Расчет неуправляемых и управляемых выпрямителей при различных режимах работы

Требуется:

1. Вычертить эквивалентную схему выпрямителя без потерь в фазах выпрямителя с активно-индуктивной нагрузкой.

2. Вычислить среднее значение напряжения U0 и тока I0 нагрузки, коэффициент пульсаций kП(1) на нагрузке, среднее Iср.v и эффективное Iэфф.v значения прямого тока вентиля, действующее значение I2 тока i2 вентильной обмотки преобразовательного трансформатора.

3. Для значений фазового угла (-π/2≤ωt≤π/2) вычислить (для девяти значений ωt) вынужденную и свободную составляющие тока и полный ток i0, а также мгновенное значение напряжения u0 на нагрузке R0.

4. Вычертить (соблюдая масштаб, принятый в задании №1) кривые мгновенных значений фазных ЭДС e2, выпрямленного напряжения u0 (отметить уровень U0), токов i0 , i0,в , i0,св (отметить уровень I0), тока i2 вентильной обмотки (отметить уровень I2).

Рисунок 2.1 - Эквивалентная схема однофазного мостового

выпрямителя при активно-индуктивной нагрузке

Расчет качественных показателей выпрямителя

Вычисляем индуктивное сопротивление нагрузки XL, которое в n=3 раза больше величины сопротивления R0 , по формуле:

L0 = , (2.1)

где ω – круговая частота, ω = 2π·f1, с-1.

L0 = = 9,55·10-3 Гн.

Вычисляем величину выпрямленного действующего значения U0/ по формуле:

U0/ = , (2.2)

U0/ = = 60 В.

Так как среднее значение ЭДС eL индуктивности L0 за период равно нулю, то среднее значение напряжения на выходе фильтра и нагрузке практически одинаковы, т.е. U0 = U0/ = 60 В.

По закону Ома вычислим значение тока I0 :

I0 = = 30 А.

Вычисляем коэффициент пульсаций kП(1) на нагрузке R0 по формуле [1,22]:

kП(1) = , (2.3)

kП(1) = = 0,211.

Вычисляем среднее значение прямого тока вентиля по формуле (1.5):

Iср.v = ,

Iср.v = 30 / 1·2 = 15 А.

Вычисляем эффективное значение прямого тока вентиля Iэфф.v по формуле (1.6):

Iэфф.v = kф.v ·Iср.v ,

где kф.v = ;

Iэфф.v = ·15 = 21,21 А.

Вычисляем действующее значение тока I2 вентильной обмотки преобразовательного трансформатора по формуле [1,22]:

I2 = ·I0 , (2.4)

I2 = ·30 = 42,43 А.

Вычисляем вынужденную i0,в и свободную i0,св составляющие и полный ток i0 для значений угла -π/2≤ω≤π/2 по формуле [1,20]:

i0 = i0,в + i0,св =, (2.5)

где E2m – амплитудное значение фазной ЭДС E2, E2m = ·E2, В;

φ = - arctg() = - arctg() ≈ 56,30 .

Результаты вычислений заносим в таблицу 1.

Таблица 1 - Результаты вычислений

Значения мгновенных напряжений u0 определяем по закону Ома, т.е. u0 = i0·R0 .

Графики зависимостей e2(wt), u0(wt), U0, i2(wt), i0,в(wt), i0,св(wt), i0(wt), приведены в приложении Б.

3. Особенности работы и расчет выпрямителя на емкостной

накопитель энергии

Схема выпрямителя, среднее значение выпрямленного напряжения U0 и тока I0 остались такими же, как и в пункте 1.2, но параллельно с сопротивлением R0 нагрузки включен конденсатор C0. В фазах выпрямления имеются сопротивления активных потерь RП = RТР +p·RДV (RТР – омическое сопротивление обмоток трансформатора, RДV – динамическое сопротивление вентиля), величина которых в k = 15 раз меньше сопротивления R0 на нагрузке. Коэффициент пульсации kП(1) на нагрузке и частота питающей сети f1 такие же, как в пункте 2.1.

Требуется:

1. Вычертить эквивалентную схему выпрямителя (с активным сопротивлением потерь в фазах) с активно-емкостной нагрузкой.

2. Вычислить действующие значения фазных ЭДС E2 и тока I2 вентильной обмотки трансформатора; емкость конденсатора C0, среднее Iср.v и эффективное Iэфф.v значения прямого тока вентиля.

1	2	3	4	5	6