Индуктивно - емкостной фильтр

Схема фильтра приведена на рисунке 28,в. Полагая активное сопротивление обмотки дросселя фильтра равным нулю, и учитывая, что для эффективной работы фильтра необходимо, чтобы параметры фильтра и нагрузка подчинялись следующим соотношениям: ω_п L_d > R_d,а

можно определить коэффициент сглаживания L-C фильтра как отношение полного реактивного сопротивления фильтра к сопротивлению емкости фильтра:

. (141)

Откуда легко получить соотношение, по которому можно определить интегральный параметр фильтра L _ф C _ф

(142)

Выражение (142) не позволяет определить значения индуктивности и емкости фильтра, так как уравнение одно, а неизвестных два. Поэтому необходимо задаться одним из параметров фильтра.

Индуктивность дросселя целесообразно выбирать из условия обеспечения непрерывности тока в цепи нагрузки

(143)

Далее следует по справочным данным выбрать дроссель, индуктивность которого должна быть не менее рассчитанной по формуле (143). Требуемую величину емкости фильтра следует определить, воспользовавшись формулой (142), и выбрать стандартный конденсатор.

После выбора элементов фильтра, следует проверить его на резонанс.

Параметры фильтра должны удовлетворять условию - частота собственных колебаний фильтра (ω_ск) должна быть менее половины частоты пульсаций (ω_П):

. (144)

Вопросы для самоконтроля:

1 Укажите для какой цели применяют сглаживающие фильтры на выходе выпрямителей.

2 Перечислите основные схемы сглаживающих фильтров.

3 Укажите расчетные соотношения, по которым следует рассчитать параметры:

-конденсатора для емкостного фильтра;

-дросселя для индуктивного фильтра;

-конденсатора и дросселя для индуктивно-емкостного фильтра;

4 Какую проверку следует выполнить после выбора элементов фильтра.

 

 

3.5 Задание для промежуточного контроля знаний по разделу «Выпрямители».

Для закрепления изученного материала по разделу «Выпрямители» целесообразно решить несколько задач, задание на которые приведены ниже

 

Содержание задачи ПК-1 по дисциплине “Силовая электроника».

Нариcовать схему выпрямителя, временные диаграммы напряжений сети переменного тока и напряжения нагрузки для заданных значениях угла регулирования и индуктивности цепи нагрузки и определить графо-аналитическим методом коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения (k п1=) для схемы, параметры которой приведены ниже:

-число фаз m 2=;

-коэффициент тактности k т=;

-угол регулирования α=,град;

-индуктивность цепи нагрузки Ld = (0 или Ld N);

Варианты задач приведены в таблице 12

 

Варианты задач:

Таблица 12

 

Вар.

m2

kт

α

Ld

LdN

LdN

LdN

LdN

LdN

Продолжение таблицы 12

 

 

Вар.
m2
kт
α
Ld	LdN		LdN					LdN

 

 

Возьмем в качестве примера задание №15

число фаз m 2= 3;

-коэффициент тактности k т=2;

-угол регулирования α =30,град;

-индуктивность цепи нагрузки Ld = 0;

 

Трехфазная мостовая схема приведена на рисунке 12. Временные диаграммы напряжений вторичных обмоток и напряжения нагрузки построены на рисунке 13. Из рисунка 13 определим максимальное значение амплитуды пульсаций на этом рисунке U_{d. m max}=1 (так как sin90⁰=1), а минимальное значение амплитуды пульсаций равно 0,5 (sin150⁰=0,5).

По формуле (134):

 

.

 

 

 

Таким образом, ответом на задание являются:

-нарисованная силовая схема выпрямителя (рисунок 12);

-нарисованные временные диаграммы напряжений (рисунок 13);

- рассчитанное значение коэффициента пульсаций (k _п=0,33).

 

 

4. Пример расчета выпрямителя, выполненного на однооперационных управляемых вентилях (тиристорах)

 

4.1 Исходные данные для расчета.

 

Исходные данные для расчета:

· Номинальное напряжение аккумуляторной батареи U_dN =7,8В.

· Номинальное значение зарядного тока I_dN =2500А

· Минимальное значение зарядного тока I_dmin =250A

· Параметры питающей сети:

-число фаз: m ₁=3;

-частота напряжения питающей сети: f _C=50Гц;

-номинальное напряжение питающей сети и пределы отклонения ее от номинального значения:

Выпрямитель соединен с аккумулятором кабелем длиной L _Ш=4 метра.

Коэффициент пульсации напряжения на нагрузке, k _П2≤0,02.

 

 

Выполним расчет требуемой мощности (S _т) и определим значение напряжения вторичной обмотки (U _2ф) сетевого трансформатора выпрямителя, предназначенного для мощного зарядного устройства.

Для количественной оценки влияния схемы выпрямления на установленную мощность трансформатора, потери мощности и коэффициент полезного действия расчет проведем для трех схем выпрямления:

-трехфазной мостовой схемы;

-дважды трехфазной схемы выпрямления;

-кольцевой схемы.

В тексте расчета приведем результаты расчета только для трехфазной мостовой схемы выпрямления, а для двух остальных схем результаты приведем в расчетном формуляре (таблица 13).