Задача 1. Расчёт однофазного неуправляемого выпрямителя.
Разработать схему мостового выпрямителя на полупроводниковых диодах с индуктивно-емкостнымLC-фильтром для выпрямления однофазного синусоидального напряжения. Исходные данные к задаче (напряжение сети U1,номинальное напряжение нагрузки Ud, номинальная мощность нагрузки P d, допустимый коэффициент пульсацийКн) приведены в таблице 1.1. Частота питающего напряжения f= (50 Гц – группа №1; 100 Гц – группа №2; 400 Гц – группа №3; 60 Гц –группа №4). Необходимо выбрать тип вентилей, трансформатора, рассчитать параметры фильтра. Описать принцип работы схемы, осуществить моделирование её работы в среде Multisim.
Таблица 1.1 – Исходные данные к задаче 1
| Номер варианта | U1, В | Ud, В | Pd, Вт | Kн, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | 220 | 12 | 20 | 0,1 |
| 2 | 220 | 24 | 35 | 0,2 |
| 3 | 220 | 36 | 45 | 0,3 |
| 4 | 110 | 40 | 40 | 0,4 |
| 5 | 110 | 24 | 10 | 0,5 |
| 6 | 220 | 18 | 50 | 0,6 |
| 7 | 220 | 15 | 30 | 0,4 |
| 8 | 110 | 12 | 25 | 0,8 |
| 9 | 110 | 36 | 30 | 0,9 |
| 10 | 110 | 24 | 15 | 1,0 |
| 11 | 220 | 12 | 60 | 0,8 |
| 12 | 110 | 24 | 25 | 0,3 |
| 13 | 220 | 36 | 45 | 0,2 |
| 14 | 220 | 40 | 30 | 0,4 |
| 15 | 110 | 24 | 20 | 0,5 |
| 16 | 220 | 18 | 55 | 0,1 |
| 17 | 110 | 15 | 10 | 0,1 |
| 18 | 110 | 12 | 20 | 0,9 |
| 19 | 220 | 36 | 60 | 0,2 |
| 20 | 220 | 24 | 65 | 0,4 |
| 21 | 220 | 12 | 70 | 0,3 |
| 22 | 110 | 24 | 30 | 0,7 |
| 23 | 110 | 36 | 15 | 0,1 |
| 24 | 220 | 40 | 45 | 0,3 |
| 25 | 220 | 24 | 35 | 0,4 |
| 26 | 110 | 18 | 25 | 0,5 |
Окончание таблицы 1.1
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 27 | 110 | 15 | 30 | 0,6 |
| 28 | 110 | 12 | 45 | 0,9 |
| 29 | 220 | 36 | 80 | 0,7 |
| 30 | 110 | 24 | 25 | 0,5 |
| 31 | 220 | 50 | 30 | 0,7 |
Пример решения задачи 1. Вариант 31
Схема однофазного мостового выпрямителя с LC-фильтром приведена на рисунке 1.1. Принцип ее работы описан в [4].
Рисунок 1.1 – Схема однофазного мостового выпрямителя с индуктивно-емкостным LC-фильтром
Ток нагрузки равен:
А.
Сопротивление нагрузки
Ом.
Для однофазного мостового выпрямителя среднее значение прямого тока через вентиль (выпрямительный диод) определяется как
А.
Обратное максимальное напряжение на вентилеравно:
В.
Выбираем вентили (выпрямительные диоды) 1N4934 (приложение А или электронный «Справочник по полупроводниковым приборам» - файл « INQUIRY . EXE » или) c параметрами:
– максимальный прямой ток Iпрmax=1A>Iа=0,3A;
– максимально допустимое обратное напряжение U обрmax=100В >U а обрmax=78,5В;
– максимальное напряжение в открытом состоянии U прmax=1,1В.
Для однофазного мостового выпрямителя действующее значение вторичного напряжения равно:
В.
Расчётная мощность трансформатора определяется как
В∙А.
Выбираем трансформатор (электронный справочник – файл «Силовые трансформаторы. pdf ») ТПП 271-127/220-50:
В∙А > 
В∙А.
При последовательном соединении вторичных обмоток А, Б, В, Г получаем U2=9,95+10+20+20=59,95 В.
Тогда коэффициент трансформации
Коэффициент пульсации на выходе однофазного мостового выпрямителя Кп =0,67.
Требуемый коэффициент пульсации Кн = 0,007.
Коэффициент сглаживания фильтра равен:
Для LC–фильтра
Гн∙Ф,
где m– число пульс выпрямленного напряжения за период.
Зададимся 
мкФ. Тогда
Гн.
Параметры фильтра 
мкФ, 
Гн удовлетворяют условиям эффективной работы:
; 
.
; 
.
Модель однофазного неуправляемого мостового выпрямителя с фильтром приведена на рисунке 1.2 (файл «Мостовой выпрямитель.ms11»).
Рисунок 1.2 – Модель мостового выпрямителя с индуктивно-емкостным фильтром
Результаты моделирования:U2= 59,921 В, Id= 0,606 А, U d = 52,04 В (задано U d = 50 В), что соответствует заданию.Осциллограммы напряжений в контрольных точках приведены на рисунке 1.3.
Коэффициент пульсаций в нагрузке
,
что удовлетворяет заданиюКн=0,7% ≥ 0,0069∙100 %.
Рисунок 1.3 –Осциллограммы напряжения вторичной обмотки трансформатора U2, выпрямленного напряжения Uди значение первой гармоники U1m выпрямленного напряжения
Амплитуда первой гармоники выпрямленного напряжения U1mнаходится с помощью анализатора спектра XSA 1 на удвоенной частоте питающего напряжения f1=2∙f=2∙50=100 Гц (рисунок 1.3).
Дата: 2018-12-21, просмотров: 562.
