Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Для получения на нагрузке заданного значения коэффициента пульсаций q ф = 0,2 параллельно нагрузке подключают сглаживающий фильтр С.
Емкость фильтра определяется по формуле:
,
где S – коэффициент фильтрации:
m – частота основной гармоники, в нашем случае m = 2.
Емкость фильтра С, мкФ:
= = 699 (мкФ).
Емкость реального конденсатора выбирают согласно стандартному ряду значений емкостей:
С х = n * 10 к, к = 1,2,…,8.
n = 1; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2; 2,2; 2,4; 2,7; 3; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1.
Выбираем С = 680 мкФ.
Постоянная времени t С переходного процесса в фильтре
= 11,56 · 680 · 10 -6 = 0,0079 с.
Изменение напряжения на нагрузочном устройстве выпрямителя с фильтром показано на рис. 15.
Максимальное значение напряжения на вторичной обмотке, U2 max, В:
U2 max = U2 = · 39,7 = 56,14 (В).
На графике t1 – момент времени запирания диода, t2 – момент времени отпирания диода.
t 1 = T /2 – ,
где Т – период, с;
w – значение частоты, подставляется в радианах.
Момент времени запирания диода t1, с:
t 1 = T /2 – = 0,02/2 – = 0,0062 (с)
= 52,22 (В).
Рис. 15. График напряжения на нагрузочном
устройстве с емкостным фильтром
Разряд конденсатора происходит по экспоненциальному закону:
,
где Ut1 C – значение напряжения на конденсаторе в момент времени t1.
Напряжение на конденсаторе в момент запирания диода, Ut1 С, В:
Ut1 С = U2 max sin(wt1) = 56,14 sin (2·3,14·50×0,0062) = 52,22 (В).
В результате на нагрузке получим периодически не синусоидально изменяющееся напряжение, которое также можно представить в виде ряда Фурье, из ряда Фурье можно определить значение постоянной составляющей выпрямленного напряжения:
Среднее значение напряжения после подключения емкостного фильтра составит 42,589 В.
Также из ряда Фурье можно определить коэффициент пульсаций выпрямителя с фильтром qф, его значение должно получиться равным заданному, в нашем случае qф = 0,2.
Следует отметить, что чем выше значение емкости фильтра, тем меньше будет значение коэффициента пульсаций на нагрузке, и тем больше будет значение выпрямленного напряжения.
Коэффициент пульсаций равен отношению амплитуды первой (основной) гармоники к среднему значению выпрямленного напряжения.
2.3 Расчёт схемы неуправляемого выпрямителя с индуктивным фильтром
Индуктивным фильтром является катушка с ферромагнитным сердечником, называемая дросселем. Дроссель включается последовательно в цепь тока нагрузки. В работе пренебрегаем индуктивностью обмотки якоря двигателя постоянного тока и рассчитываем индуктивный фильтр, но на практике роль фильтра часто выполняет индуктивность обмотки якоря.
Индуктивность, включенная последовательно с нагрузкой, будет сглаживать пульсации выпрямленного напряжения. Работа фильтра основана на том, что в индуктивности вследствие изменения тока возникает ЭДС самоиндукции, направленная в сторону, противоположную току при его увеличении, и в сторону, совпадающую с током при его уменьшении. Таким образом, ток выравнивается, т.е. происходит сглаживание пульсаций.
Коэффициент пульсаций на выходе индуктивного фильтра:
q ф = .
Откуда L 0 = = = 0,06 (Гн).
Рассмотрение процессов в цепи нагрузки выпрямителя с индуктивным фильтром выполним, применив широко используемый в электронике метод анализа по отдельным гармоническим составляющим токов и напряжений.
Напряжение на входе схемы несинусоидальное. Представление этой функции в виде ряда Фурье, как указывалось выше, является уравнением, соответствующим уравнению в общем виде:
u 0 = ,
или, при замене функции cos на sin:
u 0 = .
Постоянная составляющая этого напряжения вызовет соответствующую составляющую тока нагрузки:
(А),
где R д. VD – статическое сопротивление диода.
.
Значения U пр. и I ср. VD берутся из табл. 3.
Ряд Фурье кроме постоянной составляющей содержит гармонические составляющие второго и четвертого порядка.
Найдем вторую гармоническую составляющую тока нагрузки (порядок гармоники k = 2).
Амплитудное значение второй гармоники:
I 2 max = = =
0,6 (А).
Начальная фаза второй гармонической составляющей тока:
ψ i = ψ u – φ,
где ψ u – начальная фаза гармонической составляющей напряжения;
φ – угол сдвига фаз.
.
Для второй гармоники (k = 2):
= 730;
ψ i2 = ψ u2 – φ2 = – 900 – 730 = – 1630.
Вторая гармоническая составляющая тока запишется в виде:
i 02 = I 2 max sin(2 w t + ψ i2) = 0,6sin(2 w t – 1630).
Аналогично находим амплитуду и начальную фазу четвертой гармоники:
I 4 max = = =
0,06 (А).
Начальная фаза четвертой гармоники:
ψ i4 = ψ u4 – φ4 = ψ u4 – = 900 – = – 1710.
Четвертая гармоническая составляющая тока запишется в виде:
i 04 = I 4 max sin(4 w t + ψ i4) = 0,06sin(4 w t – 1710).
Закон изменения тока на нагрузке:
i 0 = I 0 + I 2 max sin(2 w t + ψ i2) + I 4 max sin(4 w t + ψ i4) =
= 3,03 + 0,6sin(2 w t – 1630) + 0,06sin(4 w t – 1710).
По закону Ома найдем напряжение на сопротивлении нагрузки:
u 0 = R 0 i 0(wt) = 11,56· i 0 = 35 + 6,94sin(2 w t – 1630) + 0,69sin(4 w t – 1710).
Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке составит:
qф = = = 0,2.
График изменения напряжения на нагрузке представлен на рис. 16.
Рис. 16. График изменения напряжения на нагрузочном устройстве с индуктивным фильтром
На величину выпрямленного напряжения U 0 на нагрузке оказывает влияние сопротивление катушки индуктивности.
2.4 Расчёт схемы управляемого выпрямителя
Выбираем тиристор по следующим расчетным данным:
I пр.доп ≥ I ср.VS / KI,
I ср. VS = k 1 I ср. VD (так как U 0α = k 1 U 0);
I пр.доп = = = 3,1(А).
U обр. max ≥ Umax . VS / KU,
где U max. VS = U 2 m max.
U обр. max ≥ = 70 (В).
Выбираем из справочной литературы тиристор КУ 601 (табл. 4).
Табл. 4.
Максимальное обратное напряжение Uобр.,max, В | Средний ток в открытом состоянии, А Iос.,ср. | Падение напряжения на тиристоре в открытом состоянии,В Uо.с. |
Критический угол включения тиристоров:
αкр = = 0
Номинальный угол включения тиристоров:
αном = = = 660.
С учетом падений напряжения на открытых тиристорах:
= U 0 + 2 U о.с. = 34 + 2·2 = 38 (В).
= k 1 = 0,7 · 38 = 26,6 (В).
Минимальный угол включения тиристоров:
αmin = = = 350.
Максимальный угол включения тиристоров:
αmax = = = 740.
Максимальное значение коэффициента пульсаций на выходе тиристорного выпрямителя:
k = = = 1,88.
Коэффициент пульсаций на нагрузке:
kн = k = 1,88 = 0,55.
Действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора:
U 2 = 1,11(U 0 + 2 U о.с.) = 1,11·(34 + 4) = 42,18 (В).
Максимальное значение напряжения вторичной обмотки трансформатора:
U 2 max = U 2 = · 42,18 = 60 (В).
Минимальное и максимальное амплитудные значения напряжения вентильной обмотки:
= k 2 U 2 m = 0,77·60 = 46,2 (В),
= k 3 U 2 m = 1,1·60 = 66 (В).
По данным расчета необходимо построить графики изменения напряжения на вторичной обмотке трансформатора u2 (wt), u0α (wt) при минимальном (рис. 17), номинальном (рис. 18) и максимальном (рис. 19) значениях вторичного напряжения трансформатора.
Рис. 17. Графики изменения напряжения на вторичной обмотке трансформатора u2(wt), u0α (wt) при минимальном значении вторичного напряжения трансформатора
Рис. 18. Графики изменения напряжения на вторичной обмотке трансформатора u2(wt), u0α (wt) при номинальном значении вторичного напряжения трансформатора
Рис. 19. Графики изменения напряжения на вторичной обмотке трансформатора u2(wt), u0α (wt) при максимальном значении вторичного напряжения трансформатора
Дата публикования: 2015-11-01; Прочитано: 1050 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!