Расчет выпрямительного устройства

определяется значение перенапряжения  на  конденсаторе DU''cm при резком изменении тока нагрузки.

 

Рис. 8. Кривые для расчета перенапряжений

на конденсаторе сглаживающего фильтра

 

 

 

 

Q 1,2

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0,4

0

   0   0,5   1   1,5

              аф/wф

 

             Q N=6    Q N=2

 

 

 

Из рассчитанных величин DU'cm и DU''cm выбирают наибольшее значение перенапряжения DUcm и по нему рассчитывают максимальное напряжение на конденсаторе сглаживающего фильтра по выражению (19), которое и является рабочим напряжением на конденсаторе сглаживающего фильтра. Результаты проведенных вычислений следует занести в табл. 10.

 

 

Таблица 10

 

Рассчитываемые величины	g, град.	qф	Ld ,Гн	С, Ф	wф	DUcm, В
Результаты расчета	0,99	1,4	0,0106	0,0069	117,6	-14,4

 

 

 

В том случае, если дроссель фильтра выпрямителя с индуктивностью Ld при токе Id нельзя подобрать стандартным, то следует произвести конструктивный расчет этого дросселя. Дроссель фильтра обычно должен иметь большую индуктивность, поэтому приходиться применять дроссели со стальными сердечниками. Особенностью работы дросселей фильтра является то обстоятельство, что постоянная составляющая тока, протекающего через дроссель, очень велика. Этот ток намагничивает сердечник. Для уменьшения насыщения сердечника в магнитную цепь вводят воздушный зазор (см. Рис. 9)

 

Рис. 9. Сердечник дросселя фильтра.

 

 

Расчет начинается с определения ориентировочного значения ширины стержня а сердечника дросселя по формуле

a= 2,6  *4 √Ld*Id2 =2,88,    [см] .                                             (26)

 

По значению ширины стержня находится сечение стержня

     Sc = 1,5 a2 =12,44    [см2] ,                                             (27)

 

и из приложения 2 выбирается стандартный сердечник, у которого а не меньше полученного значения. Затем определяем толщину набора (пакета) пластин или ширину ленты витого разрезного сердечника

 

                                           с = Sc / a = 4,3   [см] .                                                 (28)

 

По средней длине магнитной силовой линии lc =10,2 (см) для выбранного типа сердечника вычисляем вспомогательный коэффициент

T= *100=0,1272/126=1,14 ,                                                      (29)

для определения по графику на рис. 10 оптимальной длины воздушного зазора в сердечнике и величины магнитной проницаемости mz с учетом воздушного за-зора. Оптимальная длина воздушного зазора на графике рис. 10 выражена в процентах от длины средней длины магнитной силовой линии lc:   lz%=lz/lc×100%.

Рис. 10. Графики для определения оптимального значения воздушного зазора и магнитной проницаемости сердечника

 

180          1,8

160          1,6

mz 140          1,4  lz

120          1,2   

100          1

80          0,8

60          0,6   40                                                                                                 0,4   20          0,2

0          0

   0   5   10   15

              

T

mz            lz%

 

lz=387,6

 

Используя полученные данные, находим толщину изоляционной прокладки по формуле

hиз = lz/ 2=194   [см]                                             (30)

 

и число витков обмотки дросселя

 

Wd=104*√ =√ =12,7

                                                                           (31)

Выбирая плотность тока j в обмотке в пределах 2...4 А/мм2, находим диаметр провода обмотки без изоляции

 

d=1,13*    √ =2,26,  [ мм ] ,                                                (32)

где j - плотность тока в обмотке дросселя.

По найденному значению d подбираем стандартный диаметр провода из приложения 1 и проверяем коэффициент заполнения окна сердечника по выражению

Кz=8*10-3 *                                                                             (33)

Кz=8*10-3 (12,7*2,362)/(25*49)=0,001

где dn - диаметр провода с изоляцией в мм;

      b  - ширина окна магнитопровода;     

      h - высота окна магнитопровода.

Правильность выбора сердечника и диаметра провода определяются по величине kz. Если kz < 0,35, то выбор произведен правильно. В том случае, если полученная величина kz превышает 0,35, то следует выбрать сердечник с большей площадью окна. Для уточнения значения Uox определяем сопротивление обмотки дросселя, которая выполняется из медного провода:

rd= [2 (a+c)+П*b]

 ,  [Ом]                                 (34)

 

где диаметр провода берется в мм, а остальные размеры в см.

Теперь можно уточнить значение падения напряжения на дросселе:

 

UD = Id× rd=12*0,15=2  [В].                                                 (35)

 

 

 

 

 

 

По результатам расчета UD уточняется величина Uox, определенная по выражению (9). Результаты проведенных вычислений следует занести в табл. 11.

 

Таблица 11

 

Рассчитываемые величины	a, см	Sc, см	c, см	Wd	d, мм	UD, B	Uox, B
Результаты расчета	2,88	12,44	4,3	12,7	2,26	2	69

 

 

 

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ К РАСЧЕТУ ТРАНСФОРМАТОРА

 

После уточнения значения напряжения холостого хода Uox выпрямителя (см. табл. 11) следует определить исходные данные к расчету трансформатора.

Вычисление ЭДС фазы вторичной обмотки осуществляется по формуле

 

     U2x = K6× Uox,   [B],                                             (36)

 

U2x = 1,11*69=76,6 [B]

а эффективное значение тока в фазе этой же обмотки из соотношения

 

     I2 = K7 ×Id ,      [A].                                               (37)

     I2 = 0,71*12=8,5,      [A].  

 

Точное значение габаритной мощности трансформатора рассчитывается по выражению

     Pr = K8× U2x× I2 ,  [B A].                                          (38)

     Pr = 1,3*76,6*8,5=846,  [B A]. 

 

 

 

Значение коэффициентов K6,  K7 и K8 из выражений (36), (37) и (38) для разных схем выпрямления можно определить из табл. 12.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 12

 

Сводная таблица коэффициентов для расчета U2x, I2 и Pr.

 

Схема выпрямления	K 6	K7	K 8*
Однотактная двухфазная (рис.2, а)	1.11	0.71
Двухтактная однофазная схема Греца (рис.2, б)	1.11	1
Однотактная трехфазная (рис.2, в)	0.855	0.58
Двухтактная трехфазная схема Ларионова (рис. 2, г)	0.43	0.82

• - значение  берется из табл. 13.

 

Таблица 13

 

	Суммарная мощность вторичной обмотки, ВА
	150...300	300...1000	1000...2500
hт	0,9-0,93	0,97-0,95	0,95

 

 

 

 

 

Таблица 14

               Итоговые данные к расчету трансформатора

 

Uc , B	fc , Гц	U2x , B	I2 , A	Pr , BA	Bm , Тл	j, A/мм2	kc	ko
42	50	76,6	8,5	846	1,65	2,7	0,9	0,34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет и опыт показывают, что можно построить трансформатор с весьма высоким к. п. д., однако это не является еще признаком наиболее выгодного варианта трансформатора, так как при выборе его нужно учитывать также и другие технико-экономические показатели, как, например, размеры, вес и стоимость трансформатора. Уменьшение веса и стоимости трансформатора связано с увеличением индукции в сердечнике и плотности тока в обмотках, что ведет к увеличению потерь в стали и меди трансформатора, а, следовательно, к повышению нагрева его. При этом к. п. д. трансформатора уменьшается.