Режим работы 3-4 наступает при углах управления a ≥ 30º.

Рассчитаем характеристики углов управления, равных 30º и 45º по двум точкам. Для a=30º координаты точек:

- первая (точка В): I_d=1400 A, U_d=28,67 В;

- вторая (на оси I_d – точка КЗ): I_d=1954 А, U_d=0 В.

Для a=45º координаты точек, по которым будет построена прямая: режим 3 заканчивается, когда g¹60º. При этом условии ток:

              (4.10)

Напряжение U_d=13,07 В нашли по формуле (4.8). Вторая точка находится на оси I_d, поэтому U_d=0. Ток в относительных единицах:

.                                   (4.11)

По формуле (4.2) нашли значение I_d=1887,56 А.

По основе данных пунктов 4.2-4.4, включающих табл.4.1-4.2, построили семейство внешних характеристик выпрямителя, которое изображено на рис.4.1. Здесь А – граничная точка режимов 2-3 и 3; B – граничная точка режимов 3 и 3-4.

Графики кривых и постоянной составляющих выпрямленного напряжения представлены на рис. 4.2.

Семейство внешних характеристик выпрямителя.

Рис4.1.

График кривых и постоянной составляющих выпрямленного напряжения.

Рис. 4.2.

5. Расчет сглаживающего фильтра выпрямителя при активной нагрузке

Первой гармоникой источника питания является гармоника напряжения питания при f₍₁₎=50 Гц. Частота основной гармоники выпрямленного напряжения в 6 раз больше: f₍₆₎.

Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения будем использовать индуктивно-емкостной фильтр с последовательным включением выпрямительного моста и дросселей фильтра, и параллельным включением конденсатора нагрузки (рис.2.2).

5.1.1 Рассчитали коэффициент пульсации на выходе выпрямителя (на входе сглаживающего фильтра):

;                          (5.1)

;                                (5.2)

.                          (5.3)

5.1.2 Коэффициент пульсации на выходе согласно заданию К_п(6)=0,024%. Дальнейший расчет проведем по 6-ой гармонике.

5.1.3 Рассчитали минимальную индуктивность сглаживающего фильтра:

 Гн.                        (5.4)

где m=6 – номер гармоники выпрямленного напряжения;

w – круговая частота:

w=2·p·f=2·3,14·50=314 с^-1,                                      (5.5)

где f=50 Гц – частота сети.

Приняли Lф=2 мкГн.

5.1.4 Определили коэффициент фильтрации:

,                                       (5.6)

где К_П=0,024 % – коэффициент пульсаций, согласно заданию.

5.1.5 Нашли емкость конденсатора фильтра:

27,597 Ф.                              (5.7)

5.1.6 Корректировка величин индуктивности и емкости фильтра.

Величина емкости слишком большая, поэтому выбрали емкость конденсатора фильтра С_ф=51×10^-3 Ф. Пересчитали индуктивность сглаживающего дросселя:

 Гн.                    (5.8)

Определили индуктивность дросселей:

 Гн.                                      (5.9)

5.1.7 Амплитуда основной гармоники тока:

                           (5.10)

5.1.8 Выбор типа конденсатора.

В качестве конденсатора С7 (рис.2.2) сглаживающего фильтра выбрали из справочника [3] конденсатор К50-18 емкостью 51 мФ (согласно ряда Е24) и номинальным напряжением U_ном= 82 В.