Курсовая работа по электротехнике (Курсовая работа по электротехнике)

Посмотреть архив целиком

МОСКОВСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н. Э. Баумана




Курсовая работа по электротехнике и

промышленной электронике.


Тема: "Расчет выпрямителей"







Студентка: Калинина Е. С.

Группа: См 11-51

Преподаватель: Васюков С.А.
















Москва 2005г.

Задание:


Часть 1


Рассчитать полупроводниковый выпрямитель. Режим работы – продолжительный. Нагрузка – активная. Данные для расчета взять из таблицы в соответствии с номером варианта.

В процессе расчета студент должен:

  1. Выбрать (с обоснованием выбора) схему выпрямления.

  2. Выбрать (с обоснованием выбора) схему фильтра.

  3. Рассчитать основные параметры полупроводникового диода для выбранной схемы и фильтра.

  4. Выбрать (с обоснованием выбора) по справочнику полупроводниковый диод.

  5. Рассчитать параметры фильтра, обеспечивающие заданный коэффициент пульсаций напряжения.

  6. Выбрать (с обоснованием выбора) по справочникам конденсатор и дроссель необходимых номиналов.

  7. Построить внешнюю характеристику выпрямителя и определить его внутреннее сопротивление.

  8. Рассчитать напряжение и ток вторичной обмотки трансформатора для выбранной схемы и фильтра.

  9. Выбрать (с обоснованием выбора) материал и тип сердечника трансформатора. Если эти параметры заданы, то обосновать их применение для данной схемы.

  10. Рассчитать геометрические размеры сердечника трансформатора.

  11. Рассчитать параметры обмоток (числа витков, диаметры проводов и. т. д.).

  12. Рассчитать электрические и эксплуатационные параметры трансформатора (к. п. д., ток холостого хода, температуру перегрева обмоток).

  13. Изобразить схему выпрямителя и эскиз магнитопровода и катушек трансформатора.

Пояснительная записка к курсовой работе должна содержать необходимые расчеты, схемы, графики, чертежи и состоять из 20 – 25 листов.


Часть 2


  1. Составить электрическую схему замещения выпрямителя для моделирования с использованием программ Electronics Workbench или Multisim.

  2. По результатам моделирования провести корректировку основных электрических и геометрических параметров выпрямителя.

Данные:



Номер по журналу

Сетевое

Напряжение U1, В

Частота сетевого

Напряжения f, Гц

Номинальное среднее выпрямленное напряжение Uн,

В

Номинальный

средний ток нагрузки Iн,

А

Коэффициент пульсаций напряжения нагрузки kп, %

Марка электротехн. стали

Тип магнито-провода

Схема выпрямления

24.2

36

400

590

0,14

8

Э340

стержневой

мостовая



Предварительный расчет.


Выбор типа выпрямителя.


Так как однофазный мостовой двухполупериодный выпрямитель обладает рядом преимуществ по сравнению с другими схемами выпрямления, то его целесообразно выбрать в качестве схемы выпрямления.



Однофазный мостовой двухполупериодный выпрямитель





















Рис. 1 Рис. 2



Также как и в двухполупериодной схеме выпрямления со средней точкой, в мостовой схеме напряжение прикладывается к нагрузке в течение всего периода изменения напряжения Uвх. При этом его значение при Uвх = Uвх 1 + Uвх 2 в два раза превышает выходное напряжение схемы Рис. 1. Поэтому при одном и том же напряжении нагрузки в мостовой схеме к обратносмещенным диодам прикладывается напряжение в два раза меньшее, чем в схеме Рис. 1.


Средние значения тока и напряжения на нагрузке для однофазного мостового двухполупериодного выпрямителя будут такими же, как и в двухполупериодной схеме со средней точкой:


Основная частота пульсаций выпрямленного напряжения в двухполупериодной мостовой схеме будет равна удвоенной частоте входного напряжения. Коэффициент пульсаций такой же, как и в двухполупериодной схеме со средней точкой: Kп = 0,67.


Особенностью мостовой схемы является то, что в ней последовательно с нагрузкой все время включено два диода, в то время как в описанных выше однофазной однополупериодной и однофазной двухполупериодной схемах такой диод один. Поэтому при низких входных напряжениях (4...5 В) использование мостовой схемы может оказаться неэффективным (падение напряжения на диодах по величине будет сравнимо с выходным напряжением выпрямителя) - для повышения КПД обычно применяют двухполупериодную схему со средней точкой (возможен также переход к использованию диодов Шоттки с малым падением напряжения при прямом смещении). С повышением напряжения разница в КПД схем уменьшается и определяющим фактором становится величина обратного напряжения, прикладываемого к запертым диодам в процессе работы выпрямителя. Поэтому при больших уровнях выходного напряжения обычно используют выпрямитель, выполненный по мостовой схеме.


Выбор типа сглаживающего фильтра.


Так как ток нагрузки меньше 0,5 А, то в качестве фильтра необходимо взять емкостный фильтр.

Емкостный фильтр является наиболее простым из всех видов сглаживающих фильтров. Он состоит из конденсатора, включаемого параллельно нагрузке. Коэффициент пульсаций напряжения на выходе выпрямителя с емкостным фильтром может быть найден по формуле:


, где


m зависит от схемы выпрямителя (m = 1 для однофазного однополупериодного выпрямителя, m = 2 для однофазного двухполупериодного и мостового выпрямителей),

f - частота входного переменного напряжения.


Из приведенной формулы видно, что коэффициент пульсации на выходе выпрямителя с емкостным фильтром обратно пропорционален емкости применяемого конденсатора и величине сопротивления нагрузки. Поэтому применение такого фильтра рационально только при достаточно больших значениях этих величин. По мере совершенствования технологии изготовления конденсаторов большой емкости, рассматриваемый тип фильтра вследствие своей простоты и эффективности находит все большее применение.


Выбор типа диода.


Так как величина обратного напряжения на диодах достаточно велика, то целесообразно выбрать кремниевый диод (не Шоттки), потому что арсенид-галлиевые и кремниевые диоды Шоттки имеют маленькие значения пробивных напряжений.


Кремниевые выпрямительные диоды с p–n переходом — это наиболее распространенный в настоящее время вид диодов, применяемых во всех классах выпрямителей. Их основные свойства:

• максимально допустимые прямые токи кремниевых диодов различных типов

составляют 0,1... 1600 А, падение напряжения на диодах при этих токах не

превышает обычно 1,5 В;

• с увеличением температуры прямое падение напряжения уменьшается;

• обратная ветвь ВАХ кремниевых диодов не имеет ярко выраженного участка

насыщения;

• пробой кремниевых диодов имеет лавинный характер, поэтому пробивное

напряжение с увеличением температуры увеличивается (для некоторых типов

кремниевых диодов при комнатной температуре пробивное напряжение может

составлять 1500...2000 В);

• диапазон рабочих температур для кремниевых выпрямительных диодов

ограничен значениями-60...+125 °С.


Выбор типа трансформатора.


Ввиду того, что маломощные трансформаторы стержневого типа с двумя катушками имеют лучшее охлаждение и требуют меньшего расхода меди ввиду меньшей средней длины витка и возможной большей плотности тока в обмотках, то я возьму именно этот тип (Рис. 3 ).








Рис.3




Ориентировочное значение активного сопротивления трансформатора, приведенного к фазе вторичной обмотки, подсчитывается по формуле



а ориентировочное значение индуктивности рассеяния трансформатора, приведенной к фазе вторичной обмотки, — по формуле


,где

kr и kL — коэффициенты, зависящие от схемы и характера нагрузки выпрямителя;

Uн — выпрямленное напряжение, В;

Iн — выпрямленный ток, А;

f — частота сети, Гц;

Вm, — максимальная магнитная индукция в сердечнике трансформатора, Тл;

s — число стержней трансформатора, на которых расположены обмотки.


Если первичная обмотка располагается между половинами вторичной обмотки или вторичная — между половинами первичной обмотки, то полученное значение Ls следует уменьшить в 4 раза.


Если при s = 2 витки вторичной обмотки расположены на двух стержнях трансформатора, а катушки соединены последовательно, то для для мостовой схемы полученное значение Ls следует уменьшить в 2 раза.


Величину максимальной индукции Вm в зависимости от выбранного материала сердечника и габаритной мощности трансформатора можно подобрать по таблице 1, а коэффициенты kr и kL при емкостной нагрузке по таблице 2.






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.