151236 (Энергетическая электроника)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению индивидуальной расчетно-графической работы

по курсу "Энергетическая электроника"

Общие указания по выполнению расчетно-графических работ

Перед выполнением работ студент должен, прежде всего, ознакомиться с методическими указаниями и выучить необходимый теоретический материал в рекомендуемых литературных источниках. расчетно-графическую работу выполняют в соответствии с данными указаниями.

Если при выполнении расчетно-графической работы у студента возникают затруднения, он может обратиться в университет за консультацией.

Вариант выполняемой расчетно-графической работы студент определяет по последним цифрам шифра зачетной книжки.

расчетно-графическую работу студент должен выполнять в отдельной тетради или на формате А4, на обложке тетради или титульном листе должны быть указаны фамилия, имя и отчество студента, курс, группа, наименование учебной дисциплины, номер учебного шифра студента.

В работе на каждой странице должно быть оставлено свободное поле шириной около 4 см, на котором преподаватель, проверяющий расчетно-графическую работу, в случае необходимости, записывает свои рекомендации или замечания.

Пояснительный текст, формулы и расчеты в работе должны быть написаны разборчиво, желательно черной пастой. Схемы и графики следует выполнять простым карандашом. Условные графические обозначения элементов схем должны соответствовать ГОСТам.

Сложные графические зависимости следует выполнять на миллиметровой бумаге, соблюдая требования ГОСТов. Буквенные обозначения и наименования каждой величины должны быть представлены в единицах СИ.

Вычисление каждого параметра необходимо начинать с указания использованного учебного или другого пособия и производить в следующем порядке:

записать формулу, по которой вычисляют величины параметра;

привести значения каждого условного обозначения;

подставить в формулу числовые значения и вычислить величины;

результат вычислений записать в единицах СИ.

Ответы на теоретические вопросы следует формулировать кратко и ясно, указывая источники, которые использованы при подготовке.

В конце расчетно-графической работы необходимо привести список использованных источников.

В случае невыполнения требований данных методических указаний представленная на рецензию расчетно-графическая работа не будет зачтена.

Задача 1

Рассчитать параметры преобразовательного трансформатора (ПТ) и вентильного комплекта (ВК) неуправляемого выпрямителя (НВ). По рассчитанным параметрам выбрать тип вентиля. Изобразить схему выпрямителя и временные диаграммы токов и напряжений, считая, что выпрямленный ток идеально сглажен. исходные данные для расчета НВ приведены в таблице 1. принимать при расчете НВ величину напряжения короткого замыкания ПТ Uкз = 8% и пренебрегать активными сопротивлениями в цепях выпрямителя. Частота питающей сети f_c = 50 Гц.

Определить: ; ; ; ; ; ; ; ; .

Изобразить: ; ; ; ; ; U_{вен (}t).

Задача 2.

Изобразить схему реверсивного преобразователя по данным табл.2, выбрав группу (перекрестную или встречно-параллельную) преобразователя и способ управления реверсивными вентильными группами. Вычислить для значения I_dH и углов управления α, заданных в табл.2, следующие параметры:

углы коммутации γ,

коэффициенты пульсаций по первой гармонике K_{n (1),}

коэффициент мощности К_м.

считая, что выпрямленный ток идеально сглажен, для α=0 и трех заданных значений угла управления α построить внешние характеристики, а также для α₁ построить временные зависимости U₂ (t), U_d (t), i_a (t), U_{вен (}t). Для инверторного режима построить ограничительную характеристику, принимая t_в. выбрать тип вентиля, рассчитав необходимые для этого параметры. Частота питающей сети f_c = 50 Гц. Пояснить особенности работы преобразователя при использовании выбранного способа управления.

Задача 3.

Выбрать тип и определить параметры сглаживающего фильтра выпрямителя. Изобразить схему выпрямителя и сглаживающего фильтра. Исходные данные для расчета приведены в табл.3. Нагрузка носит импульсный характер. Частота питающей сети f_c = 50 Гц.

Вопрос 1. Перечислить требования к системам управления преобразователя, ведомыми сетью. Охарактеризовать синхронные и асинхронные системы управления.

Изобразить структурную схему синхронной (вариант 15 (предпоследняя цифра № зачетной книжки)) или асинхронной (вариант 60 (предпоследняя цифра № зачетной книжки)) системы импульсно-фазового управления (СИФУ).

Описать работу СИФУ с горизонтальным способом регулирования угла управления (варианты 1, 2, 6, 8, 0 (последняя цифра № зачетной книжки), или с вертикальным способом регулирования угла управления (варианты 3, 4, 5, 7, 9 (последняя цифра № зачетной книжки). Описать назначение каждого блока системы управления и принцип СИФУ работы в целом.

Вопрос 2. Перечислить основные параметры, характеризующие стабилизатор напряжения. Перечислить дестабилизирующие факторы, воздействующие на напряжение питания электронных устройств.

Начертить схему силовых цепей компенсационного стабилизатора напряжения заданного типа и описать его работу (вариант - последняя цифра № зачетной книжки):

(варианты 1-2) - последовательного типа с линейным регулированием;

(варианты 3-4) - параллельного типа с линейным регулированием;

(варианты 5-6) - понижающего типа с импульсным регулированием;

(варианты 7-8) - повышающего типа с импульсным регулированием;

(варианты 9-0) - инвертирующего типа с импульсным регулированием;

Привести достоинства, недостатки и области применения заданного типа стабилизатора напряжения.

основная Литература

1 Руденко В.С. та ін. Промислова електроніка: Підручник / В.С. Руденко, В.Я. Ромашко, В. В Трифонюк. -К.: Либідь, 1993. - 432с.

2 Забродин Ю.С. Промышленная электроника. - М.: Высш. шк., 1982. - 496с.

3 Чиженко И.М., Руденко В.С., Сенько В.И. Основы преобразовательной техники. - М.: Высшая школа, 1981. - 423 с.

4 Источники электропитания РЭА. справочник. Под ред.Г.С. Найвельт.к Б. Мазель.Ч.И. Хусаинов М.: - Радио и связь 1985.

Методические указания

1 При выполнении задачи 1 для определение действующего фазного напряжения U₂ сетевой обмотки преобразовательного трансформатора следует воспользоваться уравнением внешней характеристики выпрямителя в относительных единицах [3]:

(1)

гдеU*_dH - среднее выпрямленное напряжение выпрямителя при нагрузке, отнесённое к среднему выпрямленному напряжению U_d0 неуправляемого выпрямителя при холостом ходе, U*_d = U_d/U_d0;

I^*_d - средний выпрямленный ток выпрямителя, отнесённое к среднему выпрямленному току I_dН неуправляемого выпрямителя при номинальной нагрузке I^*_d = I_d /I_dН,

I_d - средний выпрямленный ток выпрямителя;

I_dH - номинальный средневыпрямленный ток выпрямителя.

- угол управления управляемого выпрямителя;

В - коэффициент, зависящий от схемы выпрямителя:

для мостовой схемы выпрямителя в=0,7;

для двухфазной однотактной схемы В=0,35;

для трёхфазной однотактной схемы В=0,87;

для трёхфазной мостовой В=0,5;

U_k% -напряжение опыта короткого замыкания преобразовательного трансформатора в процентах от номинального напряжения:

Здесь Х_т - индуктивное сопротивление обмоток трансформатора, приведённое к числу витков первичной обмотки;

I_1H и U_1H - номинальный ток и напряжение первичной обмотки преобразовательного трансформатора соответственно;

Для неуправляемого выпрямителя при номинальном токе нагрузки I_dH выражение (1) принимает следующий вид:

(2)

По вычисленному значению U*_dH и заданной величине U_dH определяется и далее номинальное действующее фазовое напряжение U_2H схемной обмотки трансформатора. Так, для однофазного мостового и двухфазного однотактного выпрямителей для трёхфазной однотактной для трёхфазного мостового соединения схемной обмотки трансформатора в “звезду" при соединении схемной обмотки в “треугольник”

Действующий ток вторичной обмотки выпрямительного трансформатора, поскольку выпрямительный ток идеально сглажен, с достаточной для инженерных расчётов точностью можно определить для однотактных схем выпрямления по выражению

где m₂ - число фаз схемной обмотки трансформатора.

В однофазной мостовой схеме выпрямления I₂ = i_dH, в трёхфазной мостовой линейный ток схемной обмотки для соединения Y/Y для соединения в мостовых схемах выпрямления действующий линейный ток сетевой обмотки выпрямительного трансформатора определяется по выражению где K_T - коэффициент трансформации трансформатора. для Y/Y или U_{1л -} действующее линейное напряжение сетевой обмотки трансформатора; U_2л - действующее линейное напряжение схемной обмотки трансформатора.

Действующий ток сетевой обмотки преобразовательного трансформатора двухфазного однотактного выпрямителя находят по выражению , трехфазного нулевого - .

Расчёт мощности сетевой S₁ и схемной S₂ обмоток выпрямительного трансформатора вычисляют по формуле S = m UI

где m - число фаз обмотки;

U - действующее напряжение фазы обмотки;

I - действующий ток фазы обмотки;

типовую мощность S_T трансформатора по выражению S_T= (S₁+S₂) /2.