Задания на курсовую работу Методика расчёта


Анализ цепи частотным методом при периодическом воздействии

Расчет выпрямителей, работающих на нагрузку с емкостной реакцией.

Аналитические формулы получим на примере однотактного трехфазного выпрямителя, схема которого и временные диаграммы, поясняющие его работу, приведены на рис. 1

Здесь приняты следующие обозначения: r – активное сопротивление фазы выпрямителя, равное сумме прямого сопротивления вентиля (полупроводникового диода) rпр и активного сопротивления обмоток трансформатора rтр, приведенного к его вторичной обмотке; Uн , Iн – номинальные значения выпрямленного напряжения и тока; U2макс, u2 – амплитудное и мгновенное значения напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора; I2макс, i2 – амплитудное и мгновенное значения тока вторичной обмотки трансформатора и диода; θ - угол отсечки тока через диод; С0 – емкость конденсатора; R – сопротивление нагрузки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 Рис. 1

  Для определения закона изменения тока через диод составим уравнение по второму закону Кирхгофа в соответствии с эквивалентной схемой рис.1а. Это уравнение будет иметь вид:

 u2 _ i2. r - Uн = 0 (1) 

где

 r = rпр + rтр (2) 

 Из уравнения (1) получим : Проектирование электронных устройств Спинтроника

 i2 = (u2 - Uн)/ r (3)

Выбрав начало отсчета в точке О'/ рис.1б, получим:

 u2 = U2макс cos ωt (4)

При ωt = ± θ; i2 =0; u2 = Uн и учитывая выражение (4),

 Uн = U2макс cos θ (5)

Подставив значения u2 и Uн в (3), получим:

 i2 = [U2макс(cos ωt - cos θ)]/ r (6)

Пользуясь уравнением (6), найдем постоянную составляющую выпрямленного тока:

 

 (7) 

В уравнении (7) p – число импульсов в цепи выпрямленного тока за 1 период переменного напряжения.

Подставив в уравнение (7) значение U2макс из выражения (5), получим:

 Iн = (pUнA)/(p r) (8)

где A = (tgθ – θ)  – параметр, зависящий от угла θ;

 A = (Iнp r)/( p Uн) (9)

 r = rпр + rтр 

Литература

Основы теории цепей: Учеб. для вузов /Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. –5-е изд., перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.

Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. Учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов. –7-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1978. –528с.

Контрольные вопросы и задачи

В каких случаях эффективно применение метода эквивалентного генератора?

Как можно экспериментально определить параметры эквивалентного генератора?

Как можно определить параметры активного двухполюсника расчетным путем?

Как необходимо преобразовать исходную схему активного двухполюсника для расчета его входного сопротивления?

В каких задачах используется теорема вариаций?

В цепи на рис. 4 источник ЭДС Е замене на источник тока J=10 А. Определить показание амперметра, если R=0.

Ответ: .

Для полученного значения &в цепи на рис. 8 методом эквивалентного генератора определить ток в ветви с этим сопротивлением, если катушка индуктивности в структуре активного двухполюсника заменена на конденсатор с сопротивлением .

Ответ:

Выбор типа трансформатора.

Ввиду того, что маломощные трансформаторы стержневого типа с двумя катушками имеют лучшее охлаждение и требуют меньшего расхода меди ввиду меньшей средней длины витка и возможной большей плотности тока в обмотках, то я возьму именно этот тип (рис. а ).

 Ориентировочное значение активного сопротивления трансформатора, приведенного к фазе вторичной обмотки, подсчитывается по формуле

 

а ориентировочное значение индуктивности рассеяния трансформатора, приведенной к фазе вторичной обмотки, — по формуле

Приближенное значение прямого сопротивления диода rпр должно определяться по статическим вольт-амперным характеристикам выбранного типа диода. При отсутствии таковых прямое сопротивление можно вычислить по приближенной формуле

 rпр = UД ПР /(3.Iн) 

Здесь UД ПР – прямое падение напряжения на диоде, измеренное при протекании тока Iн. Для кремниевых диодов можно принять UД ПР = 1 В, а для диодов Шоттки – 0,6 В.

 rпр =  = 0,74 Ом

 r = rпр + 2 · rmp = 12.6 +2·0.74 = 14,08 Ом (так как мостовая схема, необходимо взять два диода)

 p = 2 (однофазный мостовой двухполупериодный выпрямитель)

Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора для двухтактных схем выпрямления рассчитывается по формуле

 I1 = I2/kтр (13)

где kтр = U1/U2 - коэффициент трансформации. Величины I1 для различных схем выпрямления приведены в табл. 1.

kтр = 220 / 487.5 = 0,451

I1 = 1,04 / 0,451 = 2,3 A

I1 = 2,3 A

Габаритная мощность трансформатора PГАБ , определяющая его габаритные размеры, равна полусумме мощностей первичной P1 и вторичной P2 обмоток, т.е.

 PГАБ = 0,5 (P1 + P2); (14)

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения может быть определен из следующих соображений.

Так как сопротивление конденсатора для первой гармоники выпрямленного напряжения всегда много меньше сопротивления нагрузки XC << RН, то переменная составляющая тока замкнется в основном через конденсатор. Для высших гармоник сопротивление конденсатора будет еще меньше, и поэтому с достаточной для практических расчетов точностью амплитуду пульсаций по первой гармонике можно определить из следующего выражения:

  UМАКС 01 = IМАКС 01. XC = IМАКС 01/(pw C) (20)

где IМАКС 01 – амплитуда первой гармоники тока, протекающего через конденсатор. За один период изменения тока питающей сети через конденсатор будет проходить p импульсов тока длительностью 2θ.

Разложив ток конденсатора в ряд Фурье и взяв первую гармонику разложения, с учетом (20) и (7) получим амплитуду пульсации в виде:

Трехфазный генератор (трансформатор) имеет три выходные обмотки, одинаковые по числу витков, но развивающие ЭДС, сдвинутые по фазе на 1200. Можно было бы использовать систему, в которой фазы обмотки генератора не были бы гальванически соединены друг с другом. Это так называемая несвязная система. В этом случае каждую фазу генератора необходимо соединять с приемником двумя проводами, т.е. будет иметь место шестипроводная линия, что неэкономично. В этой связи подобные системы не получили широкого применения на практике.


Расчёт сложных цепей переменного тока