В качестве исходных данных используются номинальное значение выпрямленного напряжения Udн и выпрямленного тока Idн, 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.
Задание
Рассчитать выпрямитель по следующим исходным данным: номинальное выпрямленное напряжение Ud н = 150 В, номинальный выпрямленный ток Id н = 50 А, коэффициент пульсаций на выходе kп вых = 0,002, напряжение сети Uс= 220 В с частотой fс = 50 Гц.
Решение
Определим сопротивление нагрузки:
Rн=UdнIdн=15050=3 Ом
Выпрямленная мощность
Pd=Udн∙Idн=150∙50=7500 Вт
Мощность более 1кВт, поэтому лучше применить трехфазную схему выпрямления. Для уменьшения размеров трансформатора и фильтра выбираем схему Ларионова, имеющую высокие технико- экономические показатели.
1.3.2. Выбор вентилей
Для выбранной схемы определим средний ток через диод:
Ia=Idн3=503=16,67 A
Ориентировочное значение обратного напряжения на вентиле
Uобр m>1,045Udн
Принимаем Uобр m=1,1·1,045Udн=1,1·1,045·150=173 В
Произведем резервирование диодов в плечах, сделав три параллельных ветви и рассчитав так, чтобы при пробое одной ветки сохранилась бесперебойность работы при наличии двух исправных диодов в плече. Тогда расчетное значение Ia можно уменьшить вдвое, т.е.
Ia=Idн3·2=506=8,33 A
По справочным данным выбираем тип вентиля из таблицы прил. 2. В данном случае подходит диод типа 2Д201Б (18 вентилей, по три вентиля в каждом плече моста), который имеет следующие параметры: номинальный прямой ток Iа н = 10 А; прямое падение напряжения Uа = 1 В; допустимое обратное напряжение U обр доп = 200 В; среднее значение обратного тока I обр = 3 мА
.
Добавочные сопротивления определим по формуле Rдоб=2÷5ra, где
ra=UaIa н=110=0,1 Ом
Соответственно, Rдоб=2÷5·0,1=0,2÷0,5 Ом, т.е.
в пределе от 0,2 Ом до 0,5 Ом. Выберем Rдоб=0,5 Ом.
1.3.3. Выбор и расчет схемы фильтра
В трехфазных схемах выпрямления средней и большой мощности наиболее целесообразно использовать сглаживающий фильтр с индуктивной реакцией, т. е. начинающийся с дросселя. Необходимый коэффициент сглаживания фильтра с учетом явления коммутации, где k п вх – коэффициент пульсаций на выходе вентильной группы.
Для трехфазной мостовой схемы выпрямления Ларионова kп = 0,057.
S=1,5…2kп вхkп вых=1,5÷20,0570,002=42,75÷57
Примем S=50
В тех случаях, когда требуется получить коэффициент сглаживания S > 20, применяют Г-образные LC-фильтры.
Применим Г-образный LC-фильтр. Коэффициент сглаживания такого фильтра
S = 40 fо.г2 LфCф.
Определяем произведение
LфCф=S40fо.г.2=5040∙3002=1,39∙10-5 Гн∙мкФ
Минимальное значение индуктивности дросселя, Гн:
Lф min=1,3÷2Rнa12πfc=1,3÷23∙0,012∙π∙50=1,24∙10-4÷1,9∙10-4 Гн
для схемы Ларионова коэффициент a1=0,01
Примем 1,3∙10-4 Гн
Определяем значение емкости конденсатора, мкФ:
Cф>S40fо.г.2∙Lф min>5040∙3002∙1,3∙10-4>0,1 мкФ
1.3.4
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
