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

29 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

62943. Занятия и быт древних славян 83.55 KB
  Свои поселения славяне никак не укрепляли и жили в постройках слегка углубленных в почву или в наземных домах стены и крыша которых держались на столбах врытых в землю. Наиболее характерной особенностью культуры славян той поры был своеобразный погребальный ритуал...
62944. Пародонт. Строение и функции пародонта. Классификация заболеваний пародонта 4.03 MB
  Пародонтальные индексы. Оценка состояния тканей пародонта с применением пародонтальных индексов CPITN, PMA и др. В настоящее время во всем мире одной из наиболее актуальных и сложных проблем в стоматологии являются болезни тканей пародонта.
62945. Реляционная модель данных. Реляционная база данных 52.44 KB
  Строки таблицы (домены) содержат сведения о представленных в ней фактах (или документах, или людях, одним словом, — об однотипных объектах). На пересечении столбца (атрибут) и строки находятся конкретные значения содержащихся в таблице данных.
62946. Элементы теории множеств 133.64 KB
  Поэтому его нельзя определить а можно лишь пояснить указывая синонимы слова множество и приводя примеры множеств: множество набор совокупность собрание каких либо объектов элементов обладающих общим для всех их характеристическим свойством.
62950. Изучение возможностей СУБД Microsoft Access 2007 по созданию таблиц и представлению в них информации 1.02 MB
  В окне укажите для каждого поля его имя и тип рекомендуется в колонке Описание указать назначение поля. Для задания типа поля щелкните в соответствующей ячейке в столбце Тип данных. Название поля не более 64 символов выбрать из раскрывающегося списка тип данных которые...