Методические указания к выполнению задания

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»

Кафедра «Электроэнергетика и электротехника»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению контрольной работы по дисциплине

б.1.1.22. «Информационно-измерительная техника»

направления подготовки

13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

профиль 1 «Электроснабжение»,

заочной формы обучения

«Электронное издание локального распространения»

Саратов 2021

Общие методические указания

Основной формой изучения курса «Информационно-измерительная техника» для студентов является самостоятельная работа с учебниками и учебными пособиями, а также с персональным компьютером (ПК). Умение самостоятельно работать с книгой является основой не только подготовки, но и всей деятельности инженера. Умение работать с персональным компьютером необходимо в наши дни каждому образованному человеку.

Студент выполняет контрольную работу в соответствии со своим индивидуальным вариантом (шифром), определяемым по номеру зачётной книжки.

Цель работы

Целью проведения контрольной работы является формирование у обучающихся системы знаний в области современной компьютерной техники, применяемой для решения научных и инженерных задач в области электроэнергетики и электротехники (при разработке и моделировании рабочих процессов электротехнических аппаратов и машин), а также изучение принципов действия, возможностей и алгоритмов работы программных продуктов, обеспечивающее возможность осуществлять профессиональную деятельность:

· научно-исследовательскую;

· проектно-конструкторскую;

· производственно-технологическую.

Задачами проведения контрольной работы студентов являются:

· получение знаний в области построения и принципов функционирования современных программных продуктов применяемых в научно-исследовательской и инженерно-конструкторской практике;

· изучение теоретических основ построения математических моделей физических процессов, сопровождающих работу электротехнических аппаратов и машин;

· получение информации о функциональных возможностях современных программных продуктов;

приобретение навыков работы со стандартными пакетами прикладных программ для математического моделирования процессов и режимов работы объектов электроэнергетики и электротехники.

Тема «Расчет маломощных выпрямителей при выходных мощностях до сотен ватт»

Порядок выполнения работы

Задача. Рассчитать однофазный выпрямитель, работающий на емкостную нагрузку (табл. 1).

В результате расчета должны быть определены: тип диода, обратное напряжение U_обр, среднее I_ср и амплитудное I_m значения тока через диод, напряжение на вторичной обмотке трансформатора U₂, токи обмоток I₁, _I2 и емкость конденсатора С. Приведена схема выпрямителя.

Для всех вариантов напряжение питающей сети U₁ = 220 В, частота f= 50 Гц. В табл. 1 схема выпрямителя выбирается соответственно номеру варианта по порядку в строке, например, вар. 1 − рис. 1.

Рис.1. Схемы выпрямителей:

а – однополупериодная; б – двухполупериодная с выводом от средней точки

вторичной обмотки трансформатора; в – двухполупериодная мостовая

Варианты задания

Таблица 1

№ вар.	Данные для расчета
№ вар.	Схема выпря- мителя рис.1			k_П
21,22,23	а, б, в	48	0,5	0,05
24,25,26	а, б, в	54	1	0,1
27,28,29	а, б, в	60	1	0,05
30,31,32	а, б, в	66	0,5	0,1
33,34,35	а, б, в	72	1	0,15
36,37,38	а, б, в	78	0,5	0,05
39,40,41	а, б, в	84	1	0,1
42,43,44	а, б, в	90	0,5	0,05
45,46,47	а, б, в	96	1	0,1
48,49	а, б	100	0,5	0,05

Методические указания к выполнению задания

Применим упрощенную методику расчета выпрямителя, работающего на емкостную нагрузку. Она позволяет рассчитывать маломощные выпрямители при выходных мощностях до сотен ватт.

1. Выберем тип вентиля (полупроводникового выпрямительного диода). Для этого по приближенным формулам вычислим значение:

обратного напряжения на диодах:

в мостовой схеме: U_обр 1,5 U₀ =1,5∙12 =18 В;

в остальных схемах: U_обр 3 U₀;

среднего тока через диод:

в двухполупериодных схемах: I_ср =0,5 I₀ =0,5∙1 =0,5 А;

в однополупериодной схеме: I_ср = I₀;

амплитуды тока через диод:

в двухполупериодных схемах: I_m 3,5 I₀ =3,5∙1 =3,5 А;

в однополупериодной схеме: I_m 7 I₀.

В процессе дальнейшего расчета выпрямителя эти значения уточняются. По найденным U_обр 18 В, I_ср = 0,5 А и I_m 3,5 А из табл. 2 выбираем диоды типа КД 202 Б, для которых U_обр _max = 50 В, I_пр_max = 3,5 А и U_пр=0,9 В.

Таблица 2

Основные параметры выпрямительных диодов

Тип диода

Макс. допустимый прямой ток, А

Макс. допустимое обратное напряжение, В

Пост. прямое напряже- ние,

Обратный ток при макс. доп. обр. напр., мА

Интервал рабочих температур, ºС

от

до

2Д201А

100

-60

+130

2Д201Б

100

-60

+130

2Д201В

200

-60

+130

2Д201Г

200

-60

+130

КД202А

0,9

0,8

-60

+130

КД202Б

3,5

0,9

0.8

-60

+130

КД202В

100

0,9

0,8

-60

+130

КД202Г

3,5

100

0,9

0.8

-60

+130

КД202Д

200

0,9

0,8

-60

+130

КД202Е

3,5

200

0,9

0.8

-60

+130

КД202Ж

300

0,9

0,8

-60

+130

КД202И

3,5

300

0,9

0.8

-60

+130

КД202К

400

0,9

0.8

-60

+130

КД203А

600

1,5

-60

+100

КД206А

400

1,2

0,7

-60

+125

2. Определим сопротивление нагрузки R_Н= U₀ /I₀ = 12/1 =12 Ом.

Сопротивление обмоток трансформатора составляет r_Тр= (0,07÷0,1)R_Н для выпрямителей мощностью до 10 Вт и r_Тр = (0,05÷0,08) R_Н для выпрямителей мощностью 10 ÷100 Вт. В данном случае P₀ = U₀ I₀ = 12∙1= 12 Вт и r_Тр = 0,08∙12 = 0,96 1 Ом.

Находим прямое сопротивление диода по приближенной формуле:

r_Пр U_пр /3I_ср= 0,9/(3∙0,5)= 0,6 Ом,

где U_пр – постоянное прямое напряжение на диоде (см. табл. 2).

Вычислим активное сопротивление фазы выпрямителя по формулам:

для мостовой схемы: r = r_Тр + 2r_пр = 1 + 2∙0,6 = 2,2 Ом;

для остальных схем; r = r_Тр + r_пр.

3. Определим расчетный коэффициент А:

А = tgΘ – Θ =

Здесь m=1 – для однополупериодной схемы и m=2 – для двухполупериодных схем выпрямителя; Θ – угол отсечки импульсов тока через диоды.

4. Решая уравнение tgΘ – Θ= А, находим Θ. Результаты решения этого уравнения Θ= f(A) представлены на графике рис. 6.2. Из графика имеем Θ=50º.

Рис.2. Зависимость угла отсечки Θ от значения коэффициента А

5. Вычислим амплитудное и действующее значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора:

U2_m=U₀ /cos Θ = 12/cos 50º= 18,7 В ;

U₂=U₀ / = 18,7/1,41= 13,3 В.

Определим коэффициент трансформации трансформатора:

n_Тр= U₂/U₁=13,3/220 = 0,06.

Найдем максимальное обратное напряжение на диоде:

для мостовой схемы: U_обр = U_2m = 18,7 В;

для остальных схем: U_обр = 2U_2m.

Вычислим максимальный ток через диод:

I_m =

Таким образом, расчет подтверждает правильный выбор типа диодов

6. Определим действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора:

I₂=

=1,05 A.

Здесь Θ = 50º= 0,873 рад; cos 100º = -cos 80º = -0,1736;

sin 100º = sin 80º = 0,9848; cos 50º = 0,6428; sin 50 º = 0,7660.

Вычислим действующее значение тока первичной обмотки:

в двухполупериодных схемах: I₁ = n_Тр I₂ =0,06∙1,05 =0,063 А;

в однополупериодной схеме: I₁ = n_Тр

По вычисленным значениям U₂= 13,3 В, I₂=1,05 A, I₁ = 0,063 А и за- данному значению U₁ = 220 В выбирают или рассчитывают трансформатор.

8. Определим емкость конденсатора при заданном коэффициенте пульсаций k_П = 0,1 (формула применима для k_П < 0,15):

=1,85∙10^-6Ф = 1850 мкФ.

Округлим величину С = 2000 мкФ.

9. Схема двухполупериодного мостового выпрямителя приведена на рис. 1.в.

Контрольное задание выполнено.

Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 20; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!