Выбор электродвигателя Моделирование и анализ электронных схем Основы электротехники Методические указания Основы электроники Лабораторные работы Основы теории цепей

Расчетное задание Элементы проектирования электропривода

Коэффициент использования трансформатора для различных схем выпрямления при активной нагрузке

Аналогично рассмотренной схеме со средней точкой могут быть определены габаритная мощность и коэффициент использования трансформатора по мощности для любых схем выпрямления при чисто активной нагрузке [2, 3]:

Таблица 1.1.

 

Кa

0,33

0,675

0,813

0,746

0,952

Sгаб / Pd

3,1

1,48

1,23

1,34

1,05

1.3. Определение основных параметров и выбор элементов выпрямителя

1.3.1. Определение параметров схемы замещения трансформатора

При расчете трансформаторов используется Т-образная схема замещения [8], представленная на рис. 1.7.

ris1_7b

Рис. 1.7. Схема замещения трансформатора малой мощности.

Обычно параметры вторичной стороны трансформатора приводятся к первичной стороне (рис. 1.7). Однако в методиках, приведенных в литературе [2, 6, 8], для ориентировочного определения параметров трансформатора до окончательного их расчета используются формулы, в которых первичная сторона трансформатора приводится к вторичной. Поскольку чаще всего расчету подлежит понижающий трансформатор, то абсолютные значения активного и реактивного сопротивлений первичной стороны будут больше активного и реактивного сопротивлений вторичной стороны и связаны через квадрат коэффициента трансформации.

Сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к фазе вторичной обмотки, можно определить до расчета трансформатора по приближенной формуле (для выпрямленных токов не менее 20 мА) [8]:

  (1.2)

где  - коэффициент, зависящий от схемы выпрямителя и ФУ (табл. 2.1 и 2.5); s – число стержней трансформатора, несущих обмотки; для трансформатора с магнитопроводом броневого типа s = 1, стержневого (П-образного) s = 2, трехфазного s = 3;  - амплитуда магнитной индукции в магнитопроводе трансформатора.

Индуктивность рассеяния обмоток трансформатора , приведенную к фазе вторичной обмотки, определяют до расчета трансформатора по приближенной формуле (для выпрямленных токов не менее 20 мА) [8]:

 (1.3)

где  - коэффициент, зависящий от схемы выпрямителя и ФУ (табл. 2.1 и 2.5); p – число чередующихся секций обмоток; если вторичная обмотка наматывается после первичной (или наоборот), то p =2; если первичная обмотка наматывается между половинами вторичной обмотки (или наоборот), то p = 3.

Замечание: В формуле (1.3) - p не следует путать с пульсностью схемы.

 При расчетах следует учесть, что для двухполупериодной схемы со средней точкой фазой выпрямителя является только половина вторичной обмотки.

При определении параметров схемы замещения должны быть заданы полная (габаритная) номинальная мощность трансформатора  и номинальные действующие значения напряжений его обмоток ,  и т.д. Номинальный ток трансформатора  определяется исходя из его номинальной мощности.

При использовании готового (стандартного) трансформатора параметры его схемы замещения находят из опытов холостого хода (х.х.) и короткого замыкания (к.з.) или по паспортным данным на трансформатор.

В опыте холостого хода к первичной обмотке трансформатора прикладывается напряжение  при разомкнутой вторичной обмотке и определяются:

- Ток холостого хода трансформатора  или  (обычно в паспорте на трансформатор указывается в % от ). Для маломощных трансформаторов  может составлять значительную часть  до 25 ÷ 30%.

- Активная мощность на первичной стороне .

 или .

Параметры цепи намагничивания трансформатора определяют по данным опыта холостого хода. В режиме х.х. энергия, затрачиваемая в трансформаторе, расходуется на создание основного потока (намагничивающая мощность ), потери в стали магнитопровода   и потери в первичной обмотке от тока холостого хода . Поскольку потерями в первичной обмотке на х.х. обычно пренебрегают, то мощность  определяет потери в цепи намагничивания, т.е. потери в стали.

При расчете цепи намагничивания используются две основные схемы замещения [9]:

- последовательная схема замещения с включенными последовательно резистивным  и индуктивным  элементами, при этом через них протекает один и тот же ток :

 и .

- параллельная схема замещения (рис. 1.7) с включенными параллельно резистивным  (или ) и индуктивным  (или ) элементами, при этом ток  имеет две составляющие – активную  и реактивную :

,

.

Параметры схем замещения связаны между собой следующими соотношениями:

.

Также из опыта х.х. определяют реальную ЭДС (напряжение) вторичной стороны  и коэффициент трансформации .

Из опыта короткого замыкания определяются:

- Напряжение короткого замыкания трансформатора  (обычно в паспорте на трансформатор указывается в % от ), т.е. напряжение при котором в первичной обмотке протекает номинальный ток трансформатора  при закороченной вторичной обмотке. Для маломощных трансформаторов обычно  порядка 5 - 15%.

- Активная мощность на первичной стороне . Поскольку потерями в цепи намагничивания обычно пренебрегают, то мощность  определяет - потери в меди.

Модуль полного комплексного сопротивления первичной и приведенной (к первичной) вторичной обмоток:

 или ,

 или ,

 и ,

Обычно полагается, что выполняются равенства:

  и , ,

(1.4)

  и , ,

т.е.  и , по сути, получены из опыта короткого замыкания только с вторичной стороны при закороченной первичной.

Если производится расчет трансформатора по методикам, приведенным в [7, 8], то, исходя из его номинальной мощности , выбирается тип стандартного магнитопровода с известными параметрами. Вычисляются  и  - число витков первичной и вторичной обмоток. По данным магнитопровода и известном напряжении  определяются  и , токи , , , параметры цепи намагничивания  и . Находятся геометрические размеры проводов первичной и вторичной обмоток и определяются их активные и реактивные сопротивления , , , .

Процесс конструирования начинается с момента поступления в КБ задания на разработку изделия, в котором указываются назначение, основные параметры и условия работы изделия. На основе этих требований КБ составляет и согласовывает с заказчиком техническое задание, определяющее цели и задачи предстоящей работы. После этого начинается конструирование изделия. При конструировании широко используются выпускаемые промышленностью стандартные элементы (детали, узлы и т.д.), на которые имеется техническая документация.
Вернуться на главную сайта