Расчет сглаживающего фильтра

1. Суммарное значение коэффициента пульсаций, определяемое из выражения:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР-02069964-200400-27-11

2. Находим коэффициент сглаживания:

;

где b_н=2 – величина коэффициента пульсаций в номинальном режиме.

Будем использовать Г-образный LС фильтр.

3. Вычисляем значение произведения LC:

Задавшись значением С=5000 мкФ, определяем предварительное значение индуктивности фильтра:

4. Устанавливаем частоту собственных колебаний LC-контура:

При правильно выбранных значениях LCдолжно выполняться условие:

Это условие выполняется, следовательно, значения Lи Cвыбраны, верно.

На первом этапе выбираем конструкцию стержневого сглаживающего дросселя с двумя катушками и сердечником из стальной ленты марки 3421 (ГОСТ 21427.1–75), толщиной 0,35 мм. Принимаем коэффициент заполнения сердечника К_с=0,93; амплитуду эквивалентной синусоидальной индукции В_mэст=0,75 Тл, В_о=0,7 Тл. А также коэффициенты: ν=0,01 – учитывающий падение магнитного потока в стали сердечника; x=0,08 – потокосцепление обмотки с шунтирующим потоком, К_L = 1.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР-02069964-200400-27-11

Амплитуда эквивалентной синусоиды тока:

Рассчитываем конструктивный коэффициент:

Находим отношение:

Принимаем длину зазора l=20 мм.

Геометрическое сечение стали: S'_ст=59 см².

Активное сечение стали:

Выбираем стальную ленту шириной, а=8 см. Тогда толщина сердечника:

b=S'_ст/a=64/8 = 8 см,

т.е. форма сечения является квадратной, для нее коэффициент заполнения круга:

Число витков:

Возьмем плотность тока равной j'=2,5 А/мм², тогда сечение провода:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР-02069964-200400-27-11

Выбираем провод ПСД прямоугольного сечения по ГОСТ 7019–80: q_пр=25,7мм² со следующими параметрами: h_миз = 8,4мм, b_миз = 3,28мм.Класс нагревостойкости F (до 155 С⁰). При этом обмотку будем выполнять из 5 параллельных проводов.

Действительное сечение q = 5 × 25,7= 128,5мм².

Действительная плотность тока:

Выполняем обмотку в 2 слоев по 4 витков из 5 параллельных проводов в каждом слое.

Высота обмотки:

Ширина обмотки:

,

где К_укл=1,1 – коэффициент укладки,

К_всп=1,2 – коэффициент выпучивания.

Площадь круга, ограниченного окружностью, описанной вокруг сердечника:

Его диаметр:

Принимая изоляционное расстояние D₀+D₁=1см, получим внутренний диаметр обмотки:

Внешний диаметр обмотки:

Средний диаметр витка:

Длина провода обмотки:

Масса меди:

Потери в меди:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР-02069964-200400-27-11

Принимаем высоту окна:

,

где l_о – величина изоляционного расстояния между катушкой и ярмом.

Расстояние между катушками: D_к1,2=1 см.

Средняя длина магнитной линии:

Масса стали:

где j_с – плотность стали.

Потери в стали:

P_ст = k_cq∙ρ∙G_cт = 1,01∙0,97∙47=46 Вт.

Полные потери в дросселе:

P_Ф = Р_М + P_ст = 264,2+46 = 310,2 Вт.

Масса активных материалов:

G_акт = G_ст + G_м =47+20=67 кг.

Отношение массы стали к массе меди:

6. Проверочный расчёт коэффициента наклона внешней характеристики выпрямителя.

1. Потери напряжения на элементах схемы выпрямления: активные, реактивные и полные потери напряжения на трансформаторе:

2. Падение напряжения на дросселе фильтра:

,

где r_Ф – активное сопротивление обмотки фильтра.

где К=1,01 – коэффициент, связанный с эффектом вытеснения тока.

3. Падение напряжения на вентиле DU_B = K_П × DU_V = 1×1,1=1,1 B.

4. Падение напряжения на проводах и отводах _DU_n принимаем равным 1В.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР-02069964-200400-27-11

5. Потери напряжения за счет существования минимального угла открытия вентиля a_min=5 град.эл.

6.Суммарные потери напряжения:

7. Действительный коэффициент наклона внешней характеристики:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КР-02069964-200400-27-11