ТА на 2 Вт.
|
 |
|
Выбираем ограничительные резисторы R1 = R2 = 11 Ом типа МЛТ-0,125:
|
|
Амплитуда переменного напряжения на половине вторичной обмотки трансформатора Тр 2
Выбор диодов Д1, Д4 производится по току Iупрампл и напряжению U’~m Выбираем диоды типа Д202 (Uобр = 100 В; I0в = 0,4 А), у которых
|
|
 |
Уточняем амплитуду переменного напряжения:
U’~m = Iупр.ампл (R1 + R3max + Ri)=0,09(11+270+11)=26,2В.
 |  |
Затем проводится конструктивный расчет трансформатора Тр 2 для данных:
|
 |
|
Если необходимы более широкие пределы регулирования напряжения, то помимо переменного резистора используют дроссель насыщения, Если регулирующим элементом служит магнитный усилитель, то проводятся выбор его магнитопровода и расчет его обмоток.
|
 |
Максимальный КПД выпрямителя
|
 |
Таблица 4 Коэффициент пульсаций.
| Нагрузка | Коэффициент пульсации Кп, % | |
| Анодные (коллекторные) цепи | Сеточные (базовые) цепи | |
| 1 | 2 | 3 |
| 1. Выходные каскады:
| ||
| Радиотелеграфных передатчиков | 0,5-3 | 0,05-0,3 |
| Радиотелефонных передатчиков | 0,05-0,1 | 0,01-0,05 |
| Радиовещательных и телевизионных передатчиков | 0,02-0,05 | 0,01-0,05 |
| 2. Промежуточные каскады:
| ||
| Радиотелеграфных передатчиков | 0,15-0,5 | 0,05-0,2 |
| Радиотелефонных передатчиков | 0,02-0,1 | 0,01-0,1 |
| Радиовещательных и телевизионных передатчиков | 0,01-0,05 | 0,01-0,05 |
| 3. Задающие генераторы (возбудители) передатчиков | 0,001-0,01 | 0,001-0,01 |
| 4. Мощные каскады усиления низкой частоты | ||
| Передатчиков и приемников (двухтактная схема) | 0,5-3
| |
| 5. Усилители низкой частоты(однотактная схема) | 0,05-0,1
| |
Продолжение таблицы 4
| 1 | 2 | ||
| 6. Каскады усиления высокой частоты радиоприемников | 0,01-0,05 | ||
| 7. Цепи накала электронных ламп постоянным током:
| |||
| прямого накала | 0,01-0,05 | ||
| Косвенного накала | 0,5-4 | ||
| 8. Цепи питания ускоряющих электродов электронно-лучевых трубок | 0,01-0,1 | ||
| 9. Цепи питания микрофонов | 0,00001-0,0001 | ||
Таблица 5 Таблица расчета U др.
| Pо,Ватт | Uдр= Iо Rдр | |
| Fc=50 Гц V | fc=400 Гц | |
| До 10 | 0,2 —0,15 | 0,08 —0,065 |
| 10—30 | 0,15 —0,12 | 0,065—0,05 |
| 30—100 | 0,12 —0,09 | 0,05—0,035 |
| 100—300 | 0,09 —0,06 | 0,035—0,025 |
| 300—1000 | 0,06 —0,045 | 0,025—0,018 |
| 1000—3000 | 0,045—0,03 | 0,018—0,012 |
| 3000—10 000 | 0,03 —0,02 | 0,012—0,009 |
Таблица 6 Параметры схемы выпрямления.
|
№ п/п |
Параметр | Значения параметра в зависимости от схемы выпрямления | ||||
| Двухполу-периодная со средней точкой |
Однофазная мостовая |
Трехфаз-ная
| Трехфазная мостовая | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 1 | Действующее значение напряжения вторичной обмотки U2 | 2x1,11 U0 | 1,11x U 0 | 0,815 U0 | 0,43 U0 | 0,74 U0 |
Продолжение таблицы 6
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 2 | Действующий ток вторичной Обмотки I2 | 0,707 I0 | 0,707 I0 | 0,58 I0 | 0,815 I0 | 0,47 I0 |
| 3 | Действующий ток первичной обмотки I1 | IoKтр | IoKтр | 0,47 IoK тр | 0,815 IoK тр | 0,47 IoK тр |
| 4 | Типовая мощность трансформатора Ртип | 1,34 Iо Uо | 1,11 I о Uо | 1,35 I о Uо | 1,05 I о Uо | 1,05 I о Uо |
| 5 | Подмагничивание трансформатора | Нет | Нет | Есть | Нет | Нет |
| 6 | Среднее значение тока вентиля Iов | 0,5 I0 | 0,5 I0 | 0,33 I0 | 0,33 I0 | 0,33 I0 |
| 7 | Действующее значение тока вентиля Iв | 0,707 I0 | 0,707 I0 | 0,58 I0 | 0,58 I0 | 0,58 I0 |
| 8 | Амплитудное значение тока вентиля Imв | I0 | I0 | I0 | I0 | I0 |
| 9 | Обратное напряжение на вентиле Uобр m | 3,14 | 1,57 Uо | 2,09 Uо | 1,05 Uо | 1,05 Uо |
| 10 | Число вентилей N | 2 | 4 | 3 | 6 | 6 |
| 11 | Частота пульсаций fп | 2fc | 2fс | 3fс | 6fс | 6fс |
| 12 | Расчетный коэффициент Кт | 7 | 5,2 | 6,6 | 2,5 | 7,6 |
| 13 | Расчетный коэффициент К L | 5,5x10-3 | 6,4x10-3 | 3,3x10-3 | 10- 3 | 3x10-3 |
| 14 | Падение напряжения на ак- тивном сопротивлении ∆ UT трансформатора | Iо Rтр | Iо Rтр | Iо Rтр | 2 Iо Rтр | 0,67 Iо Rтр |
| 15 | Падение напряжения на реактивном сопротивлении трансформатора ∆ Ux | 2 Iо fс Ls | 2 Iо fс Ls | 3 Iо fс Ls | 6 Iо fс Ls | 4 Iо fс Ls |
Экология
|
|
|
|
|
|
