Создан заказ №1043170
24 апреля 2016
Выбор оптимального варианта структуры выпрямительного устройства (ВУ) Исходные данные решаемого варианта приведены в таблице 1
Как заказчик описал требования к работе:
Выполнить контрольную по физике за 2 дня в двух вариантах. Пишите сразу сколько будет стоить контрольная.
Фрагмент выполненной работы:
Выбор оптимального варианта структуры выпрямительного устройства (ВУ)
Исходные данные решаемого варианта приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Исходные данные для расчёта
Число фаз питающей сети, EQ m1 Частота сети, EQ f Гц Форма питающего напряжения Выходное напряжение, EQ U0 В Ток нагрузки, EQ I0 А Коэффициент пульсаций напряжения на нагрузке, EQ Кп не более, % КПД, EQ η не менее
1 10000 Прямоуг. (работа была выполнена специалистами author24.ru) 60 1 0,5 0,75
Решение:
1Альтернативные варианты функциональных элементов ВУ
Таблица 2 – Исходный набор функциональных элементов
Трансформаторы Схемы выпрямителя Сглаживающие фильтры
Число фаз сердечника Тип Материал сердечника
Однофазный ОЛ Холоднокатаная сталь Однотактная 2ф Ёмкостной
Однофазный ПЛ
Однотактная 3ф Индуктивный
Однофазный ШЛ Пермаллой Двухтактная 1ф Однозвенный, LC
Трёхфазный ЕЛ Ферриты Двухтактная 3ф Двухзвенный, LC
К проектируемому ВУ предъявляются следующие требования: при условии обеспечения заданного допустимого значения коэффициента пульсаций EQ Кп и снижения стоимости требуется выбрать вариант ВУ с минимальными потерями мощности и габаритами.
Для оценки степени выполнения требований о снижении потерь мощности в элементах ВУ, габаритов рекомендуется выбирать характеристики:
EQ К1 = \F(Pп;Pп макс)
EQ К2 = \F(V;Vмакс)
где EQ Pп – сумма потерь мощности в отдельных элементах ВУ;
EQ V – сумма объёмов конструктивных элементов ВУ;
EQ Pп макс, EQ Vмакс – максимально допустимые потери мощности и объём ВУ.
2Построение морфологической матрицы
Структурные ограничения:
- из всех трансформаторов будем рассматривать только однофазные, из однофазных – отбраковываем ПЛ и ШЛ, так как для них на высокой частоте необходимо снижать индуктивность рассеивания обмоток EQ Ls или поток рассеивания EQ Фs;
- так как частота сети высокая, то необходимо иметь малую площадь сердечника для быстрого перемагничивания, следовательно, отбраковываем холоднокатаную сталь;
- при прямоугольной форме напряжения из-за инерционности полупроводниковых диодов (превышение времени их закрытия над временем открывания) необходимо использовать ёмкостной фильтр;
- из четырёх схем выпрямления выбираем только – однофазную схему.
Таблица 3 – Морфологическая матрица
Функциональные элементы 1 2
Тип сердечника трансформатора ОЛ
Материал сердечника трансформатора Пермаллой Ферриты
Схемы выпрямления Однотактная 2ф Двухтактная 1ф
Сглаживающие фильтры Ёмкостной
Полное множество допустимых вариантов структур проектируемого ВУ:
EQ ВУ1 = ОЛ + пермаллой + Однотактная 2ф схема + Ёмкостной фильтр
EQ ВУ2 = ОЛ + ферриты + Однотактная 2ф схема + Ёмкостной фильтр
EQ ВУ3 = ОЛ + пермаллой + Двухтактная 1ф схема + Ёмкостной фильтр
EQ ВУ4 = ОЛ + ферриты + Двухтактная 1ф схема + Ёмкостной фильтр
3 Расчёт показателей качества
Определяем величину типовой (габаритной) мощности трансформатора:
EQ Pт = \F(m1·I1·U1 + m2·I2·U2;2)[ 3 ]
где EQ m1 и EQ m2 – число фазных (первичных и вторичных) обмоток трансформатора;
EQ I1 и EQ U1, EQ I2 и EQ U2 – действующие значения токов и напряжений в первичных и вторичных обмотках.
Для прямоугольной формы напряжения: EQ U2m = U2 = U0 и EQ I2m = I2 = I0.
Для обмоток трансформатора с выведенной средней точкой: EQ I2 = \F(I0;\R(2)).
Для вариантов EQ ВУ1 и EQ ВУ2 с однотактной 2ф схемой:
EQ Pт 1,2 = \F(2·1·60 + 2·0,707·60;2) = 100 В·А
Для вариантов EQ ВУ3 и EQ ВУ4 с двухтактной 1ф схемой:
EQ Pт 3,4 = \F(2·1·60 + 1·1·60;2) = 90 В·А
Определим объём трансформатора с сердечника ОЛ по формуле:
EQ Vтр [см3] = 10,6·\B(\F(Pт [В·А];f [кГц] · Bm [Тл] · j [\F(А;мм2)]))0,75[ 4 ]
где EQ Bm – максимально допустимая магнитная индуктивность;
EQ j – максимально допустимая плотность тока.
При мощности трансформатора EQ Pт ≤ 100 В·А и частоте EQ f ≥ 5 кГц:
для ферритов EQ Bm = 0,2 Тл и EQ j = 8 \F(А;мм2);
для пермаллоя EQ Bm = 0,9 Тл и EQ j = 5,2 \F(А;мм2).
Для вариантов EQ ВУ1 с сердечником из пермаллоя:
V тр1=10,6∙10010∙0.9∙5.20.75=18,7 см3
Для вариантов EQ ВУ2 с сердечником из феррита:
V тр2=10,6∙10010∙0.2∙80.75=41,9 см3
Для вариантов EQ ВУ3 с сердечником из пермаллоя:
V тр3=10,6∙9010∙0.9∙5.20.75=17,3 см3
Для вариантов EQ ВУ4 с сердечником из феррита:
V тр4=10,6∙9010∙0.2∙80.75=38,7 см3
Потери в сердечниках ОЛ из пермаллоя и ферритов определим по формуле:
Рпст=15,93∙Bm1,3Тл∙f1,35кГц∙Vтрдм3,Вт
[ 5 ]
Потери мощности в меди трансформатора при мощности EQ P0 ≤ 100 Вт:
EQ Pпм = Pпст[ 6 ] Для вариантов EQ ВУ1 с сердечником из пермаллоя:
Рпм1=Рпст1=15,93∙0,91,3∙101,35∙0,0187=5,815 Вт
Для вариантов EQ ВУ2 с сердечником из феррита:
Рпм2=Рпст2=15,93∙0,21,3∙101,35∙0,0419=1,84 Вт
Для вариантов EQ ВУ3 с сердечником из пермаллоя: Рпм3=Рпст3=15,93∙0,91,3∙101,35∙0,0173=5,38 Вт
Для вариантов EQ ВУ4 с сердечником из феррита: Рпм4=Рпст4=15,93∙0,21,3∙101,35∙0,0387=1,70Вт
Определим максимальное значение обратного напряжения и средний прямой ток диодов:
Для вариантов EQ ВУ1 и EQ ВУ2 с однотактной 2ф схемой:
EQ Uобр ≈ U0 = 60 В
EQ Iпр = \F(I0;2) = \F(1;2) = 0,5 А
Для вариантов EQ ВУ3 и EQ ВУ4 с двухтактной 1ф схемой:
EQ Uобр ≈ 2·U0 = 2·60 = 120 В
EQ Iпр = I0 = 1 А
Используем высокочастотный диод типа КД213А с параметрами:
EQ Uобр макс = 200 В, EQ Iпр макс = 10 А, EQ Uпр макс = 1 В
Потери мощности в полупроводниковых диодах определяем по формуле:
EQ Pпд = Iпр·Uпр·\B(1 + 0,5·fпер·τэф)[ 7 ]
где EQ τэф = 2,45·10-7 с – длительность существования носителя;
EQ Uпр – ...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
200 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
25 апреля 2016
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Выбор оптимального варианта структуры выпрямительного устройства (ВУ)
Исходные данные решаемого варианта приведены в таблице 1.docx
2021-04-28 15:37
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
4
Положительно
Спасибо большое автору за работу! Заказ выполнен в срок и качественно! Рекомендую!
Хочешь такую же работу?
300 ₽
