2020-04-12
163
Расчет мощных выпрямителей
Теоретические сведения
Схема выпрямителя
В системах судового электрооборудования мощные выпрямители выполняются наиболее часто по мостовой схеме с трехфазным питанием (схема Ларионова), показанной на рис. 3.1.
Задача расчета
Определить параметры вентилей выпрямителя, сделать выбор вентилей и определить условия их охлаждения.
Исходные данные для расчета
Основными исходными данными для расчета мощных выпрямителей являются параметры нагрузки – ток и напряжение (сопротивление, мощность).
Существенно важным параметром является температура окружающего воздуха, используемого для охлаждения вентилей, t 0охл. Кроме этого, во внимание принимается характер нагрузки – активная либо индуктивная, - т.к. это влияет на форму кривой тока в вентиле и, следовательно, на величину допустимых токовых нагрузок.
В качестве исходных данных для примера расчета принимаем следующие: Ud = 50 B; Id = 80 A; t 0охл = 60 0 С.
Нагрузка активно – индуктивная.
Условия расчета
|
|
|
Основное внимание при расчете уделяется определению параметров вентилей и условий их охлаждения. Расчет параметров трансформатора не производится.
Необходимые для расчета вентилей параметры трансформатора определяются по обобщенным кривым.
Порядок расчета
10.2.1 Определяем параметры нагрузки:
а) сопротивление нагрузки
Rd = 
б) мощность нагрузки
Pd = Ud Id = 50 ∙ 80 = 4 кВт.
10.2.2 Определяем активное сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке
R тр = Rd ν = 0.625 ∙ 0.037 = 0.023 Ом,
где ν = 0.037, определяется по графику (рис.2.2).
10.2.3 Определяем падение напряжения в обмотках трансформатора
10.2.4 Определяем коммутационные потери в выпрямителе
где А 0 – коэффициент наклона внешней характеристики, для трехфазной мостовой схемы А 0 = 0.5;
екз % - напряжение короткого замыкания трансформатора, определяется по графику (рис.3.2).
10.2.5 Принимая предварительно величину падения напряжения в вентиле
U 0 = 1 В, определяем потери напряжения в вентилях 
Uв = 2 U 0 = 2 B
10.2.6 Определяем суммарные потери напряжения в выпрямителе
4.5.7
10.2.7 Определяем выходное напряжение холостого хода выпрямителя
Ud xx = Ud + 
10.2.8 Определяем э.д.с. вторичной обмотки трансформатора
Е 2 ф = 
10.2.9 Определяем параметры вентилей выпрямителя:
а) ток вентиля Ia = 
б) напряжение на вентиле Uобр m = Е 2 m = 
10.2.10 Производим выбор вентилей. Выбираем вентили кремниевые серии В. Предельно допустимые значения прямого тока диодов этой серии и условия охлаждения приведены в таблице 3.1.
Таблица 10.1 - Предельно допустимые значения прямого тока диодов серии В и условия охлаждения
|
|
|
| Скорость обдува воздухом при t 0охл = 40 0С Uохл, м/сек | Предельные точки с типовым охладителем Ino, А | ||||
| В 10 | В 25 | В 50 | В 200 | В 320 | |
| 0 | 10 | - | - | - | - |
| 3 | - | 35 | - | - | - |
| 6 | - | - | 50 | - | - |
| 12 | - | - | - | 180 | 320 |
По найденному значению анодного тока с помощью этой таблицы определяем, что для установки в схему следует выбрать вентиль типа В 50 с принудительным воздушным охлаждением и скоростью обдува 6 м/сек.
Выполненный выбор вентиля носит предварительный характер, поскольку таблица 3.1 составлена для случая, когда вентиль работает в схеме однополупериодного выпрямления напряжения синусоидальной формы с чисто активной нагрузкой (проводимости l = 1800). Кроме того, температура охлаждающего воздуха здесь принята равной 400. Поэтому выбор вентиля нуждается в уточнении.
10.2.11 Уточняем выбор вентиля, пользуясь рис. 4.3, показывающим зависимость максимально допустимого среднего тока от температуры окружающей среды при прямоугольной форме тока и угле проводимости l = 120 0 для различных вентилей серии В.
Определяем, что при температуре охлаждающегося воздуха, равной 60о, выбранный вентиль допускает протекание прямого тока Iп,равного 45 А.
Таким образом, выбранный вентиль удовлетворяет предъявленным требованиям по величине анодного тока, поскольку In > Ia.
10.2.12 Определяем класс вентилей. В соответствии с найденной величиной обратного напряжения
U обр m = 57.8 B
Выбираем вентили класса 1 с величиной допустимого обратного напряжения
U обр m макс доп = 100 В.
Задание для контрольной работы:
Произвести расчет мощного выпрямителя, выполненного по мостовой схеме с трехфазным питанием. Параметры нагрузки указаны в таблице 3.2. Температуру охлаждающего воздуха принять согласно табл. 3.3. Частота питающей сети 50 Гц. 
Вопросы для самоконтроля:
1. Трехфазная схема выпрямления с нулевым проводом. Принцип работы. Временные диаграммы.
2. Трехфазная мостовая схема выпрямления. Принцип работы. Временные диаграммы.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 320 с.
2. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. – М.: Высшая школа, 1982. – 496 с.
3. Гершунский Б.С. Основы электроники и микроэлектроники. – К.: Вища школа, 1987. – 423 с.
4. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. – Высшая школа, 1991. – 622 с.
5. Терещук Р.М., Терещук К.М., Седов С.А. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: справочник. – К.: Наукова думка, 1983. – 672 с.
1
Сергей Павлович Голиков
Масленников Андрей Анатольевич
Вынгра Алексей Викторович
