МУ к КП по СЭ


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
КАФЕДРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИ
Х МАШИН И АППАРАТОВ








МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИ
Я

к выполнению
курсового проекта

"Расчёт мостового выпрямителя с фильтром"

по дисциплине

"
Силовая электроника
"

(для студентов специальности "Электрические машины и аппараты" уровня
подготов
ки 6.050702)






РЕКОМЕНДОВАНО



на заседании кафедры



"Электрические машины и аппараты"

Протокол №12 от 03.07.2013



УТВЕРЖДЕНО



на заседании методического


совета ДонГТУ




Протокол №


от
__________






Алчевск

ДонГТУ

2013



2

РАСЧЕТ МОСТОВОГО ВЫПРЯМИ
ТЕЛЯ С ФИЛЬТРОМ


Исходны
е

данны
е

для расчета выпрямителя:

U
но



среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке;

I
о



среднее значение выпрямленного тока;

U
1



напряжение с
е
ти;

К
п.вых



коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке.




Рис.

1
-

Схема мостового выпрямителя с фильтром


В приводимых ниже расчетах
напряжение выражается в вольтах
,
ток


в
миллиамперах
,
сопротивление


в
Омах
,
емкость


в микрофарадах, коэффиц
и-
ент пульсаций в процентах
.


Пр
имер

расч
ет
а
.

Дано:

U
но

 4 В;
I
о

 2 А;
U
1

 220 В; К
п.вых

= 2 %.


2.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ


РАСЧЕТА

1.
Для

выбор
а

типа диодов, определя
ется

обратное напряжение на ве
н
тиле

U
обр

1,5·
U
о

= 1,5
·

1,2
·

4  7,2 В
,

где
U
о

= 1,2

·

U
но



напряжение на входе сглаживающе
го фильтра

-

должно
быть больше напряжения на нагрузке, т.к. учитывает потери напряжения на
C
0

U
1

U
2

U
0

U
H0

C
Ф

C
Ф

L
Ф

L
Ф

R
H



3

филь
т
ре.

Средний ток через вентиль

I
а ср

 0,5·
I
о

= 0,5
·

2  1 А
.

Выбира
ются

диоды
КД130АС

с
I
ср

 3 А;
U
обр


 50 В
.

Выбор диода производится по двум пара
метрам
I
а.ср

и
U
обр
. Из справо
ч
ника
определяются

максимальное обратное напряжение, средний ток и внутреннее
сопротивление вентиля
R
i
.

Если величины

R
i

в справочнике нет, то его легко
рассчитать. При п
адени
и

напряжения на кремниевом диоде
U
Д

=
0,7 В велич
и-
на
R
i

=
U
Д
/
I
а ср

 0,7 / 1  0,7 Ом.

2.
Расчет трансформатора

при
U
о

= 1,2

·

U
но

= 1,2
·

4  4,8 В
:

Определяют
сопротивление трансформатора

1132

Ом.

Н
апряжение на втор
ичн
ой обмотке трансформатора


11,5
В.

Т
оки

обмоток

2,9
A
,


0,18

A
.

Вычисляется
габаритная мощность

трансформатора, которая для двухп
о-
луп
е
риодной схемы определяется выражением

57
В∙А.

Далее находится произведение площади сечени
я сердечника трансформ
а-
тора
Qc

на площадь окна сердечника
Q
0
, которое в зависимости от марки пр
о-
вода о
б
мотки равно, см
4
:




4

Q
С

Q
0

=

1,6
·
P
г для провода марки ПЭЛ;


Q
С

Q
0

=

2
,

P
г для провода марки ПЭШО;


Q
С

Q
0

=

2
,

P
г для провода марки ПШД.

Таблица 1

Тип

п
ластины

Размеры

Пределы

Q
c

Q
0
,

см
4

ширина

среднего

стержня

а, см

ширина

окна

b
, см

высота

окна

h
, см

площадь

окна

Q
0

=

b

h
,

см
2

Ш
-
10

Ш
-
10

Ш
-
10

Ш
-
12

УШ
-
12

Ш
-
12

Ш
-
14

Ш
-
14

Ш
-
15

Ш
-
16

УШ
-
16

Ш
-
18

Ш
-
19

Ш
-
20

Ш
-
20

УШ
-
22

Ш
-
25

Ш
-
25

Ш
-
28

УШ
-
30

Ш
-
32

УШ
-
35

УШ
-
40

1,0

1,0

1,0

1,2

1,2

1,2

1,4

1,4

1,5

1,6

1,6

1,8

1,9

2,0

2,0

2,2

2,5

2,5

2,8

3,0

3,2

3,5

4,0

0,5

0,65

1,2

0,6

0,8

1,6

0,7

0,9

1,35

0,8

1,0

0,9

1,2

1,0

1,7

1,4

2,5

3,15

1,4

1,9

3,6

2,2

2,6

1,5

1,8

3,6

1,8

2,2

4,8

2,1

2,5

2,7

2,4

2,8

2,7

3,35

3,0

4,7

3,9

6,0

5,8

4,2

5,3

7,2

6,15

7,2

0,75

1,17

4,32

1,08

1,76

7,68

1,47

2,25

3,65

1,92

2,8

2,43

4,02

3,0

7,99

5,46

15

18,3

5,88

10,1

25,9

13,5

18,7

0,75
-
1,5

1,17
-
2,34

4,32
-
8,64

1,56
-
3,12

2,53
-
5,06

11,1
-
22,2

2,88
-
5,76

4,41
-
8,82

8,21
-
16,4

4,91
-
9,82

7,17
-
14,3

7,87
-
15,7

14,5
-
29

12
-
24

32
-
64

26,4
-
52,8

93,7
-
180,7

114
-
228

46,5
-
93

91
-
182

265
-
530

165
-
330

300
-
600


Для провода ПЭЛ

Q
С

Q
0

=

1,6

·
P
г  1,6 · 57  91 см
4
.

Из таблицы 1, в которой приведены основные данные типовых Ш
-
образных пластин, по значению
Q
С
Q
0

выбирае
т
ся

тип плас
тины и
определяю
т-
ся

все ее параметры.



5

Например, для

пластины УШ
-
30 с а  3 см;
b

= 1,9

см;
h

 5,3 см;
Q
0

=

b

h

=
10,1 см
2
.

При этом получа
ется

Q
С

=

(
Q
С

Q
0
)

/

Q
0

= 91 / 10,1 = 9
см
2
.

Необходимая толщина пакета пластин
c

=

Q
С

/

a

= 9 / 3 = 3
см.

Отношение

с/а р
екомендуется брать в пределах 1…
2. Если оно выйдет за
эти пр
е
делы, то необходимо выбрать другой тип пластин.

Определя
ется

число витков
w

и толщин
а

провода
d

первичной и втори
ч
ной
обмоток трансформатора

при плотности тока в обмотках
j

 3 А/мм
2
:

d = 1
,13 (I/j)
1/2

= 1,13(I/3)
1/2

= 0,65
·
I
1/2
,

w
1

=

48
U
1
/
Q
С

 48 · 220 / 9  1173
вит
.

d
1

=0,
65·
I
1
1/2

=
0,65

· 0,18
½

= 0,
28

мм
,

w
2

=

54
U
2
/
Q
С

 54 · 11,5 / 9  69
вит
.
,

d
2

=
0,65·
I
2
1/2

= 0,
65
· 2,9
1/2

=
1,1

мм
.

3.
Расчет фильтра
. Е
мкость конденсатор на входе ф
ильтра

С
о

=
30
·
I
о

/
U
o

 30 · 2· 4,8  288
мкФ
.

Выбирают
ся

электролитические конденсаторы по величине емкости и н
о-
минальному напряжению, причем
U
с


1,2
U
o

B
.

Коэффициент пульсаци
й

выпрямленного напряжения на выходе фильтра

К
п
.
вх

=300
·
I
о

/

(
U
o
·

C
o
)

= 300
· 2/(4,8 · 288) 
0,43
%
.

Н
еобходимый коэффициент сглаживания фильтра

q

 К
п.вх

/ К
п.вых

= 0,43 / 2 = 0,215
.

В данной схеме выбран двухзвенный
LC
-
фильтр.
Коэффициент сглажив
а-
ния одного звена


q
зв

=(
q
)
1/2

= 0,215
1/2

= 0,46
.



6

Определя
ется

произведение
L
ф
C
ф

по

формуле


L
ф

С
ф
=2
,
5(
q
зв

+1)
= 2,5(0,45+1) = 3,63
Гн

мкФ
.

Задаётся
мкость С
ф

так, чтобы индуктивность дросселя фильтра не прев
ы-
шала 5


10 Гн и определя
ется

индуктивность дросселя
. Принимае
тся

L
ф

 7 Гн.

С
ф

 3,63 / 7  0,5 мкФ.

Определяется

с
ечение сердечн
ика

Q
С
, число витков
w

и диаметр провода
d

о
б
мотки дросселя:

Q
с

=
L
ф

I
o
2
/
2

 7· 2
2

/ 2 = 14
см
2
;

w

 4·10
2
/
I
o

4·10
2
/ 2 = 200
витков
;

d

=

0,65·
I
о
1/2

= 0,65
·
2
1/2

 0,92 мм.

С
ечение обмотки

Q
w

=
w
·
d
2
/1000
= 200
·

0,92
2
/100 = 1,92
см
2
.

Q
С

Q
W

= 14
·
1,92

 27 см
4
.

По произведению
Q
С

Q
W

из таблицы 1 выбира
ется

тип сердечника и все
его
параметры. С учетом объема, занимаемого стенками каркаса и изоляцио
н-
ными прокладками, сечение окна должно быть несколько больше сечения о
б-
мотки.

Выбира
ются

пластины Ш
-
19 с а  1,9 с
м;
b

= 1,
2 см;
h

 3,35 см;
Q
0

=

b

h

=
4,02 см
2
.

4. Проверя
ется

значение выпрямленного напряжения на нагрузке, для ч
е
го
определя
ется

средн
яя

длин
а

витка
обмотки
l
w

и сопротивление провода обмо
т-
ки
R
w
:

l
w

=
π
·(
a

+

b
)
=
π
·(1,9  1,2)  9,73
см
;

R
w

2·
w
·
l
w
/(10
4

d
2
)
= 2
·
200
·
9,73 / (
10
4

·
0,92
2
) = 0,46
О
м
.

При этом
падение напряжени
я

на двухзвенном фильтре

U
ф

=
R
w

·

I
0

= 0,46

·

2

=

0,92

B
.



7

Н
апряжение на нагрузке

U
но

=
U
o



U
ф

= 4,8


0,92 = 3,88
B
.

Если напряжение на нагрузке получается меньше заданного, то необход
и-
мо провести корректировочный расчет. Простейшим является увеличение, до
необходимого значения, диаметра провода обмотки дросселя. Увеличение ди
а-
метра пр
о
вода приведет к уменьшению сопротивления обмотки
R
w
, что в свою
очередь вызовет уменьшение падения нап
ряжения на фильтре
U
ф
. При этом
необходимо проверить, может ли новый провод разместиться в окне выбранн
о-
го сердечника дросселя фильтра.


Приложение 1

Таблица
П.
1

Магнитопроводы типа

ПЛ (П
-
образный, ленточный)

Типоразмер
магнитопровода

а,
мм

y
1
,
мм

b
,
мм

h,
мм

S
C
,
см
2

S
ОК
,
см

S
C
S
ОК
,
см
4

l
CP
,
см

ПЛ6,5х12
г
5x8

6,5

12,5

8

8

0,813

0,64

0,5203

5,2

ПЛ6,5х12,5х10

10

0,8

0,6504

5,6

ПЛ6,5х12,5х12,5

12,5

1

0,813

6,1

ПЛ6,5х12,5х16

16

1,28

1,0406

6,8

ПЛ8х12,5х12,5

8

12,5

10

12,5

1

1,25

1;25

7

ПЛ8х
12,5х16

16

1,6

1,6

7,7

ПЛ8х12,5х20

20

2

2

8,5

ПЛ8х12,5х25

25

2,5

2,5

9,5

ПЛ10х12,5x20

10

12,5

12,5

20

1,25

2,5

3,125

9,6

ПЛ10х12,5х25

25

3,12

3,9

10,6

ПЛ10х12,5х32

32

4

5

12

ПЛ10х12,5х40

40

6,25

7,812

13,6

ПЛ12,5х16х25

12,5

1
6

16

25

2

4

8

12,1

ПЛ12,5х1бх32

32

5,12

10,24

13,5

ПЛ12,5х16х40

40

6,4

12,8

15,1

ПЛ12,5х16х50

50

8 [

16

17,1

ПЛ12,5х25х32

12,5

25

20

32

3,125

6,4

20

14,3



8

ПЛ12,5х25х40

40

8

25

15,9

ПЛ12,5х25х50

50

10

31,25

17,9

ПЛ12,5х25х60

60

12

37,5

19",9

ПЛ16х32х40

16

32

25

40

5,12

10

51,2

14

ПЛ16х32х50

50

12,5

64

20

ПЛ16х32х65

65

16,25

83,2

23

ПЛ16х32х80

80

20

102,4

26

ПЛ20х40х50

20

40

32

50

8

16

128

22,6

ПЛ20х40х60

60

19,2

153,6

24,6

ПЛ20х40х80

80

25,6

204,8

28,7

ПЛ20х40хЮ0

100

32

256

32,7

ПЛ25х50х65

25

50

40

65

12,5

26

325

28,8

ПЛ25х50х80

80

32

400

31,8

ПЛ25х50х100

100

40

500

35,8

ПЛ25х50х120

120

48

600

39,8

ПЛ32х64х80

32

64

50

80

20,48

40

819,2

36

ПЛ32х64х100

100

50

1024

40

ПЛ32х64х13
0

130

65

1331,2

46

ПЛ32х64х160

160

80

1638,4

52

ПЛ40х80х100

40

80

64

100

32

64

2048

45,4

ПЛ40х80х120

120

76,8

2457,6

49,4

ПЛ40х80х160

160

102,4

3276,8

57,4

ПЛ40х80х200

200

128

4096

65,4










9

Приложение 2

Таблица
П.

2

Основные
данные обмоточных проводов

Диаметр без
изол
я
ции, мм

Сеч
е
ние меди,
мм
2

Сопроти
в
ление
1 м при 20
о
С,
Ом

Допустимая
нагрузка при
плотн
о
сти тока


2 А/мм
2
, А

ПЭЛ, ПЭТ

ПЭЛШО

Диаметр с
изол
я
цией,
мм

Вес 100 м с
изоляц
и
ей, г

Диаметр с
изол
я
цией,
мм

Вес 100 м

с
изоляц
и
ей, г

1

2

3

4

5

6

7

8

0,05

0,002

9,29

0,004

0,06

1,8

0,11

2,56

0,06

0,003

6,44

0,0057

0,07

2,6

0,12

3,4

0.07

0,004

4,73

0.0077

0,08

3,5

0,13

4,55

0,08

0,005

3,63

0,0101

0,09

4,6

0,140

5.70

0,09

0,006

2,86

0,0127

0,1

5,8

0,15

7,02

0,1

0,008

2,23

0,0157

0,115

7.3

0,165

8,9

0,11

0,01

1,85

0,019

0,125

8,8

0,175

10.50

0,12

0,011

1,55

0,0226

0,135

10,4

0.185

12,3

0,13

0,013

0,32

0,0266

0,145

12,1

0,195

14,1

0,14

0,015

1,14

0,0308

0,155

14

0,205

16,1

0,15

0,018

0.990

0,0354

0,165

15,2

0,215

1
8,4

0,16

0,02

0,873

0,0402

0,175

18,3

0,225

20,6

0,17

0,023

0,773

0,0454

0,185

20,6

0,235

23

0,18

0,026

0,688

0,051

0,195

23,1

0,245

25,6

0,19

0,028

0,618

0,0568

0,205

25,8

0,255

28,4

0,2

0,031

0,558

0,0628

0,215

28,5

0,28

31,2

0,21

0,035

0,507

0,069
2

0,23

31,6

0,29

34,6

0,23

0,042

0,423

0,0832

0,25

37,8

0,31

41

0,25

0,049

0,357

0.0982

0,27

44,5

0,33

48

0,27

0,057

0,306

0.1150

0,295

52,1

0,355

56

0,29

0,066

0,266

0,132

0,315

60,1

0,375

64,1

0,31

0,076

0,233

0,151

0,34

68,8

0,4

73,3

0,33

0,086

0.
205

0,171

0,36

77,8

0,42

82,6

0,35

0,096

0,182

0,192

0.380

87,4

0,44

92,4

0,38

0,113

0,155

0,226

0,41

103

0,47

108,4

0,41

0,132

0,133

0,264

0,44

120

0,505

126,2

0,44

0,152

0,115

0,304

0,475

138

0,535

144,5

0,47

0,174

0,101

0,346

0,505

157

0,565

164

0
,49

0,189

0,093

0,378

0.525

171

0,585

178

0,51

0,204

0,086

0,408

0,545

185

0,61

192,9

0,55

0,238

0,074

0,476

0,59

215

0,65

222,2

0,59

0,273

0,064

0,547

0,63

247

0,69

256,1



10

0,64

0,322

0,055

0,644

0,68

291

0,74

301,2

0,69

0,374

0,047

0,748

0,73

342

0,79

352.80

0,74

0,43

0,041

0,86

0,79

389

0,85

400,6

0,8

0,503

0,035

1,005

0,85

445

0,91

461,8

0,86

0.5809

0,03

1,16

0,91

524

0,97

537,9

0,93

0,679

0,026

1,36

0,96

612

1,04

627,3

1

0,785

0,022

1,57

1,05

707

1,12

723,6

1,08

0,9161

0,019

1,83

1,14

826

1,2

943,5

1,16

1,0568

0.0166

2,114

1,22

922

1,28

970,9

1,2

1,131

0,016

2,26

1,26

1022

1,32

1038

1,25

1,227

0,014

2,45

1,31

1105

1,37

1125

1,35

1.4314

0,012

2,86

1,41

1288

1,47

1309

1,45

1,651

0,011

3,3

1,51

1486

1,57

1508

1,56

1,911

0,009

3,822

1,62

1712

1,715



1,68

2,217

0,008

4,433

1,74

1992

1,835



1,81

2,573

0,007

5,146

1,87

2310

1,965



1,95

2,987

0,006

5,98

2,01

2680

2,106



2,02

3,205

0,006

6,409

2,08

2875

2,175



2,1

3,464

0,005

6,92

2,16

3110

2,255



2,26

4,012

0,004

8,023

2,32

3603





2
,44

4,676

0,004

9,352

2,5

4210









Приложение 3

Таблица
П.3

Характеристика изоляции обмоточных пров
о
дов

Марка
пров
о
да

Характеристика изоляции

Диаметр ме
д-
ной жилы, мм

ПЭЛ

Лакостойкая эмаль

0,03

2,44

ПЭТ

Эмалевая повышенной сто
й
кости

0,1

5,2

ПЭЛШО

Ла
костойкая эмаль (утолще
н
ный
слой) и один слой обмотки из
натурал
ь
ного шелка

0,05

2,1




11

Приложение 4

Параметры диодов

Тип

приб
о
ра

Средний выпря
м-
ленный прямой
ток Iпр., А

Максимальное


обратное напряжение
Uобр. мах, В

fр, кГц

1

2

3

4

Д10А

0,016

10

150

ГД
107А

0,02

15

50

ГД402Б

0,03

15

50

Д104

0,03

100

150

КД401Б

0,03

75

150

Д206

0,1

100

1

Д207

0,1

200

1

Д208

0,1

300

1

КД102Б

0,1

300

4

КД103А

0,1

50

20

2Д237В

0,3

100

300

Д7Ж

0,3

400

2,4

КД105Г

0,3

800

4

КД106А

0,3

100

30

Д202

0,4

100

1,2

Д203

0,4

200

1,2

Д204

0,4

300

1,2

Д205

0,4

400

1,2

Д302

1

200

5

КД226Д

2

600

50

Д303

3

150

5

КД130АС

3

50

200

КД248В

3

800

100

Д245Б

5

300

1,1

Д304

5

100

5

КД202Ж

5

140

1,2

2Д231Б

10

200

200

В10

10

100…1000

1

Д214А

10

100

1,1

Д215А

10

200

1,1

Д24
5

10

300

1,1

Д305

10

50

5

КД203А

10

420

1

КД213В

10

200

100

2Д239А

20

100

500

КД2999А

20

250

100



12

В25

25

100…1000

1

2Д252Б

30

80

200

КД2997Б

30

200

100

В50

50

100…1000

1

В100

100

100…1000

1




13

НОМЕРА ЗАДАНИЙ И ВАРИАНТОВ

(
в соответствии с номером в

журнале группы
)



Вариант

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

U
но
, В

12

12

24

24

12

24

12

16

20

9

I
о

,
А

5

3

5

3

2

5

0
.
5

1

4

1,5

U
1
,
В

220

220

380

380

220

220

220

380

220

220

К
п.вых
, %

2

1

3

2

0
.
5

3

5

8

7.5

11


Вариант

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

U
но
, В

6

6

12

1
2

6

6

12

12

24

6

I
о

,
А

5

3

0.5

0.5

2

1

4

6

4

1.5

U
1
,
В

220

380

220

380

220

220

220

220

220

220

К
п.вых
, %

1

1

1

0.5

0.5

3

1

3

2

3



Приложенные файлы

  • pdf 9352544
    Размер файла: 433 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий