Контрольная работа по "Электронике"

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

Северный (арктический) федеральный  университет им. М.В. Ломоносова

Автоматизация технологических процессов  и производств

(наименование кафедры)

Ткачёв Артём Александрович

(фамилия, имя, отчество студента)

Институт

ЭиТ

курс

III

группа

603

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ  РАБОТА

По дисциплине

Программное обеспечение

На тему

(наименование темы)

Отметка о зачёте

(дата)

Руководитель

(должность)

(подпись)

(и.,о., фамилия)

(дата)

Архангельск

2012

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

Северный (арктический) федеральный  университет им. М.В. Ломоносова

Кафедра электротехники и энергетических систем

ЗАДАНИЕ

 

НА РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКУЮ  РАБОТУ

 

 

 Вариант №4

Работа  посвящена расчёту основных характеристик  выпрямителей, предназначенных для  электропривода постоянного тока. Нагрузкой  выпрямителя является цепь якоря  электродвигателя постоянного тока. Задание включает следующие разделы:

1. необходимо изобразить схему неуправляемого выпрямителя без фильтра. Рассчитать схему неуправляемого выпрямителя без фильтра. Определить параметры схемы. Построить график изменения напряжения на входе выпрямителя. Построить график изменения напряжения на нагрузочном устройстве, отметить среднее значение выпрямленного напряжения.

2. необходимо изобразить схему неуправляемого выпрямителя с емкостным фильтром. Выполнить расчёт ёмкости фильтра согласно заданному значению коэффициента пульсаций на выходе выпрямителя с фильтром q_ф.построить график изменения напряжения на нагрузочном устройстве с ёмкостным фильтром, определить среднее значение напряжения на нагрузке с емкостным фильтром.

3. необходимо изобразить схему неуправляемого выпрямителя с индуктивным фильтром. Выполнить расчёт ёмкости фильтра согласно заданному значению коэффициента пульсаций на выходе выпрямителя с фильтром q_ф. построить график изменения напряжения на входе выпрямителя. Построить график изменения напряжения на нагрузочном устройстве с индуктивным фильтром, определить среднее значение напряжения на нагрузке с индуктивным фильтром.

4. управляемый выпрямитель. Выходное напряжение должно поддерживаться неизменным на уровне k1U при колебаниях напряжения на вторичной обмотке трансформатора u0 от U =k2U до U=k3U. Необходимо изобразить схему управляемого выпрямителя с индуктивной реакциее нагрузки без учёта потерь в фазах выпрямителя. Вычислить максимальное  и минимальное значения углов включения тиристоров. Определить максимальное значение коэффициента пульсаций на выходе тиристорного выпрямителя. Изобразить графики мгновенных значений напряжения на вторичной обмотке трансформатора и напряжения на якоре при минимальном U и максимальном U

значениях фазной ЭДС . Отметить уровень 0,7U и значения углов включения тиристоров. Изобразить регулировочную характеристику. Выбрать тип диода и тиристора для схемы выпрямителя из справочной литературы. Определить пороговое значение напряжения U и динамическое сопротивление R прямой ветви вольтамперной характеристики выбранных вентилей.

5. определить  мощность потерь вентильных обмоток,  коэффициенты использования.

6. по расчетным  данным подобрать трансформатор.

напряжение в сети, В	частота f, Гц	коэффициент пульсации для выпрямиеля с фильтром	модель двигателя постоянного тока	среднее значение напряжения на нагрузке	средняя мощность, выделяемая на нагрузке	к1	к2	к3
380	60	0,01	BG42x30	12	65	0,9	0,72	1,3

 

 

 

Срок выполнения работы со  _2_ октября   2012г._____ по _23  октября     2012г._____

 

Руководитель работы _________________   Патракова И. А. «___»__________2012г.

(подпись)                  (Фамилия И.О.)                   (Дата) 

ЛИСТ ДЛЯ  ЗАМЕЧАНИЙ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

1 расчет неуправляемого выпрямителя без фильтра…………………………...................................................................................5

2 расчёт неуправляемого выпрямителя с емкостным фильтром……………………………………………………………………………...8

3       расчёт неуправляемого выпрямителя с индуктивным фильтром.....................................................................................................................10

4           расчёт       управляемого       выпрямителя……………...13

5        определение мощности потерь вентильных обмоток и коэффициентов использования выбор трансформатора…………………………….……………………………………20

СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………………..22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчет неуправляемого выпрямителя с фильтром

 

 

 

 

Рисунок 1-схема  неуправляемого выпрямителя

 

 

 

Среднее значение тока через нагрузку

 

 

Сопротивление нагрузки R₀, Ом

 

 

 

 

Среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке связано с напряжением на вторичной  обмотке трансформатора соотношением

 

 

 

Тогда действующее  значение напряжения на вторичной обмотке  трансформатора, U₂, В(с учётом падения напряжения на диодах)

 

 

 

Где U_пр-прямое значение напряжения на диоде.

 

Среднее значение тока, протекающего через диод в  течении одного полупериода, А 

 

 

 

 

 

Среднее значение мощности, выделяемой на диоде, Вт

 

 

 

Максимальное  значение напряжения на вторичной обмотке  трансформатора,

 

 

 

Максимальное  обратное напряжение на диодах

 

 

 

 

 

 

 

Согласно  рассчетным данным, выбираем диод из справочной литературы:

 

Марка диода	Прямое падение напряжения на диоде	Среднее значение тока диода	Среднее значение мощности, выделяемой на диоде	Максимальное обратное напряжение диода	Диапазон рабочих температур
КД20Г	0,9	3,5	3,15	70	-60…+300

 

 

 

 

 

График изменения  напряжения на нагрузке выпрямителя без фильтра

 

 

Рисунок 2-график изменения напряжения на нагрузке выпрямителя  без фильтра

 

Кривую выпрямленного  напряжения можно разложить в  ряд Фурье:

 

 

 

 

Полезной частью этого напряжения является постоянная составляющая, или среднее значение

 

 

 

 

Переменная  составляющая состоит из бесконечного количества гармоник и является вредной  составляющей выходного сигнала. Для  её уменьшения используют сглаживающие фильтры. Гармоника низшего напряжения имеет самую наибольшую амплитуду  по сравнению с другими гармониками  и является наиболее трудной для  сглаживания.

Основной  характеристикой выпрямителя является коэффициент пульсаций q, равный отношению амплитуды основной гармоники к постоянной составляющей выпрямленного напряжения:

 

 

 

 

Таким образом, коэффициент  пульсаций  выпрямителя без фильтра составит 0,67.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Рассчёт неуправляемого выпрямителя  с емкостным фильтром

 

 

Рисунок 3-схема  выпрямителя с емкостным фильтром

 

 

Емкость фильтра:

 

Где S-коэффициент фильтрации:

 

 

  мkФ

Постоянная времени:

 

Момент времени запирания диода:

 

 

Разряд конденсатора присходит  по экспоненциальному закону:

 

Напряжение на конденсаторе в момент запирания диода:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_{Рисунок 4-график напряжения на выпрямителе с  емкостным фильтром(t1-момент запирания диода, t2-момент отпирания диода)}

 

 

 

Рисунок 5-интеграл для нахождения постоянной составляющей

 

Постоянная  составляющая:

a=2,602

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчёт схемы неуправляемого выпрямителя с индуктивным фильтром

 

Коэффициент пульсации:

 

           Индуктивность фильтра:

=

Напряжение  на входе схемы:

=

Постоянная  составляющая тока нагрузки:

 

            Статическое сопротивление диода:

 

 

Вторая  гармоническая составляющая тока нагрузки к=2:

 

Начальная фаза второй гармоники тока:

 

 

Угод сдвига фаз:

 

 

 

Для к=2:

 

arctg

 

 

Вторая гармоническая  составляющая тока:

 

 

Аналогично  ищем амплитуду и начальную фазу четвертой гармоники

 

 

 

=-90°-arctg

Четвертая гармоническая  составляющая тока:

0,12sin(4wt-115°)

 

+0,003sin(4wt-115°)

Напряжение  на фильтре:

 

Коэффициент пульсации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7-График напряжения на индуктивном фильтре

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчет схемы управляемого выпрямителя. Построение регулировочной характеристики.

 

 

 

 

Рисунок 8-схема  управляемого выпрямителя

 

 

Условия выбора тиристора: