- •1. Выпрямители
- •1.1. Основные параметры, характеризующие работу тиристорных выпрямителей
- •1.2. Тема практического занятия №1 – Расчет параметров неуправляемого выпрямителя с сетевым трансформатором и выбор элементов выпрямителя
- •1.3. Тема практического занятия №2 – Расчет коэффициента пульсаций выходного напряжения управляемого выпрямителя
- •1.4. Тема практического занятия №3 – Расчет параметров сглаживающего фильтра
- •1.5. Тема практического занятия №4 – Расчет энергетических показателей управляемых выпрямителей
- •1.6.Тема практического занятия №5 – Расчет регулировочных и внешних характеристик управляемых выпрямителей
- •1.7. Основы методики расчета параметров активного выпрямителя
- •1.8. Тема практического занятия №6 - Методика расчета активного выпрямителя напряжения
- •2. Инверторы
- •2.1. Основные параметры, характеризующие работу зависимых инверторов
- •2.2. Тема практического занятия №7- Методика расчета зависимого инвертора
- •2.3. Основные параметры, характеризующие работу инвертора тока последовательного типа в резонансном режиме
- •2.4. Тема практического занятия №8- Методика расчета однофазного резонансного инвертора
- •2.5. Основные параметры, характеризующие работу однофазных инверторов напряжения
- •Для расчета трансформатора необходимо определить установленную (расчетную) мощность трансформатора, Sтр:
- •Расчет параметров выходного фильтра
- •2.6. Тема практического занятия №9- Методика расчета однофазного одноплечевого инвертора напряжения
- •2.7. Тема практического занятия №10- Методика расчета однофазного инвертора напряжения с выводом нулевой точки первичной обмотки трансформатора
- •2.8. Тема практического занятия №11- Методика расчета однофазного полномостового инвертора напряжения
- •2.9. Тема практического занятия №12- Методика расчета однофазного полумостового инвертора напряжения
- •2.11. Тема практического занятия №13- Методика расчета трехфазного инвертора напряжения
- •Вторичные источники питания
- •Расчет загрузки элементов схемы и их выбор
- •Расчет потерь мощности и кпд
- •3.2. Тема практического занятия №14- Методика расчета
- •3.3. Основные параметры, характеризующие работу однотактного преобразователя постоянного напряжения с параллельным ключевым элементом оппн-II
- •Расчет загрузки элементов схемы и их выбор
- •Расчет потерь мощности и кпд преобразователя
- •3.4. Тема практического занятия №15- Методика расчета
- •3.5. Основные параметры, характеризующие работу двухтактного преобразователя постоянного напряжения, выполненного по схеме с выводом нулевой точки первичной обмотки трансформатора, дппн-I
- •Расчет загрузки элементов схемы и их выбор
- •Расчет промежуточного высокочастотного трансформатора
- •Расчет параметров сглаживающего фильтра
- •3.6. Тема практического занятия №16- Методика расчета
- •3.7. Основные параметры, характеризующие работу двухтактного преобразователя постоянного напряжения, выполненного по полномостовой схеме, дппн-II
- •Расчет загрузки элементов схемы и их выбор
- •Расчет промежуточного высокочастотного трансформатора
- •Расчет параметров сглаживающего фильтра
- •3.8. Тема практического занятия №17- Методика расчета
- •3.9. Основные параметры, характеризующие работу двухтактного преобразователя постоянного напряжения, выполненного по полумостовой схеме, дппн-III
- •3.10. Тема практического занятия №18- Методика расчета
- •Расчет загрузки элементов схемы и их выбор
- •3.12. Тема практического занятия №19- Методика расчета
- •Расчет загрузки элементов схемы и их выбор
- •3.14. Тема практического занятия №20- Методика расчета
- •Справочные данные по элементной базе полупроводниковых преобразователей электрической энергии
- •4.1.Справочные данные по однофазным трансформаторам
- •4.2. Справочные данные по дросселям
- •4.3. Характеристики медных проводов для обмоток трансформаторов
- •4.4. Справочные данные по диодам
- •4.5. Справочные данные по тиристорам
- •4.6. Справочные данные по конденсаторам
- •4.7.Справочные данные по транзисторам
Расчет потерь мощности и кпд преобразователя
В этой схеме потери мощности выделяются на дросселе, ΔРдр, на транзисторе, ΔРVT, и на диоде, ΔРVD.
При номинальном токе нагрузки и номинальном коэффициенте заполнения импульса, DN, потери мощности на активном сопротивлении обмотки дросселя составят:
ΔРдр = Iдр2 RL =[Iнг/(1- DN)] 2 RL. (208)
Потери на транзисторе имеют две составляющие – статические потери,
ΔРVT ст, и динамические, ΔРVT дин:
ΔРVT ст = ΔUкэ.нас IVT ср = ΔUкэ.нас [(Iнг DN)/( 1- DN)]. (209)
ΔРVT дин = UНГ IVT срfр(tвкл+tвыкл)/2. (210)
Потери мощности на диоде
ΔРVD=ΔUв.пр IVD . (211)
Определим КПД η спроектированного преобразователя при номинальном режиме работы:
η=Рнг/(Рнг+ΣΔРп), (212)
где ΣΔРп=Δ РVT+ Δ РVD+ Δ Рдр – суммарные потери преобразователя.
Расчет площади радиатора для отвода тепла, выделяемого транзистором, проводится по методике, приведенной в п. 3.1.
Статический расчет системы выполняется по методике, приведенной в п. 3.1.
3.4. Тема практического занятия №15- Методика расчета
стабилизатора напряжения постоянного тока, выполненного по схеме однотактного преобразователя постоянного напряжения с параллельным ключевым элементом (ОППН-II)
Схема ОППН-I приведена на рис.18.
Порядок выполнения задания:
1. Изучить по [3] устройство, принцип работы, вывод основных расчетных соотношений стабилизатора напряжения постоянного тока, выполненного по схеме однотактного преобразователя постоянного напряжения с параллельным ключевым элементом (ОППН-I).
2. Перед получением задания каждый студент должен пройти коллоквиум по теме практического задания. Тестовые вопросы для коллоквиума по теме практического занятия №15 приведены в таблице №34.
3. После сдачи коллоквиума студент должен получить задание для решения практической задачи. Варианты заданий к практическому занятию №15 приведены в таблице №35.
4. Для заданного варианта задачи рассчитать:
- значения коэффициента заполнения импульса Dmax, Dmin, DN при различных значениях входного напряжения;
- индуктивность дросселя и выбрать его; - емкость конденсатора фильтра Сф и выбрать его; - выполнить проверку фильтра на обеспечение заданного коэффициента пульсаций напряжения нагрузки;
- загрузку транзистора и диода по току и напряжению и выбрать их;
- и построить регулировочную характеристику ОППН-II;
- и построить внешнюю характеристику ОППН- II;
- потери мощности и КПД преобразователя;
- площадь радиатора для охлаждения транзистора;
- выполнить статический расчет спроектированного стабилизатора напряжения;
- используя программу SIMULINK, выполнить оценку реакции спроектированной системы на возмущение по каналу управления и по цепи нагрузки.
Таблица 34
Тестовые вопросы для коллоквиума
№ п/п |
Перечень вопросов для коллоквиума |
1 |
Дайте пояснение принципу работы однотактного преобразователя постоянного напряжения с параллельным ключевым элементом, ОППН-II |
2 |
Поясните каким образом осуществляется cтабилизация выходного напряжения преобразователя |
3 |
Напишите формулу для расчета коэффициента заполнения импульса. |
4 |
Напишите формулы для расчета минимального, максимального и номинального значения коэффициента заполнения импульса |
5 |
Напишите формулы для расчета требуемого значения индуктивности дросселя на входе преобразователя |
6 |
Напишите формулы для расчета требуемого значения емкости конденсатора сглаживающего фильтра |
7 |
Укажите по каким параметрам следует выбирать транзистор. Напишите формулы для определения этих параметров |
8 |
Укажите по каким параметрам следует выбирать диод. Напишите формулы для определения этих параметров. |
9 |
Напишите формулы для расчета потерь мощности на элементах преобразователя |
10 |
Напишите формулу для расчета площади радиатора для охлаждения транзистора и дайте необходимые пояснения |
11 |
Укажите в чем заключается суть статического расчета спроектированного преобразователя |
12 |
Напишите формулу для расчета коэффициента усиления преобразователя |
13 |
Укажите каким образом следует рассчитать требуемый коэффициент усиления предварительного усилителя |
Таблица 35
Варианты заданий к практическому занятию №15
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
Uнг N, В |
100 |
100 |
110 |
110 |
120 |
120 |
140 |
140 |
150 |
150 |
160 |
Iнг N, А |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
5,0 |
4,0 |
3,0 |
2,0 |
1,0 |
2,0 |
±ΔUнг,% |
0,10 |
0,11 |
0,12 |
0,13 |
0,14 |
0,15 |
0,15 |
0,14 |
0,13 |
0,12 |
0,11 |
kп2 |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
0,08 |
0,07 |
Uвх, В |
50 |
60 |
55 |
65 |
60 |
65 |
70 |
75 |
80 |
85 |
90 |
± ΔUвх.% |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
30 |
25 |
20 |
15 |
10 |
15 |
Θср, оС |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
40 |
35 |
30 |
25 |
20 |
Продолжение таблицы 35
Вариант |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
Uнг N, В |
160 |
170 |
170 |
180 |
180 |
200 |
200 |
220 |
220 |
230 |
230 |
Iнг N, А |
2,5 |
3,0 |
3,0 |
2,5 |
2,5 |
2,0 |
2,0 |
1,5 |
1,5 |
1,0 |
1,0 |
±ΔUнг,% |
0,10 |
0,11 |
0,12 |
0,13 |
0,14 |
0,15 |
0,15 |
0,14 |
0,13 |
0,12 |
0,11 |
kп2 |
0,06 |
0,05 |
0,04 |
0,03 |
0,02 |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
Uвх, В |
95 |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
140 |
150 |
150 |
160 |
165 |
± ΔUвх.% |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
30 |
25 |
20 |
15 |
10 |
15 |
Θср, оС |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
40 |
35 |
30 |
25 |
20 |
Продолжение таблицы 35
Вариант |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
21 |
Uнг N, В |
165 |
165 |
170 |
170 |
175 |
175 |
180 |
180 |
185 |
Iнг N, А |
3,5 |
3,5 |
2,5 |
2,5 |
2,0 |
2,0 |
1,5 |
1,5 |
1,0 |
±ΔUнг,% |
0,11 |
0,12 |
0,13 |
0,14 |
0,15 |
0,15 |
0,14 |
0,13 |
0,12 |
kп2 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
0,09 |
0,08 |
0,08 |
0,07 |
0,07 |
Uвх, В |
100 |
100 |
110 |
110 |
120 |
120 |
130 |
130 |
140 |
± ΔUвх.% |
25 |
25 |
30 |
30 |
25 |
25 |
20 |
20 |
15 |
Θср, оС |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
40 |
35 |
30 |
25 |
Обозначения параметров, принятые в таблице 35:
Uнг N – номинальное значение напряжения нагрузки;
Iнг N - номинальное значение тока нагрузки;
±ΔUнг,% -допустимое отклонение напряжения нагрузки, в процентах;
kп2 – требуемое значение коэффициента пульсаций напряжения нагрузки, о.е.;
Uвх N – номинальное значение входного напряжения;
± ΔUвх.% - отклонение входного напряжения преобразователя, в процентах;
Θср, оС – температура окружающей среды, градусы Цельсия.