Задание 3
Рассчитать элементы силовой цепи и параметры однофазного автономного тиристорного инвертора тока. Рассчитать его внешнюю характеристику. Изобразить схему автономного инвертора тока, а также временные диаграммы токов и напряжения в характерных точках силовой цепи. Минимальный ток нагрузки равен 50% .
Определить: средний
выходной ток
и среднее
напряжение
на входе
инвертора, средний ток вентилей и ёмкость
коммутирующего конденсатора. Выбрать
тип тиристора и конденсатора.
Исходные данные:
=50
Гц;
= 220В;
,
= 5А;
= 0,65;
= 1,6
Решение
Рисунок 3 – Схема автономного инвертора
Расчет автономного инвертора тока начинается с выбора типа тиристоров и, следовательно, с нахождения паспортной величины времени tв выключения тиристора.
Тип тиристора КУ215А.
Uзакр=1000В, Iоткр=5А, tв=0,8мкс.
Вычисление угла
восстановления запирающих свойств
вентиля :
,
где ω= 2πf
=314 (c-1)
.
Производится выбор
значения угла запирания
,
равное (1,5¸2).
Определяется реактивная мощность QC коммутирующего конденсатора :
,
где Uн - действующее значение первой гармоники напряжения на нагрузке;
Iн - действующее значение первой гармоники тока нагрузки;
j - сдвиг фаз между первыми гармониками напряжения и тока нагрузки инвертора.
.
Тогда
Вычисляется емкость коммутирующего конденсатора.
,
где
;
W1 – число витков первичной обмотки инверторного трансформатора;
W2 – число витков вторичной обмотки трансформатора;
- круговая частота инвертора.
Создается батарея конденсаторов типа к78-4-250в-33мкФ±10%, состоящая из 4 конденсаторов, и одного конденсатора к78-4-500в-10мкФ±10%. Общая емкость составляет 142мкФ. Средний входной ток инвертора
,
где
- коэффициент схемы инвертора (для
однофазной мостовой схемы
)
Среднее напряжение
на выходе инвертора
Средний ток тиристора.Iacp =Id/2.
Внешняя характеристика автономного инвертора тока имеет вид:
где -
- коэффициент нагрузки (
).
Тогда
Тогда
Задание 4
Рассчитать параметры однофазного мостового транзисторного автономного инвертора напряжения. Изобразить схему силовых цепей инвертора, а также временные диаграммы токов и напряжений в характерных точках силовой цепи.
Определить: действующее напряжение Uн на нагрузке инвертора, средний ток Id источника питания, максимальный Iв max и средний Iв ср токи вентилей и емкость Cо конденсатора на входе инвертора. Выбрать тип транзисторов, диодов и конденсатора Cо.
Исходные данные: f=50кГц, Ud=24B, rH=8Ом, LН=200мкГн, ΔUC=6%.
Решение
Расчет автономного инвертора напряжения с активно-индуктивной нагрузкой rH, LH начинается с вычисления базисного тока I0.
Параметр нагрузки K.
,
где ωu = 2πf =2∙3,14∙20000=314 150(c-1).
Схема однофазного мостового транзисторного автономного инвертора напряжения приведена на рисунке 4.
Рисунок 4 – |
Схема однофазного мостового транзисторного автономного инвертора напряжения |
В однофазном мостовом инверторе напряжения без выходного фильтра действующее напряжение Uн на нагрузке Uн = Ud=12 B.
действующий ток Iн нагрузки.
,
где
Тогда
Средний
ток
источника питания.
Максимальный ток
нагрузки и максимальный ток Iа
мах
управляемых вентилей.
Средний ток Iа ср управляемых вентилей.
где
- момент прохождения тока нагрузки через
нуль (в угловых единицах – радианах)
(810).
Тогда
Средний ток обратных диодов.
,
Емкость конденсатора на входе инвертора определяют по выражению
,
где
- постоянная времени нагрузки
;
- период выходного
напряжения инвертора
;
- частота инвертора;
- допустимое
повышение напряжения на конденсатора.
Тип конденсаторов: два К53-18-30В-100мкФ±20%, и один К53-18-30В-15мкФ±20%