6928

Расчет источников вторичного питания

Контрольная

Энергетика

Расчет источников вторичного питания Расчет трансформатора. Типовой источник электропитания содержит трансформатор, выпрямитель и сглаживающий фильтр, поэтому расчет состоит из определения параметров трансформатора, выборе диодов выпрямителя и...

Русский

2013-01-10

132.5 KB

28 чел.

Расчет источников вторичного питания

  1.  Расчет трансформатора.

Типовой источник электропитания содержит трансформатор, выпрямитель и сглаживающий фильтр, поэтому расчет состоит из определения параметров трансформатора, выборе диодов выпрямителя и нахождении емкости сглаживающего

С–фильтра.

Исходные данные:

Uc  = 380 В; U1 = 380 В; U0 = 18 В; U22  = 32 В; I0 = 3 А; I22 = 6 А; kпульс = 15 %;

1. Электрический расчет трансформатора.

а) схема трансформатора

б) определение напряжений и токов обмоток.

Напряжения вторичных обмоток трансформатора U21 и U22 зависят от схемы выпрямителя и определяются по формулам:

U21=(U0+1)/1,1;

U21= 18+1/1,1=17,27 В;

Токи вторичных обмоток трансформатора I21и I22 также зависят от схемы выпрямителя,

I21 = 2,5 ∙ I0;

I21 = 2,5 ∙3=7,5 А;

Ток первичной обмотки определяется по формуле:

I1 = I1(21)  + I1(22)

где токи I21 и I22 вычисляются по формулам:

I1(21) = 2,3 ∙ I0 ∙ U21/U1;

I1(21) = 2,3 ∙3 ∙ 17,27 / 380 = 0,31 А;

I1(22) = 0,81 ∙ I22 ∙ U22/U1;

I1(22) = 0,81 ∙ 6∙32 / 380 = 0,41 А;

Ток первичной обмотки:

I1 = 0,31 + 0,41 = 0,72 А;

в) определение габаритной мощности трансформатора.

Габаритную мощность вычисляют по формуле:

Рг = 1/2 ∙ (U1 ∙ I1+U21 ∙ I21 + U22 ∙ I22);

Рг = 1/2 ∙ ( 380 ∙ 0,72 + 17,27 ∙ 7,5 + 32 ∙ 6 ) = 297 Вт;

2. Конструктивный расчет трансформатора

Выбираем магнитопровод и определяем число витков обмоток и диаметров проводов.

а) выбор магнитопровода трансформатора.

Магнитопроводы, используемые в трансформаторах для источников вторичного электропитания, подразделяются на стержневые и броневые магнитопроводы.

Выбираю магнитопровод броневого типа (S = 1).

Выбор параметров магнитопровода производится с помощью выражения:

Qc Qo = Pг ∙ 10 2 / 2,22 ∙ fcBJηSkckm ,

где Qo - площадь окна магнитопровода, приходящаяся на обмотки одного стержня,

Qo = bh, [см2] - сечение стержня;

Qc=ac (см. рис. 2), [см2];

fc – частота питающей сети, [Гц];

В  – магнитная индукция в магнитопроводе, [Тл];

J  – плотность тока в обмотках,[ А/мм2];

η – коэффициент полезного действия трансформатора;

S – число стержней, несущих обмотки,

kc – коэффициент заполнения магнитопровода сталью,

km – коэффициент заполнения окна медью обмотки.

Qc Qo = Pг ∙ 10 2 / 2,22 ∙ fcBJηSkckm  ;

Параметры выбранного магнитопровода:

km = 0,33; В = 1,15 Тл; J =1,6 А/мм2; η = 0,95; S = 2; kc = 0,9; fc = 50 Гц;

Qc Qo = 400∙102/2,22∙50∙1,15∙1,6∙0,95∙1∙0,9∙0,33=694 см4

Магнитопровод броневого типа:  Ш 40х50.

Qo = 40 см2 ; Qс =20 см2 ; а = 4 см; b = 4 см; с = 5 см; h = 10 см.

б) определение чисел витков обмоток и диаметров проводов.

Числа витков находятся по формулам:

W1 = E 1∙ 10 4 / 4,44 ∙ fcBQckc ,

Е1 ≈ 0,95 ∙ U1 = 0,95 ∙ 380 = 361;

W2 = W1 E 2 / E 1 ;

Е2 ≈ 1,05 ∙ U2 = 1,05∙32 = 33,6.

W1 = 361∙104/4,44∙50∙1,15∙20∙0,9 =785,5;

W2 = 785,5∙33,6/361 = 73;

Диаметр проводов обмоток (без изоляции),[мм], находятся по формуле:

d = 1,13 ∙  ;

d = 1,13 ∙  = 1,13 ∙ 1,37 = 1,5481 мм.

Стандартный диаметр: d = 1,6 мм.

Проверка коэффициента заполнения окна медью km (при этом km не должно превышать 0,3):

km =8∙10–3d1W1 + d2W2/ Qo

km =8∙10–3∙ (1,5481∙785,5+1,6∙73)/40 ≈ 0,2666.

2.  Расчет выпрямителя с емкостным фильтром.

Схема выпрямителя однополупериодная:

1. Исходные данные для расчета выпрямителя:

m = 1;

Iпр.ср. = I0 = 3 А;

Uобр.и. = 3 ∙ U0 = 3 ∙ 18=54 В;

Iпр.и. = 7 ∙ I0 = 7 ∙ 3 = 21 А;

kR = 2,3;

kL ∙ 10–2 = 4,1;

R’ = Rдиф + RT ;

Р2 = 2,15 ∙ I0 U0 = 2,15 ∙ 3 ∙18 = 116,1 ВА.

2. Из справочника выбираю диоды по параметрам Iпр.ср.  Uобр.и.  и Iпр.и.

И по условиям: Uобр.и. < Uобр.макс.  и Iпр.и. < Iпр.ср.макс.диода.

Электрические параметры выбранного диода:

Uпр. = 1,35 В;          Iобр.  =   4 мА;

Uобр.макс. = 120 В;    Iпр.ср.макс. = 25 А;

3. Для определения емкости фильтра рассчитываются параметры:

– дифференциальное сопротивление диода:

RдифUпр. / 3∙ Iпр.ср.макс

– сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к вторичной обмотке:

RT  RT  / 2 ∙ (1+Р2г)

где P2 – полная мощность вторичной обмотки для рассчитываемого выпрями; РГ  – габаритная мощность трансформатора; RT  – сопротивление, рассчитываемое по формуле:

RT kRUо/ IоfcB

где kR – коэффициент, зависящий от схемы выпрямителя; S – число   стержней   трансформатора.

RT  ≈ 2,3∙18/3∙50∙1,15∙ = 0,244;

RT  ≈ 0,244/2∙(1+116,1/400) = 0,157;

Rдиф ≈ 1,35/3∙25 = 0,018;

R’ = Rдиф + RT = 0,018 + 0,157 = 0,175

– индуктивность   рассеивания    обмоток   трансформатора,   приведений

вторичной обмотке,

Ls  Ls/2 (1+Р2г);

где Ls - индуктивность рассеивания, рассчитывается по формуле

Ls  kL SUо/(p-1)2IоfcB;

Ls  ≈ 410∙1∙18/(2-1)2 ∙3∙50∙1,15 ∙ = 42,1259;

Ls  ≈ 42,1259 / 2 ∙ (1+ 116,1/400) = 27,1;

Определяем угол φ , характеризующий соотношение между индуктивными и активными сопротивлениями выпрямителя:

φ = arctg 2πfc Ls  / R’;

φ = arctg 2∙3,14∙50∙27,1/0,175 = 89º.

Определяется основной расчетный коэффициент

 

Ао  = Iо R’/mUо;  где m - число фаз выпрямителя;

Ао  = 3∙0,175/1∙18 = 0,03;

В зависимости  от значений Ао, φ и m =1  находятся коэффициент Но (m).

Но (m) = 600.

4. По известным коэффициентам Но , R’и заданному коэффициенту пульсаций kпульс = 15 %  определяется емкость фильтра:

Со = Но (m)/ R’∙ fc kпульс ;

Со = 600/0,175∙50∙15 = 4,75 мкФ.

3. Заключение.

Трансформаторы находят самое широкое применение. Существует много их типов, различающихся как по назначению, так и по выполнению. Здесь в первую очередь следует выделить группу силовых трансформаторов, используемых при передаче и распределении электроэнергии, производимой на электростанциях.

Централизованное производство электрической энергии на крупных электростанциях с генераторами большой единичной мощности, размещаемых вблизи расположения топливных и гидравлических энергоресурсов, позволяет получать в этих районах большие количества электрической энергии при относительно невысокой ее стоимости. Реальное использование дешевой электрической энергии непосредственно у потребителей, находящихся на значительном удалении, иногда измеряемом сотнями и тысячами километров, и рассредоточенных на территории страны, требует при этом создания сложных разветвленных электрических сетей.

Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов каждой электрической сети. Передача электрической энергии на большие расстояния от места ее производства до места потребления требует в современных сетях не менее чем пяти- шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах.

Необходимость распределения энергии между многими мелкими потребителями приводит к значительному увеличению числа отдельных трансформаторов по сравнению с числом генераторов. При этом суммарная мощность трансформаторов в сети на каждой следующей ступени  с более низким напряжением в целях более свободного маневрирования энергией выбирается обычно большей, чем мощность предыдущей ступени более высокого напряжения. Вследствие этих причин общая мощность всех трансформаторов, установленных в сети, превышает общую генераторную мощность.

Список используемой литературы.

  1.  Полупроводниковые приборы: диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы: Справочник / Под ред. Н.Н. Горюнова. – М.: Энергоиздат. – 1983. – 743с.
  2.  Электротехника и электроника: учебник для вузов / О.В. Григораш, Г.А. Султанов, Д.А. Нормов. – Ростов н/Д:Феникс; Краснодар: Неоглори, 2008. – 462 с.:ил.
  3.  Мазель К.Б. Трансформаторы электропитания. – М.: Энергоиздат. – 1982. – 60с.
  4.  Диоды и тиристоры: Справочник / Под ред. А.А. Чернышова. – М.: Энергия. – 1976. – 197с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13622. Чосер Дж. Кто для других законы составляет, пусть те законы первым соблюдает 17.03 KB
  Кто для других законы составляет пусть те законы первым соблюдает. Дж. Чосер В выбранном мною высказывании автор высказывания английский поэт Джеффри Чосер обращается к проблеме верховенства права и беспрекословного его исполнения. Эта проблема актуальна в любо
13623. Истинное равенство граждан состоит в том, чтобы они были одинаково подчинены законам 13.94 KB
  Истинное равенство граждан состоит в том чтобы они были одинаково подчинены законам Ж. Даламбер Автор данного высказывания затрагивает проблему равенства граждан перед законом. Данная проблема является актуальной во всем мире так как принцип равенства в соотве
13624. Архитектура - тоже летопись мира: она говорит тогда, когда уже молчат и песни, и предания, и когда уже ничто не говорит о погибшем народе 14.89 KB
  Архитектура тоже летопись мира: она говорит тогда когда уже молчат и песни и предания и когда уже ничто не говорит о погибшем народе Н. В. Гоголь Автор данного высказывания хотел сказать что письменные источники могут сгореть песни умереть вместе с народом а со
13625. Дуглас Ф. Без борьбы нет прогресса 13.86 KB
  Без борьбы нет прогресса Ф. Дуглас В основе существования вселенной лежит принцип конфликта именно он заставляет изменяться мир вокруг заставляет его существовать гореть и потухать поэтому главным источником существования был огонь. Миру всегда присуща критическа...
13626. Вам не удастся никогда создать мудрецов, если будете убивать в детях шалунов 14.21 KB
  Вам не удастся никогда создать мудрецов если будете убивать в детях шалунов.Ж.Ж. РуссоЯ думаю что автор хотел указать значение игровой деятельности в жизни человека отметить что игра в жизни человека занимает важное место. В процессе игровой деятельности человек мо
13627. Искусство - диалог, в котором собеседник молчит 14.23 KB
  Искусство диалог в котором собеседник молчит. Г.Ландау В данном выражении имеется сочетание искусство диалог. Диалог является одной из форм общения Таким образом получается что искусство это общение. То есть автор хотел указать что произведения искусства на
13628. История сама по себе не может заставить человека совершить грязное дело 15.68 KB
  История сама по себе не может заставить человека совершить грязное дело П.Сартр категория Философия.Огромный простор для размышлений открывает высказывание П.Сартра о роли человека в формировании истории а также истории в формировании человека. Существуют ли зак
13629. Каждый великий успех науки имеет своим истоком великую дерзость воображения 13.85 KB
  Каждый великий успех науки имеет своим истоком великую дерзость воображения. Д. Дьюи. Вначале дадим определение науки. Наука это систематизированные взгляды на окружающий мир воспроизводящие его существенные стороны в абстрактно-логической форме и основанные на науч...
13630. Вольтер. Как значимы эмоции и чувства! Это ветры, надувающие паруса корабля. Они его иногда топят, но без них он не может существовать 14.7 KB
  Как значимы эмоции и чувства Это ветры надувающие паруса корабля. Они его иногда топят но без них он не может существовать Вольтер По моему мнению высказывание Вольтера известного поэта и философа о том что эмоции и чувства играют немаловажную роль в жизни человека...