Электрический расчет выпрямителя с емкостной нагрузкой

Информацию из этого пункта необходимо использовать для расчета выпрямителя с емкостной нагрузкой. Для расчета выпрямителя с индуктивной нагрузкой нужно пользоваться пунктом 3.9.

Таблица 3.8.1 – Формулы для расчета выпрямителя с емкостной нагрузкой

Схема вы­прямления	krC	kL	r0, Ом	U2, В	I1, А	I2, А	PГ, Вт
Однополупериодная	2,3	0,0041	rдиф+rтр	B0U0	-	D0I0	2U0I0
Двухполупериодная	4,7	0,0043	rдиф+rтр	B0U0	I2		1,8U0I0
Однофазная мостовая	3,5	0,005	2rдиф+rтр	B0U0	I2		1,5U0I0
Удвоитель напряжения	0,9	0,00125	rдиф+rтр		I2	D0I0	1,5U0I0
Трехфазная однополупериодная	6,9	0,0041	rдиф+rтр	B0U0	I2		2U0I0
Трехфазная мостовая	4,5	0,0019	2rдиф+rтр		I2		1,2U0I0

В таблице 3.8.1 в зависимости от выбранной схемы выпрямления приведены формулы и данные для определения параметров k_rC, k_L, r₀, U₂, I₁, I₂, P_Г, используемых при расчете выпрямителя. Работа с таблицей производится так же, как и с таблицами 3.5.1 и 3.6.1 (см. пункты 3.5 и 3.6).

Таблица 3.8.2 – Магнитная индукция в сердечнике трансформатора в зависимости от мощности трансформатора и частоты сети

Мощность трансформатора (ориентировочно равна 2U0I0)	fc, Гц	Индукция B, Тл
Меньше 1000 ВА		1,2÷1,65
	1,0÷1,3
Больше 1000 ВА		0,8÷1,1
	0,65÷1,0

Таблица 3.8.3 – Число несущих обмотки стержней в трансформаторах

Трансформатор (пояснения по выбору см. в пункте 3.9)	σ
Однофазный трансформатор: магнитопровод броневой типа ШЛ или ОЛ
Однофазный трансформатор: магнитопровод стержневой (П-образный) типа ПЛ
Трехфазный трансформатор

Рассмотрим порядок электрического расчета выпрямителя с емкостной нагрузкой.

Вычисляется активное сопротивление обмоток питающего трансформатора, приведенное к вторичной обмотке, по формуле (Ом)

r_тр= k_rC∙ ∙ , (3.8.1)

где k_rC – коэффициент, определяемый по таблице 3.8.1;

B – индукция в сердечнике трансформатора, Тл (см. табл. 3.8.2);

σ – число стержней магнитопровода, несущих обмотки (см. табл. 3.8.3);

U₀ – напряжение на выходе схемы выпрямления с учетом падения напряжения на LC-фильтре, В (см. формулу 3.4.1 пункта 3.4);

I₀ – выходной ток выпрямителя, А (см. пункт 3.2);

f_с – частота питающей сети, Гц (см. пункт 3.1).

В формуле 3.8.1 есть корень четвертой степени от выражения , который можно вычислить только на инженерном калькуляторе или, например, в программе «Калькулятор» операционной системы Windows. На обычном калькуляторе корень четвертой степени от вышеприведенного выражения можно вычислить так: посчитать выражение, извлечь из него квадратный корень и еще раз извлечь квадратный корень из полученного результата.

Находится внутреннее (дифференциальное) сопротивление диода (Ом)

r_диф=N_посл∙ , (3.8.2)

где N_посл – число последовательно соединенных диодов (см. пункт 3.7); если диоды последовательно не соединялись, то N_посл=1;

U_пр, I_пр.ср – см. пункты 3.5 и 2.4.

Вычисляется активное сопротивление выпрямителя r₀ в соответствии с выбранной схемой выпрямления по таблице 3.8.1.

Определяется индуктивность рассеяния обмоток трансформатора, приведенная к фазе вторичной обмотки, по формуле (измеряется в Гн):

L_S= k_L∙σ∙ , (3.8.3)

где k_L – коэффициент, определяемый по таблице 3.8.1

Вычисляется тангенс угла φ, характеризующего соотношение между индуктивным и активным сопротивлениями фазы выпрямителя,

tgφ= , (3.8.4)

где π – математическая константа, приближенно равная 3,14159.

Из tgφ определяют значение угла φ, пользуясь инженерным калькулятором (φ=arctg(tg(φ))), таблицами Брадиса или табл. 3.8.4.

Рассчитывается вспомогательный коэффициент A₀ по формуле

A₀= , (3.8.5)

где n – определяется по таблице 3.5.1 для соответствующей схемы выпрямления.

Таблица 3.8.4 – Значения угла φ для tgφ

tg(φ)		0,18	0,27	0,36	0,47	0,58	0,7	0,84		1,19	1,43
φ
tg(φ)	1,73	2,15	2,75	3,27	3,73	4,33	5,15	5,67	6,3	7,12	8,14
φ

Находятся коэффициенты B₀, H₀, F₀, D₀ с использованием графиков, представленных на рис. 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7а и 3.7б, рассчитанного по формуле 3.8.5 вспомогательного коэффициента A₀ и угла φ.

Рисунок 3.3 – Кривые для определения B₀ в зависимости от A₀ и φ

Рисунок 3.4 – Кривые для определения F₀ в зависимости от A₀ и φ

Рисунок 3.5 – Кривые для определения D₀ в зависимости от A₀ и φ

Рисунок 3.6 – Кривые для определения H₀ в зависимости от А₀ и φ при n=1

Рисунок 3.7 – Кривые для определения H₀ в зависимости от A₀ и φ

при n=2 (а) и при n=3 (б)

При этом надо отметить, что для определения H₀ кроме A₀ и φ необходимо также знать, чему равно n, которое определяется по табл. 3.5.1 пункта 3.5 в зависимости от выбранной схемы выпрямления.

Вычисляется уточненное значение I_пр.и для выбранной схемы выпрямления по табл. 3.5.1 (формула в столбце с пометкой «уточненное»). Это значение сравнивается со значением I_пр.и.max, выбранной марки диода. Если получается, что I_пр.и.max оказывается меньше I_пр.и (т.е. I_пр.и.max<I_пр.и), то необходимо выбрать диод с большим значением I_пр.и.max, а если такового не найти, то воспользоваться рекомендациями пункта 3.7.

Производится расчет параметров U₂, I₁, I₂, P_Г питающего выпрямитель трансформатора по табл. 3.8.1 для выбранной схемы выпрямления. U₂ – напряжение вторичной обмотки, В; I₁ – ток в первичной обмотке, А; I₂ – ток во вторичной обмотке, А; P_Г – габаритная мощность трансформатора, Вт.

Рассчитывается необходимая входная емкость фильтра по формуле (мкФ)

C_0н= , (3.8.6)

где k_п.вх% – коэффициент пульсации выпрямленного напряжения на входе емкостного фильтра (уже определялся в пункте 3.3 в диапазоне от 5 до 15);

H₀ – коэффициент определяемый в зависимости от значения n (1, 2 или 3) по кривым на рисунках 3.6, 3.7а и 3.7б.

Вычисленная входная емкость фильтра в данном случае будет создаваться двумя конденсаторами (рис. 2.8, в). В соответствии с полученным значением С_0н из справочника или с использованием раздела «Приложения» данного методического пособия выбираются серийно выпускаемые марки конденсаторов подходящей емкости. Суммарная емкость C₀ двух выбранных конденсаторов должна быть больше или равна С_0н (конденсаторы фактически соединены параллельно и потому их емкость суммируется). Также необходимо соблюдать условие, чтобы рабочие напряжения U_раб выбранных марок конденсаторов были больше или равны требующемуся в данной схеме от конденсаторов рабочему напряжению, которое определяется по формуле (В)

U_раб= U₂. (3.8.7)

Вычисляется уточненный коэффициент пульсации k_{п.вх.ут%}, соответствующий уточненному значению входной емкости фильтра C₀, полученной в результате применения выбранных по справочнику серийно выпускаемых конденсаторов (C₀ – это сумма емкостей выбранных конденсаторов):

k_{п.вх.ут%}= . (3.8.8)

Дата добавления: 2017-01-13