Схема
выпрямления
|
Kп1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,11
|
3,14
|
0,5
|
1
|
0,707
|
0,707
|
1
|
1,57
|
1,11
|
1,34
|
0,67
|
2
|
Uo6p=3,14
Uоmax
Uo6p=3,14*33=103,6
В;
Iпр ср =
Iо
/2
Iпр ср=0,6/2=
0,3 А;
I
пр=0,707
Iо
=0,707Ч0,6=0,42 A;
STP=
1,34Ро=1,34Ч18=24 ВА.
Из приложения П4 выбираем вентили типа 2Д201Г, у
которых
Uo6p=200
В >103,6 В;
Iпрср max
= 10 А>0,3 А;
,57 Iпр
ср max
= 15,7 А>0,42 A;
Unp
= 1,2 В.
Определяем активное сопротивление rтр
и индуктивность рассеяния Ls
обмоток трансформатора:
rтр= (2..
.2,35) Ч
rтр= 2,35Ч = 3,965 Ом
Ls=(1,2...2) Ч
Ls = 2 Ч=1,394Ч 10-3
Гн
При расчете rтр
и Ls было принято
В=1,25 Тл; j =1,5 А/мм2;
Плотность тока j
и амплитуда магнитной индукции В определяются по габаритной мощности
трансформатора STp
из графиков на рисунке 2.
Определяем реактивное сопротивление
трансформатора
xтр=2рfc
Ls.
хтр= 2Ч3,14 Ч50 Ч1,394 Ч10- 3=0,438
Ом.
Определяем выходное напряжение при холостом ходе
по
U0хх
= U0+
I0
rтр
+ I0 т2
xтр
/2р + UnpNi
U0xx
=30+0,6Ч3,965+0,6Ч2Ч0,438=33
В.
Определяем по U0хх
,
I0
,
P0
(табл. 2) параметры
трансформатора
Исходными данными для расчета трансформатора
являются:
U1-
номинальное напряжение сети;
U2=E2
- напряжение вторичной обмотки трансформатора при холостом ходе;
I2,
I1-
действующие значения токов вторичной и первичной обмоток;
STP.
- габаритная мощность трансформатора.
U2=E2
=1,11Uoxx
U2= 1,11Ч33=36,63 В;2
=0,707 Iо
=0,707Ч0,6=0,42 A;1 = IоЧU2/U1=
0,6Ч36,63/220= 0,1 A;2= 1,57Р0=
1,57Ч18=28 ВA;1 =
1,11 Р0=
1,11Ч18=20 ВА;TP=
(S1+S2)/2=(20
+28)/2 =24 ВА.
Определяем напряжение холостого хода выпрямителя
при максимальном напряжении сети по (4)
U0хх
max
= 33(1+0,1)=36,3.
Уточняем Uобр
=3,14 Uохх
max
Uобр
=3,14Ч36,3=114 В<200 В.
Вентили по значению обратного напряжения выбраны
правильно.
Определяем напряжение на выходе выпрямителя при
минимальном напряжении сети
Uomin = Uо
(1̶ amin)=30Ч
(1-0,1) =27 В;
Из табл. 2 находим частоту основной гармоники
пульсации выпрямленного напряжения fп
и коэффициент пульсации кп1.
fп
=2 fс
= 2Ч50=100 Гц;
кп1=0,67.
Угол перекрытия фаз определяем из выражения
-cosг=
I0Ч
mЧ хтр /рU0хх;
-cosг
=0,6Ч2Ч0,438/3,14Ч33=0,005;
cosг=0,995;
г=5,7°.
С помощью рисунка 3, для m=2
уточняем кп1=0,67.
Определяем внутренние сопротивления выпрямителя
при изменении тока нагрузки от 0 до максимального значения:
r0=
(U0хх-U0)/I0.
r0=
(33-30)/0,6=5 Ом.
2.3 Расчет трансформатора
При расчете трансформатора по заданной
габаритной мощности выбирают нормализованный магнитопровод, определяют тип
провода и число витков в каждой из обмоток. Обмотки размещают в окне магнитопровода
трансформатора и проверяют тепловой режим. Если тепловой режим получился
удовлетворительным, то конструируют катушку и кожух трансформатора.
Рассчитываем силовой трансформатор, работающий в
сети с Е1 = U1=220
В при f = 50 Гц
(гармоническое напряжение) и создающий на вторичной обмотке ЭДС Е2=
36,63 В. Ток вторичной обмотки I2=0,42А.
1. Выбираем тип магнитопровода
трансформатора и режим его работы.
Выбираем Ш-образный витой магнитопровод,
выполненный из стали с толщиной листов 0,35 мм.
Мощность, отдаваемая в нагрузку,
мала: VA2 = Е2*
I2 =36,63*0,42
= =15,38 ВА, поэтому амплитуда магнитной индукции Bm =1,3 Тл.
Такой индукции соответствуют удельные потери мощности в стали Руд =
3 Вт/кг и удельная намагничивающая мощность Qуд = 30 В А/кг.
Плотность тока I = 2,7 А/мм2,
коэффициенты заполнения окна медью = 0,3 и магнитопровода сталью k = 0,9.
Рабочий ток в первичной обмотке трансформатора
Ip1
= I2
E2/E1
= 0,42Ч36,63/220 = 0,07 А.
Произведение площади окна на площадь сечения
магнитопровода трансформатора
Выберем типовой броневой магнитопровод с
произведением ScS0>
15 см4. Ближайшие значения к рассчитанным имеет магнитопровод ШЛ 20
X 32, у которого ScS0
= 61 см4 (рисунок 4). Этот магнитопровод имеет массу 735 г, сечение
стали его среднего стержня равно 5,7 см2.
Потери мощности в стали магнитопровода
трансформатора
Рст = PynG
= 3 Ч735 = 2,2 Вт.
Реактивная мощность, идущая на намагничивание
магнитопровода:
Q = QynG
= 30 0,735 = 22 В А.
Рисунок 4
Активная составляющая тока холостого хода
Iа
= Рст/E1
= 2,2/220 = 0,01 А.
Ток намагничивания
Iм
= Q/E1
=22/220 = 0,1 А.
Ток в первичной обмотке
=
Площади сечения проводов обмоток:
Sпp1
= I1/I=
0,27/2,7 = 0,1 мм2; Sпp
= I2/I
= 1,35/2,7 = 0,5 мм2.
Для первичной обмотки выбираем провод ПЭЛ с Sпp1=
0,113 мм2 и dиз1
= 0,42 мм. Для вторичной обмотки выбираем провод с Sпp2 = 0,541 мм2
и d из2=
0,89 мм.
Определим число витков в обмотках
трансформатора.
щ1 = Е1Ч103/(4ЧkфЧkсЧSсЧBm)
= 220 104 (4Ч1,11Ч50Ч5,7Ч1,3) =1350
Во вторичной обмотке щ = 228.
Проверим, уместится ли данная обмотка в окне
магнитопровода. Положим толщину одного слоя первичной обмотки с изоляционной
прокладкой равной 0,45 мм, вторичной - 0,9 мм. Тогда, разместив в одном слое по
длине катушки 110 витков первичной и 51 виток вторичной обмотки, найдем толщины
этих обмоток:
б1 = щ1/0,45 щ1cл
= 1350Ч0,45/110 = 5,5 мм;
б2 = щ2/0,9 щ2cл
= 228Ч0,9/51 =4,25 мм.
Общая толщина катушки б1 + б2
получилась меньше ширины окна. Следовательно, катушка свободно разместится в
окне магнитопровода.
По эскизному чертежу катушки (рисунок 4)
определим длину среднего витка обмотки lн
ср.
Для первичной обмотки lн
ср
= 0,127 м, для вторичной (намотана поверх первичной) lн
ср
= 0,157 м.
Сопротивление провода первичной обмотки
r1
=сЧ lн ср
щ1/Sпp1
= 1,7Ч10-2 Ч 0,127Ч1350/0,113 = 25,4 Ом.
выпрямитель трансформатор схема
Сопротивление провода для вторичной обмотки г2=1,2
Ом. Сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке,
rтр
=n2Ч
r1
+ r2
= (37,5/220)25,4 +1,2 = 2 Ом.
Потери мощности на сопротивлениях обмоток
Проверим тепловой режим трансформатора. Перегрев
магнитопровода относительно окружающей среды для открытого трансформатора
ДТс = 750 Рст/Sоxл
м =
750Ч2,2/148= 11,2°С,
где Sоxлм
- площадь открытой поверхности магнитопровода, определенная по эскизу
трансформатора (рисунок 4), см2.
Перегрев катушки
выпрямитель трансформатор схема
Тепловой режим получился ненапряженным, что
явилось следствием выбора малых амплитуд магнитной индукции и плотности тока в
обмотках трансформатора.