Тема 4. Расчет мощных выпрямителей

Схема выпрямителя

В системах судового электрооборудования мощные выпрямители выполняются наиболее часто по мостовой схеме с трехфазным питанием (схема Ларионова), показанной на рис. 5.

Задача расчета

Определить параметры вентилей выпрямителя, сделать выбор вентилей и определить условия их охлаждения.

Исходные данные для расчета

Основными исходными данными для расчета мощных выпрямителей являются параметры нагрузки – ток и напряжение (сопротивление, мощность).

Существенно важным параметром является температура окружающего воздуха, используемого для охлаждения вентилей, t ⁰_охл. Кроме этого, во внимание принимается характер нагрузки – активная либо индуктивная, - т.к. это влияет на форму кривой тока в вентиле и, следовательно, на величину допустимых токовых нагрузок.

В качестве исходных данных для примера расчета принимаем следующие:

U_d = 50 B;

I_d = 80 A;

t ⁰_охл = 60 ⁰ С.

Нагрузка активно – индуктивная.

Условия расчета

Основное внимание при расчете уделяется определению параметров вентилей и условий их охлаждения. Расчет параметров трансформатора не производится.

Необходимые для расчета вентилей параметры трансформатора определяются по обобщенным кривым.

Порядок расчета

4.5.1. Определяем параметры нагрузки:

а) сопротивление нагрузки

R_d =

б) мощность нагрузки

P_d = U_d I_d = 50 ∙ 80 = 4 кВт.

4.5.2. Определяем активное сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке

R _тр = R_d ν = 0.625 ∙ 0.037 = 0.023 Ом,

где ν = 0.037, определяется по графику (рис.2).

4.5.3. Определяем падение напряжения в обмотках трансформатора

4.5.4. Определяем коммутационные потери в выпрямителе

где А ₀ – коэффициент наклона внешней характеристики, для трехфазной мостовой схемы А ₀ = 0.5;

е_кз % - напряжение короткого замыкания трансформатора, определяется по графику (рис.6).

4.5.5. Принимая предварительно величину падения напряжения в вентиле U ₀ = 1 В, определяем потери напряжения в вентилях

U_в = 2 U ₀ = 2 B

4.5.6. Определяем суммарные потери напряжения в выпрямителе

4.5.7.Определяем выходное напряжение холостого хода выпрямителя

U_{d xx} = U_d +

4.5.8. Определяем э.д.с. вторичной обмотки трансформатора

Е _{2 ф} =

4.5.9. Определяем параметры вентилей выпрямителя:

а) ток вентиля

I_a =

б) напряжение на вентиле

U_{обр m} = Е _{2 m} =

4.5.10. Производим выбор вентилей. Выбираем вентили кремниевые серии В. Предельно допустимые значения прямого тока диодов этой серии и условия охлаждения приведены в таблице 5. По найденному значению анодного тока с помощью этой таблицы определяем, что для установки в схему следует выбрать вентиль типа В 50 с принудительным воздушным охлаждением и скоростью обдува 6 м/сек.

Таблица 5

Скорость обдува воздухом при t 0охл = 40 0С Uохл, м/сек	Предельные точки с типовым охладителем Ino, А
В 10	В 25	В 50	В 200	В 320
		-	-	-	-
	-		-	-	-
	-	-		-	-
	-	-	-

Выполненный выбор вентиля носит предварительный характер, поскольку таблица 5 составлена для случая, когда вентиль работает в схеме однополупериодного выпрямления напряжения синусоидальной формы с чисто активной нагрузкой (проводимости l = 180⁰). Кроме того, температура охлаждающего воздуха здесь принята равной 40⁰. Поэтому выбор вентиля нуждается в уточнении.

4.5.11. Уточняем выбор вентиля, пользуясь рис.7, показывающим зависимость максимально допустимого среднего тока от температуры окружающей среды при прямоугольной форме тока и угле проводимости l = 120 ⁰ для различных вентилей серии В.

Определяем, что при температуре охлаждающегося воздуха, равной 60^о, выбранный вентиль допускает протекание прямого тока I_п,равного 45 А.

Таким образом, выбранный вентиль удовлетворяет предъявленным требованиям по величине анодного тока, поскольку

I_n > I_a.

4.5.12. Определяем класс вентилей. В соответствии с найденной величиной обратного напряжения

U _{обр m} = 57.8 B

выбираем вентили класса 1 с величиной допустимого обратного напряжения

U _{обр m макс доп} = 100 В.

Задание для самостоятельной работы

Произвести расчет мощного выпрямителя, выполненного по мостовой схеме с трехфазным питанием. Параметры нагрузки указаны в таблице 6.

Таблица 6

Ток нагрузки Id , А	Напряжение нагрузки Ud, В

Температуру охлаждающего воздуха принять согласно табл. 7.

Таблица 7

Номер группы	Температура tохл,0С

Частота питающей сети 50 Гц.

 

Тема 5. РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ С ЕМКОСТНОЙ СВЯЗЬЮ

Схема усилителя

Схема транзисторного усилительного каскада с емкостной связью показана на рис.8.

Задача расчета

Определение номинальных значений всех пассивных компонентов схемы каскада (резисторов R ₁, R ₂, R_к, R_э и конденсаторов С ₁, С ₂, С ₃); определение коэффициента нестабильности каскада S_i; построение линий нагрузки каскада по постоянному и переменному току; определение коэффициентов усиления каскада по току, напряжению и мощности (K_U, K_I, K_P); определение входного и выходного сопротивления каскада (R_вх, R_вых).