Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

• значительный диапазон рабочих температур (до 250 °С);

• лучшие частотные свойства (арсенид-галлиевые диоды могут работать в качестве выпрямителей малой мощности до частоты 1 МГц и выше);

• повышенное (более 3 В) падение напряжения при прямом смещении.

Выпрямительные диоды с барьером Шоттки — наиболее перспективный вид полупроводниковых выпрямительных диодов.

Основными свойствами диодов Шоттки являются:

• малое падение напряжения при прямом смещении (около 0,6 В);

• большая максимально допустимая плотность тока, что связано как с меньшим падением напряжения на диоде, так и с особенностями его конструкции, обеспечивающими хороший отвод тепла от выпрямляющего перехода;

• способность выдерживать значительные перегрузки по току по сравнению с аналогичными диодами с p – n переходом;

• кремниевые и особенно арсенид-галлиевые диоды Шоттки имеют пока относительно маленькие значения пробивных напряжений (20...70 В), но по мере совершенствования технологии их изготовления этот недостаток постепенно устраняется.

Предварительный выбор параметров трансформатора

Проектирование трансформаторов слагается из расчета и конструирования. Расчет трансформатора представляет собой математически неопределенную задачу со многими решениями, так как число определяемых неизвестных больше числа уравнений, связывающих их. Вследствие этого в процессе расчета трансформатора приходится задаваться определенными значениями некоторых исходных электромагнитных и конструктивных величин, базируясь на опыте построенных трансформаторов. При проектировании нового трансформатора обычно получается несколько расчетных вариантов, из которых и выбирается наиболее выгодный. Для правильного выбора окончательного варианта проектируемого трансформатора необходимо иметь в виду связь между стоимостью трансформатора и величиной его к. п. д.

Расчет и опыт показывают, что можно построить трансформатор с весьма высоким к. п. д., однако это не является еще признаком наиболее выгодного варианта трансформатора, так как при выборе его нужно учитывать также и другие технико-экономические показатели, как, например, размеры, вес и стоимость трансформатора. Уменьшение веса и стоимости трансформатора связано с увеличением индукции в сердечнике и плотности тока в обмотках, что ведет к увеличению потерь в стали и меди трансформатора, а, следовательно, к повышению нагрева его. При этом к. п. д. трансформатора уменьшается.

Предельно допустимый нагрев маломощных трансформаторов для обычной изоляции обмоток класса А может составлять 100-110° С или превышать температуру окружающей среды на 65-75° С при температуре этой среды 35° С. Следовательно, пределом использования активных материалов является нагрев трансформаторов.

В большинстве случаев маломощные трансформаторы являются встроенной частью различных аппаратов и устройств и нередко работают при окружающей температуре 50-60°С вместо 35°С по нормам. Последнее обстоятельство должно учитываться при определении предельной допускаемой температуры нагрева обмоток.

Как известно, в трансформаторах вес стали сердечника, и вес меди обмоток находятся во взаимно обратной зависимости, т. е. при увеличении веса активной стали, расход меди на обмотки уменьшается. Так как цена обмоточной меди в маломощных трансформаторах значительно выше стоимости стали, то отношение веса стали, к весу меди в них делают выше, чем для трансформаторов большой мощности. Маломощные трансформаторы, рассчитанные на минимум стоимости, обычно имеют G_с/G_м=4,5 - 5,5. Трансформаторы минимального веса имеют G_с/G_м=2 - 3. Правильно рассчитанный маломощный трансформатор должен иметь минимальную стоимость и вес, удовлетворять заданным техническим требованиям и иметь высокий к. п. д.

Типы маломощных силовых трансформаторов.

Маломощные силовые трансформаторы строятся:

а) стержневого типа с двумя катушками (рис. 1а) и с одной катушкой (рис. 1б);

Рис. 1а Рис. 1б

б) броневого типа (рис. 2).

Рис. 2

Наименьшие вес и стоимость имеют броневые трансформаторы с сердечником из штампованных Ш-образных пластин. Большинство маломощных трансформаторов обычно строится броневого типа. Однако трансформаторы стержневого типа с одной или двумя катушками также находят достаточное применение. 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. Трансформаторы стержневого типа с одной катушкой требуют большего расхода меди, но несколько проще в изготовлении.

Получили также распространение маломощные трансформаторы с тороидальными витыми сердечниками и с Ш-образными витыми разрезными сердечниками (рис. 3а и б).

Рис. 3а Рис. 3б

Витые сердечники маломощных трансформаторов, в особенности, выполненные из холоднокатаной стали, имеют более высокую магнитную проводимость потоку, что позволяет несколько повысить индукцию в них и этим уменьшить вес трансформатора.

Катушки маломощных силовых трансформаторов, имеющих обмотку из проводов малого диаметра, как правило, выполняются в виде каркаса, на который наматываются обмотки. Каркасы катушек делаются обычно из изолирующего материала или путем штамповки из пластмассы, или клееные из электрокартона, гетинакса и других материалов. В отдельных случаях, при диаметрах проводов порядка 1 мм и выше, катушки могут выполняться без каркаса. При этом намотка производится на изоляционную гильзу из электрокартона, отдельные слои обмотки перевязываются хлопчатобумажной лентой.

Выбор материала для сердечника

Материалом для сердечников маломощных силовых трансформаторов служит специальная листовая электротехническая сталь различных марок, обозначаемых в виде Э41, Э11, Э310 и др. Выбор стали сердечника определяется назначением трансформатора, частотой сети и техническими условиями задания. Для маломощных трансформаторов минимальной стоимости в основном применяется сталь марки Э42 толщиной δ_c = 0,5 мм, с удельными потерями 1,6 Вт/кг при B_макс= 1 Тл, f =50 Гц и δ_c = 0,35 мм, с удельными потерями 1,35 Вт/кг при B_макс = 1 Тл. Для маломощных трансформаторов можно иногда применить сталь марки Э11. Сталь марки Э11 мягкая, обрабатывается легче, чем сталь Э42, и дешевле по стоимости, но имеет повышенные удельные потери 3,3 Вт/кг при B_макс =1 Тл , f =50 Гц и δ_c =0,5 мм.

Для трансформаторов минимального веса с витыми сердечниками может быть применена холоднокатаная сталь с повышенной магнитной проницаемостью марки Э310 .

Для маломощных трансформаторов повышенной частоты (200 - 400 Гц) может быть рекомендована сталь марок Э34, Э340, Э44, Э47 и Э48 с толщиной листа при мощностях до 100 ВА - δ_c = 0,35 мм и при мощностях свыше 100 ВА - δ_c =0,15— 0,35 мм и пониженными удельными потерями.

3. Расчет выпрямителей с емкостным фильтром

Приближенный графоаналитический расчет выпрямителей с емкостной реакцией нагрузки при синусоидальной форме питающего напряжения широко внедрен в практику благодаря работам Б. П. Терентьева [1] и Белопольского И. И . [2]. Расчетная схема одной фазы выпрямления и графики токов и напряжений приведены на рис. 4. При расчете по этой методике не учитывается разряд конденсатора фильтра на сопротивление нагрузки.

Рис. 4

Здесь приняты следующие обозначения: R_ф – активное сопротивление фазы выпрямителя, равное сумме прямого сопротивления вентиля (полупроводникового диода) R_пр и активного сопротивления фазы вторичной обмотки трансформатора R_тр; U_н , I_н – номинальные значения выпрямленного напряжения и тока; E_2макс, e₂ – амплитудное и мгновенное значения э.д.с. фазы вторичной обмотки трансформатора; I_2макс, i₂ – амплитудное и мгновенное значения тока вторичной обмотки трансформатора и диода; θ - угол отсечки тока через диод; C – емкость конденсатора; R_н – номинальное сопротивление нагрузки.

При расчете схем выпрямителей необходимо учитывать активное сопротивление и реактивное сопротивление рассеяния обмоток трансформатора. Пренебрежение реактивным сопротивлением рассеяния практически не влияет на точность расчета и вполне допустимо в тех случаях, когда оно мало по сравнению с активным сопротивлением вентиля и трансформатора. Однако при использовании вентилей с малым внутренним сопротивлением (германиевые и кремниевые диоды) индуктивное сопротивление рассеяния необходимо учитывать при расчете даже маломощных низковольтных выпрямителей, так как оно составляет значительную часть сопротивления фазы выпрямителя. Учет индуктивного сопротивления рассеяния особенно необходим при повышенной частоте питающей сети.

Активное сопротивление обмоток трансформатора R_тр и его индуктивность рассеяния L_S в начале расчета выпрямителя обычно неизвестны. Поэтому, приступая к расчету схемы выпрямителя, нужно иметь возможность определить эти величины хотя бы приближенно, исходя из заданных параметров выпрямителя.

Ориентировочное значение активного сопротивления фазы вторичной обмотки трансформатора подсчитывается по формуле

(1)

а ориентировочное значение индуктивности рассеяния фазы вторичной обмотки трансформатора по формуле

(2)

где k_r и k_L — коэффициенты, зависящие от схемы и характера нагрузки выпрямителя;

В_макс - амплитуда магнитной индукции в сердечнике трансформатора, Тл;

s — число стержней трансформатора, на которых расположены обмотки.

Если при s = 2 витки вторичной обмотки расположены на двух стержнях трансформатора, а катушки соединены последовательно, то для мостовой схемы полученное значение L_S следует уменьшить в 2 раза.

Величину максимальной индукции В_макс в зависимости от выбранного материала сердечника и габаритной мощности трансформатора можно подобрать по таблице 1, а коэффициенты k_r и k_L при емкостной нагрузке по таблице 2. На предварительном этапе расчета габаритную мощность трансформатора можно считать равной номинальной выходной мощности P_вых = U_н I_н

Таблица 1

Марка стали	Э310, Э320, Э330, Э41, Э42, Э43	Э340, Э350, Э360	Э310, Э320, Э330, Э44, Э45, Э46	Э340,Э350, Э360
Толщина листа или ленты	0,35 – 0,5 мм	0,05 – 0,1 мм	0,2 – 0,35 мм	0,05 – 0,15 мм
Pгаб, ВА	Индукция Bмакс, Тл
	f =50 Гц		f =400 Гц
10	1,1	1,2	1,0	1,15
20	1,26	1,4	1,08	1,33
40	1,37	1,55	1,13	1,47
70	1,39	1,6	1,14	1,51
100	1,35	1,6	1,12	1,5
200	1,25	1,51	1,02	1,4
400	1,13	1,43	0,92	1,3
700	1,05	1,35	0,83	1,2
1000	1,0	1,3	0,78	1,15
2000	0,9	1,2	0,68	1,05

Таблица 2

Схема выпрямителя	kr	kL
Однофазная однополупериодная	2,3	4,1 . 10-3
Однофазная двухполупериодная с выводом средней точки	4,7	4,3 . 10-3
Однофазная мостовая	3,5	5,0 . 10-3
Трехфазная с выводом нулевой точки	6,9	4,1 . 10-3
Трехфазная мостовая	4,5	1,9 . 10-3

Марки стали, выделенные жирным шрифтом рекомендуются для данной курсовой работы.

Характеристики

Список файлов учебной работы