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

Расчетное задание Элементы проектирования электропривода

Трудность возникает при расчете коэффициента пульсаций выпрямителей

, поскольку, положив , приняли пульсации выпрямителя равными нулю. Однако если пульсации выходного напряжения небольшие, то и отклонения формы тока вентиля от косинусоидальной также окажутся небольшими. В результате для расчета переменной составляющей тока всех вентилей, проходящей через выходной конденсатор выпрямителя и определяющий его пульсации, можно воспользоваться формулой (2.9), но уже не как точной, а как приближенной. Так как выходное напряжение выпрямителя фильтруется сглаживающим фильтром, который сильно ослабляет высшие гармоники выходного напряжения, то достаточным для практики явится расчет коэффициента пульсаций по первой гармонике.

Таким образом, общий ток всех вентилей представляет собой совокупность импульсов тока, определяемых (2.9) и следующих друг за другом с интервалом . Амплитуда первой гармоники тока:

  (2.17)

Амплитуда первой гармоники напряжения:

 (2.18) 

Исследование электрических цепей несинусоидального тока Цель работы: экспериментальная проверка методики расчета линейных электрических цепей при несинусоидальных воздействиях и исследование влияния индуктивности и емкости на форму кривой тока.

Коэффициент пульсаций по первой гармонике:

 (2.19) 

где - функция угла отсечки и числа фаз выпрямителя.

  Данный метод расчета из-за приближения  достаточно точен лишь при малых значениях коэффициента пульсаций (<0,1÷0,12). Поэтому формула (2.19) определяет и применимость изложенного метода. Если при расчете окажется, что >0,12, то точность будет ниже требуемой () и возникнет необходимость изменения расчетной модели.

Самым простым способом достижения требуемой точности расчета является увеличение емкости выходного конденсатора выпрямителя до значения, которое обеспечивает выполнение условия 0,1÷0,12. При этом вводят понятие минимальной емкости выходного конденсатора выпрямителя. При  коэффициент пульсаций  = 0,1.

Недостатком использования формулы (2.19) является то, что о выполнении или нарушении условия малости пульсаций узнают только в конце расчета, когда определен угол отсечки  и найдена функция . Удобнее было бы иметь такое соотношение, которое позволило бы определить емкость  до начала расчета, после чего вынести решение о возможности применения выходного конденсатора заданной емкости в выбранной схеме выпрямителя.

Прийти к такому соотношения можно представив зависимость  в приближенном виде. Так, для двухфазного выпрямителя . Подставив это приближение в (2.19), при  = 0,1 получим:

 , (2.20)

где - в мкФ.

Таким образом, данный метод расчета выпрямителя заключается в проверке условия (2.20) с последующим определением режима работы по выражению (2.13) и нахождения расчетных показателей по формулам (2.14), (2.15), (2.16), (2.19).

Как было показано ранее, выбранная модель (рис. 2.1, б) достаточно проста, однако расчеты по полученным на ее основе формулам дают во многих случаях неплохую точность. Вместе с тем в выпрямителях на относительно высокие напряжения заметное влияние на выходные показатели оказывает индуктивность рассеяния трансформатора. При ее учете придем к расчетной модели, приведенной на рис. 2.4, а. Импульс тока вентиля в такой модели заметно отличается от косинусоидального (рис. 2.4, б) и имеет длительность, большую .

Проведя анализ подобный ранее изложенному, получим зависимости коэффициентов  не только от угла , но и от относительного реактивного сопротивления фазы x.

Рис. 2.4. Расчетная модель выпрямителя с учтенной индуктивностью

рассеяния (а) и кривые импульса тока вентиля в исходной и данной моделях (б).

Также может быть определен тангенс угла , характеризующего соотношение между индуктивным и активным сопротивлениями фазы выпрямителя:

  (2.21)

Найденные ранее выражения для коэффициентов  соответствуют значению параметра  или . Зависимости коэффициентов  от функции параметра режима  и угла   приведены на рис. 2.5 - 2.9 [7, 8].

Рис. 2.5. Зависимость коэффициента  от  при различных значениях .

Рис. 2.6. Зависимость коэффициента  от  при различных значениях .

Рис. 2.7. Зависимость коэффициента  от  при различных значениях .

Рис. 2.8. Зависимости коэффициентов  и  от  и .

Рис. 2.9. Зависимости коэффициентов  и  от  и .

Действующий ток  первичных обмоток (см. таблицу 2.1) можно найти, зная коэффициент трансформации [8]:

  (2.22)

и действующий ток во вторичных обмотках трансформатора .

Габаритная мощность трансформатора  определяется согласно данным таблицы 2.2. Через габаритную мощность трансформатора находится один из важнейших показателей выпрямителя - коэффициент использования трансформатора по мощности (1.1).

Таблица 2.2.

Схема

Габаритная мощность трансформатора

Однополупериодная

Мостовая

2-х полупериодная со средней точкой

3-х фазная нулевая

Ларионова

  Внешнюю (нагрузочную) характеристику выпрямителя, т.е. зависимость выпрямленного напряжения от тока нагрузки, рассчитывают по формуле [8]:

 (2.23)

 Задаваясь различными значениями , определяют коэффициент

  (2.24)

 Значения  находят в зависимости от коэффициента  и угла φ по графику на риc. 2.10 [8]. Подставляя величину  в формулу (2.23), находят  для различных значений .

Напряжение на конденсаторе будет равно напряжению на нагрузке, но на случай отсоединения нагрузки необходимо выбирать конденсатор рассчитанный на напряжение холостого хода выпрямителя – Uхх. Очевидно, что при холостом ходе ( = 0)  = 1 и значение напряжения холостого хода выпрямителя для всех схем, кроме схемы Ларионова:

   (2.25)

В схеме Ларионова при соединении вторичной обмотки в звезду:

 (2.26)

Рис. 2.10. Зависимость  от коэффициента  

при различных значениях φ.

Проектированием и конструированием занимаются в специальных организациях: проектных институтах, проектно-конструкторских и конструкторских бюро (ПКБ и КБ) и т.п. На некоторых предприятиях могут быть собственные КБ. Создаваемые в КБ узлы и детали должны быть взаимозаменяемыми, унифицированными, технологичными, а само изделие - соответствовать требованиям надежности, экономичности, безопасности и технической эстетики
Вернуться на главную сайта