Расчет выпрямителя и параметров трансформатора, работающего в составе выпрямителя

[pic 1]

Задание №1, 2

Необходимо произвести расчет выпрямителя и параметров трансформатора, работающего в составе выпрямителя.

В соответствии с этим необходимо рассчитать:

1. Действующее значение длительного прямого тока каждого из диодов выпрямительной группы.
2. Максимальное обратное напряжение на каждом из диодов выпрямительной группы.
3. Мощность первичной и вторичных обмоток трансформатора.
4. Мощность трансформатора в целом.
5. Площадь сечения магнитопровода трансформатора.
6. Определить число витков первичной и вторичных обмоток.
7. По этим найденным величинам выбрать по справочнику подходящий тип стандартного трансформатора или обосновать конструкцию нестандартного.

Дополнительное задание:

1. Вычислить величину входного напряжения трансформатора.
2. Построить график напряжения на выходе трансформатора.
3. Рассчитать параметры диодов, входящих в состав выпрямителя, и выбрать их подходящий тип по справочнику.

1. Расчет мощности первичной и вторичных обмоток трансформатора. Расчет габаритной мощности трансформатора

На рисунке 1 приведена структурная схема выпрямителя. Данная схема характерна для любого типа выпрямителя, изображает базовые элементы.

[pic 2]

Рисунок 1 – Структурная схема трехфазного выпрямителя с нулевым выводом

[pic 3]

[pic 4]

Рисунок 2 – Схема трехфазного мостового выпрямителя

[pic 5]На рисунке 2 приведена схема трехфазного мостового выпрямителя. Она обладает наилучшим коэффициентом использования трансформатора по мощности, наименьшим обратным напряжением на диодах и высокой частотой пульсации (шестипульсная) выпрямленного напряжения, что, в некоторых случаях, позволяет использовать эту схему без фильтра. Схема применяется в широком диапазоне выпрямленных напряжений и мощностей.

Схема трехфазного мостового выпрямителя содержит выпрямительный мост из шести вентилей, в котором последовательно соединены две трехфазные группы. В нижней группе вентили соединены анодами (анодная группа), а в верхней – катодами (катодная группа). Нагрузка подключается между точками соединения катодов и анодов вентилей. Схема допускает соединение как первичных, так и вторичных обмоток трансформатора звездой или треугольником.

Для нахождения мощности обмоток и трансформатора в целом определим, исходя из заданных условий, величины напряжений и сил токов для каждой из обмоток.

Для нахождения тока вторичной обмотки вычислим ток, протекающий по нагрузке:

[pic 6].

Поскольку вторичная обмотка трансформатора, состоящая из тех обмоток, питает одну нагрузку, то токи и напряжения на этих обмотках будут равны. Вычислим их, используя известные соотношения:

[pic 7].

[pic 8].

Данные коэффициенты связывают действующие величины токов и напряжений вторичной обмотки трансформатора со средним значение выпрямленного напряжения на нагрузке.

Отсюда мощность вторичной обмотки трансформатора:

[pic 9].

Так как вторичная обмотка состоит из трех обмоток, в формуле появляется коэффициент 3.

Мощность первичной обмотки принимаем как для трансформатора с условным кпд 80%:

[pic 10].

Данная мощность характеризует потребляемую из сети мощность всем трансформатором.

Габаритная или максимальная мощность, которую трансформатор может обеспечить вычисляется по известному соотношению:

[pic 11].

1. Расчет площади сердечника трансформатора. Определение числа витков обмоток трансформатора

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в сердечнике. Поэтому от значения мощности Р1 зависит площадь поперечного сечения сердечника, которая возрастает при увеличении мощности. Для сердечника из нормальной трансформаторной стали можно рассчитать его площадь по формуле: