Выбор транзисторов производится по условиям:
– максимальному току транзистора Iк.mах
Iк.mах>Iн.эд (60)
– максимальному напряжению коллектор-эммитер Uкэ.mах
Uкэ. mах> Umax. пр. (61)
Расчетные значения
Iк.mах=К8 Iн.эд, (62)
где К8- коэффициент запаса транзистора по току;
К8=1÷2.
Uкэ.max=K9 Umax.np., (63)
где К9- коэффициент запаса транзистора по напряжению;
К9=1.5÷2.5
Пример. Рассчитать и выбрать транзистор мостового несимметричного широтно-импульсного преобразователя (технические данные двигателя и параметры преобразователя – из предыдущего примера).
– расчетные значения
Iк.mах=К8 Iн.эд
где К8- коэффициент запаса транзистора по току;
К8=1÷2.
Iк.mах=2 *6,5=13А
Uкэ.max=K9 Umax.np.
где К9- коэффициент запаса транзистора по напряжению;
К9=1.5÷2.5
Uкэ.max=2*121=242В,
– максимальному току транзистора Iк.mах
Iк.mах>Iн.эд
Iк.mах=2 *6,5=13А
– максимальному напряжению коллектор-эммитер Uкэ.mах
Uкэ. mах> Umax. пр.
Uкэ.max=2*121=242В,
Исходя из параметров выбранного двигателя выбираем транзистор: 2Т856А.
4.4.5 Расчет и выбор трансформатора. Трансформатор применяется для согласования номинального напряжения двигателя с выпрямленным напряжением. В однофазных выпрямителях при Uн=220 В и в трехфазных выпрямителях при Uн=440 В вместо трансформатора используют токоограничивающие реакторы.
Проектируемый преобразователь электрической энергии должен обеспечивать на нагрузке номинальное напряжение, а также возможность его снижения. При этом необходимо ограничить диапазон изменения угла открывания α значениями αmin и αmax, при котором обеспечивается соответственно номинальное напряжение на двигателе. Исходными данными для расчета трансформатора служат номинальные средние значения выпрямленного тока и напряжения, определяемые по паспортным данным электродвигателя.
Расчет начинается с предварительного определения вторичного фазного напряжения трансформатора.
Напряжение во вторичной обмотке трансформатора
, (64)
где Kс – учитывает возможное снижение напряжения сети;
Kс = 1,05÷1,1;
K– учитывает неполное открывание вентилей;
K=1÷1,15;
KR – учитывает падение напряжения в вентилях, обмотках трансформатора и реакторов;
KR =1,05;
К4 – коэффициент схемы (таблица 12).
Таблица 12
|
№ |
Тип схемы |
K4 |
КI1 |
Kр |
|
1 |
однофазная мостовая схема |
0,9 |
1 |
1,23 |
|
2 |
трёхфазная нулевая схема |
1,17 |
0.817 |
1,35 |
|
3 |
трёхфазная мостовая схема |
2,34 |
0.817 |
1,045 |
Определим типовую мощность трансформатора
, (65)
где
– коэффициент, учитывающий превышение
типовой мощности над мощностью постоянных
составляющих (таблица 1);
Р – мощность трансформатора.
Мощность трансформатора рассчитывается по формуле
, (66)
где
– номинальная мощность электродвигателя;
–номинальный КПД
электродвигателя.
Находим полную мощность силового трансформатора
, (67)
где Кi – коэффициент непрямоугольности тока, учитывающий отклонения формы тока от прямоугольной;
Кi=1,05÷1,1.
Действующее значение фазного тока вторичной обмотки определяется по выпрямленному току Id с учетом схемы выпрямления
(68)
где
– среднее значение ЭДС вторичной обмотки
трансформатора.
Действующее значение линейного тока первичной обмотки трансформатора
, (69)
где KI1 – коэффициент, характеризующий отношение токов I1ф / Id и зависящий от схемы выпрямления (табл. 1);
-
коэффициент трансформации;
U1ф – действующее значение напряжения первичной фазной обмотки.
Находим активное сопротивление трансформатора
, (70)
где
- число фаз во вторичной обмотке
трансформатора (m2=2
для однофазной схемы, m2=3
для трехфазной схемы);
- потери короткого
замыкания, составляют 2…3,5% от мощности
трансформатора.
Индуктивное сопротивление трансформатора
, (71)
где
падение напряжения на ключах.
Производим выбор трансформатор по следующим параметрам:
- полная мощность S;
- фазное напряжение вторичной обмотки U2ф;
- коэффициент трансформации K21;
-
потери короткого замыкания
.
Затем
с учетом параметров выбранного
трансформатора уточняют рассчитанные
величины
и
.
Пример. Рассчитать и выбрать трансформатор однофазного мостового несимметричного выпрямителя (технические данные двигателя и параметры преобразователя – из предыдущего примера).
Напряжение во вторичной обмотке трансформатора
где Kс – учитывает возможное снижение напряжения сети;
Kс = 1,05÷1,1;
K– учитывает неполное открывание вентилей;
K=1÷1,15;
KR – учитывает падение напряжения в вентилях, обмотках трансформатора и реакторов;
KR =1,05;
К4 – коэффициент схемы (таблица 1).
Определим типовую мощность трансформатора
где
– коэффициент, учитывающий превышение
типовой мощности над мощностью постоянных
составляющих;
Р – мощность трансформатора.
Мощность трансформатора рассчитывается по формуле
где
– номинальная мощность электродвигателя;
– номинальный КПД электродвигателя.
Находим полную мощность силового трансформатора
где Кi – коэффициент непрямоугольности тока, учитывающий отклонения формы тока от прямоугольной;
Кi=1,05÷1,1.
Действующее значение фазного тока вторичной обмотки определяется по выпрямленному току Id с учетом схемы выпрямления
где
– среднее значение ЭДС вторичной обмотки
трансформатора.
Действующее значение линейного тока первичной обмотки трансформатора
где KI1– коэффициент, характеризующий отношение токовI1ф/ Idи зависящий от схемы выпрямления;
-
коэффициент трансформации;
U1ф– действующее значение напряжения первичной фазной обмотки.
Находим активное сопротивление трансформатора
где
- число фаз во вторичной обмотке
трансформатора (m2=2
для однофазной схемы, m2=3
для трехфазной схемы);
- потери короткого замыкания, составляют
2…3,5% от мощности трансформатора.
Индуктивное сопротивление трансформатора
где
падение напряжения на ключах.
Производим выбор трансформатор по следующим параметрам:
- полная мощность S;
- фазное напряжение вторичной обмотки U2ф;
- коэффициент трансформации K21;
-
потери короткого замыкания
.
По данным расчётов выбран трансформатор ТТ – 2,5.
Его параметры приведены в таблице 3.
Таблица 13 - Электрические параметры трансформатора ТТ - 2,5
|
Параметр |
Величина |
|
Sн, кВА |
2,5 |
|
U2ф, В |
60 |
|
Eк, % |
5 |
|
∆Pхх, Вт |
125 |
|
∆Pкз, Вт |
200 |
Производим уточняющий расчет активного сопротивления и индуктивного сопротивления трансформатора.
Активное сопротивление трансформатора:
Индуктивное сопротивление трансформатора:
