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

Расчетное задание Элементы проектирования электропривода

Учитывая то, что на фильтре знакопостоянное напряжение

, конденсатор следует выбирать полярный, c номинальным напряжением не менее чем на 10% больше чем напряжение холостого хода выпрямителя (на случай скачков напряжения в электросети). Также следует учесть изменение емкости конденсатора в течение минимальной наработки, допустимое отклонение емкости, при этом допустимые напряжения переменной составляющей пульсирующего тока не должны превышать предельных значений для выбранного типа конденсатора. Переменная составляющая пульсирующего напряжения рассчитывается согласно (2.18). Поскольку допустимая переменная составляющая приводится в справочниках для частоты 50 Гц, ее следует пересчитать на частоту пульсаций напряжения на конденсаторе:

   (2.27)

Приведенные соотношения получены для модели вентиля без порога выпрямления. Они обеспечивают хорошую точность расчета при выпрямленном напряжении более 15-20 В. При меньших значениях выпрямленного напряжения следует учитывать порог выпрямления [6].

ЭДС  оказывается включенной согласно с выпрямленным напряжением (по полярности). Поэтому рассчитанное по (2.11) выходное напряжение больше реального напряжения на конденсаторе С на величину порога выпрямления вентилей схемы.

Классический метод расчета переходных процессов Переходные процессы в любой электрической цепи можно описать системой дифференциальных уравнений, составленных для схемы цепи по законам Кирхгофа. В математике известно несколько методов решения систем дифференциальных уравнений: классический, операционный, численный и др. Название метода расчета переходных процессов адекватно названию математического метода решения системы дифференциальных уравнений, которыми описывается переходные процессы.

Если считать напряжение:

, (2.28)

которое получается на выходном конденсаторе, расчетным  и равным сумме порогового напряжения вентилей и заданного постоянного выходного напряжения , то все расчетные формулы будут справедливы и для выпрямителя с выходным напряжением менее 5-7 В [6]. Коэффициент  в формуле (2.28) определяется числом проводящих вентилей, т.е. схемой выпрямления: для мостовых схем -  = 2, для остальных схем -  = 1.

2.2. Примеры расчета выпрямителя с емкостным фильтром

Исходными данными для расчета выпрямителя при нагрузке, начинающейся с емкостного элемента, являются: напряжение питающей сети ; число фаз питающей сети (m); частота питающей сети ; выпрямленное напряжение ; выпрямленный ток .

Пример 1. Рассчитать однофазный выпрямитель, создающий на нагрузке постоянное напряжение  = 5 В при токе  = 0,1 А. Напряжение питающей сети переменного тока   = 220 В, частота сети   = 50 Гц. Заданный коэффициент пульсаций выпрямителя по первой гармонике  = 0,01.

Решение:

1. Найдем сопротивление нагрузки выпрямителя

 (Ом)

При этом полезная мощность в нагрузке

 (Вт)

2. В качестве схемы выпрямления выбираем однофазную двухполупериодную схему со средней точкой (схема Миткевича), которая может быть рекомендована для использования в низковольтных устройствах малой мощности, когда напряжение на нагрузке сравнимо с падением напряжения на диоде.

3. Для выбранной схемы выпрямления определяем средний ток вентиля, значение обратного напряжения на вентиле и максимальное значение тока через вентиль по приближенным формулам (см. таблицу 2.1)

 (А),

 (В),

 (А).

Выбираем в качестве вентилей диоды BAS116 [22]:  = 0,25 А,  = 80 В,  = 85 В, в этом случае имеем хороший запас по обратному напряжению. Вольт-амперная характеристика диода BAS116 приведена на рис. 2.11 (приводится из технических данных на диод [22]).

Рис. 2.11. Вольт-амперная характеристика диода BAS116.

Аппроксимируем типовую ВАХ диода до кривой вида 3 (см. рис. 1.10, б), определив  = 0,8 В,  = 1,05 В,   = 0,15 А. Тогда внутреннее сопротивление вентиля согласно формуле (1.5):

 (Ом)

4. Ориентировочные значения активного сопротивления обмоток и индуктивности рассеяния трансформатора, приведенные к фазе вторичной обмотки, определяем согласно (1.2) и (1.3) и данным таблицы 2.1:

 (Ом),

  (мГн)

Принято: амплитуда магнитной индукции  в магнитопроводе - 1 Тл, число стержней трансформатора s = 1, p = 2.

5. Активное сопротивление фазы выпрямителя r (таблица 2.1)

 (Ом)

6. Для правильного расчета выпрямителя необходимо учесть пороговое напряжение диода = 0,8 В, для чего следует пересчитать напряжение на нагрузке согласно формуле (2.28):

 (В)

Коэффициент  для схемы со средней точкой равен - 1, так как за каждый период питающего напряжения проводит только один вентиль.

Определяем значение параметра режима А по (2.13)

,

.

Воспользуемся возможностями пакета MathCAD для нахождения угла отсечки   [23]:

Таким образом, в градусах  составляет 54,4.

7. Относительное реактивное сопротивление фазы согласно (2.21)

,

 

 при этом угол  порядка 1,5.

Реактивным сопротивлением фазы в данном случае можно пренебречь и провести дальнейший расчет по аналитическим выражениям, считая x = 0.

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