Внешняя характеристика режима 3-4

3.3 Внешняя характеристика режима 3-4

Внешняя характеристика для a=30° строится по двум точкам: точке В и точке на оси I_d=244,1 A.

Внешняя характеристика для a=45° также строится по двум точкам:

Для первой точки ток

	(3.10)

Напряжение находится по уравнению для режима 3. Ud=56,5.

Вторая точка находится на оси Id

Внешние характеристики показаны на рис. 3.1.

Семейство внешних характеристик трехфазного мостового выпрямителя в диапазоне от холостого хода до короткого замыкания.

А(106,226), В(183,130), С(100,190)

Рис 3.1

4. Расчет высших гармонических кривой выпрямленного напряжения

4.1 Действующее значение n-ой гармоники выпрямленного напряжения.

(4.1)

где:   (4.2,4.3)

n=6k, k=1,2,3,4,5,6

Результаты расчета занесены в таблицу 4.1.

Таблица 4.1.

Действующие значения n-ых гармоник выпрямленного напряжения

	Гармоники
	6	12	18	24	30	36	42
Udn	4,402	21,62	13,04	2,804	9,618	4,63	3,642

4.2 Действующее значение первой гармоники анодного напряжения при f(1)=fc=50Гц:

(4.4)

Получено: Ua1=93,978.

4.3 Действующее значение высших гармоник анодного напряжения с порядковыми номерами n=6k±1, k=0...9:

(4.5)

где:   (4.6,4.7)

Результаты расчета занесены в таблицу 4.2.

Таблица 4.2.

Действующие значения высших гармоник анодного напряжения с номерами 6k±1

	Гармоники
	5	7	9	11	13	17	19
Udn	42,86	10,634	16,19	9,241	3,721	7,715	5,767

4.4 Действующее значение высших гармоник анодного напряжения с порядковыми номерами n=3k, k=0...4:

где:

  (4.8,4.9)

Результаты расчета занесены в таблицу 4.3

Таблица 4.3

Действующие значения высших гармоник анодного напряжения с номерами 3k

	Гармоники
	3	6	9	12	15	18
Udn	42,86	10,63	16,219	9,24	3,72	7,715

5. Расчет сглаживающего фильтра. Выбор конденсаторов. Расчет сглаживающего дросселя

В качестве сглаживающего фильтра выбрана схема Г - образного звена с дросселем и конденсатором. Расчет проведен для шестой гармоники.

5.1 Индуктивность фильтра

(5.1)

где f=50 Гц - частота питающего напряжения;

Получено: L =33,04 мкГн.

5.2.  Коэффициент фильтрации:

(5.2)

Получено Kf=8,191.

5.3 Ёмкость фильтрующего конденсатора:

(5.3)

Получено C=0,061 Ф.

Выбор индуктивности и емкости фильтра.

Примем емкость 1 мФ, тогда индуктивность фильтра

Гн (5.4)

5.4 Амплитуда основной гармоники тока

(5.5)

5.5 Выбор типа конденсатора

Выбираем [5] конденсатор типа К50 – 17 –400 В –1000 мкФ с диапазоном рабочих температур –40⁰С до +70⁰С: оксидный алюминиевый с фольгированными обкладками. Эти конденсаторы предназначены для работы в цепях постоянного и переменного тока. Наибольшая допустимая амплитуда переменной составляющей пульсирующего напряжения U_{д m} = 20 В для C_ном = 1000 мкФ, U_ном = 400 В, f_C = 50 Гц. При увеличении частоты уменьшается U_{д m}.

5.6 Расчёт сглаживающего дросселя

Принято допущение, что магнитное сопротивление зазора во много раз больше магнитного сопротивления магнитопровода. Следовательно, индуктивность дросселя будет зависеть только от магнитной проводимости зазора.

5.6.1 Выбираем для дросселя водяное охлаждение, так как Id=100А.

5.6.2 В качестве материала сердечника дросселя выбрана насыщенная горячекатаная сталь (m`=600). Заданы начальные условия: k1=4, k2=10, плотность тока jd=10*10⁶ A/м², km=0.25, число витков w=60, удельное сопротивление провода обмотки r40=1.9*10^-8 Îì*ì. При расчёте использован метод последовательных приближений.

5.6.3 Длина немагнитного зазора:

(5.6)

Получено: lz=4,37 мм.

5.6.4 Площадь поперечного сечения зазора:

(5.7)

Получено: Sz=2872 мм².

5.6.5 Геометрические размеры магнитопровода дросселя:

       (5.8,5.9)

Получено a=19 мм; b=75 мм; c=38 мм; q=10 мм².

5.6.6 Средняя длина витка обмотки:

(5.10)

Получено: lcp= 134 мм.

5.6.7 Активное сопротивление обмотки:

(5.11)

Получено: R=8,92 мОм.

5.6.8 Падение постоянной составляющей напряжения на активном сопротивлении обмотки дросселя:

U_ad=2*Id*R (5.12)

Получено: U_ad=1,783 В.

5.6.9 Потери в меди дросселя

Pdr=Id²*R (5.13)

Получено: Pdr=0,4 кВт.

5.7 Тепловой расчёт сглаживающего дросселя

5.7.1 Расход охлаждающей воды

(5.14)

где Т1=20 ^оС - температура воды на входе в обмотку;

Т2=50 ^оС - температура воды на выходе из обмотки;

Получено: Q=3,2*10^-6 м³/⁰с.

5.7.2 Необходимая площадь сечения охлаждающей трубки:

(5.15)

где V=2 м/с - скорость подаваемой в трубку воды.

Получили S=0,016 см².

Выбрана прямоугольная трубка сечением 0.25х0.25 см².

5.7.3 Проверка на турбулентность согласно критерию Рейнднольца:

(5.16)

где m`=0.661*10^-6 м²/с - кинематическая вязкость воды;

D0 - гидравлический эквивалент диаметра

(5.17)

Получено: D0=5,33 мм, Rl=1,616*10⁴ > 2300;