812-Энергет_электроника_УМП
.pdf150
15.3. Рассчитать среднее значение тока, потребляемого однофазным нулевым инвертором напряжения с трансформаторным выходом, работающим на активно-индуктивную нагрузку. Потерями пренебречь. Хн = Rн.
Исходные данные |
|
Вариант |
|
||
а |
б |
в |
г |
||
|
|||||
Напряжение источника питания Е (В) |
50 |
24 |
100 |
200 |
|
Ток нагрузки IН (А) |
4 |
3 |
15 |
50 |
|
Напряжение нагрузки UН (В) |
200 |
200 |
150 |
50 |
|
Частота инвертирования f (кГц) |
10 |
15 |
5 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Привести схему и временные диаграммы токов и напряжений на элементах схемы.
16.1. Рассчитать параметры элементов схемы однотактной преобразовательной ячейки (рис. 4.5), выполненной на двух транзисторах, с прямым включением выпрямительного диода. Потерями в элементах ячейки пренебречь.
Исходные данные |
|
Вариант |
|
||
а |
б |
в |
г |
||
|
|||||
Минимальное напряжение источника пита- |
|
|
|
|
|
ния Е (В) |
20 |
300 |
50 |
100 |
|
Максимальное напряжение источника пита- |
|
|
|
|
|
ния Е (В) |
30 |
250 |
70 |
150 |
|
Напряжение на нагрузке UН (В) |
40 |
250 |
20 |
120 |
|
Ток нагрузки IН (А) |
1 |
0,2 |
5 |
0,5 |
|
Частота квантования f (кГц) |
12 |
20 |
5 |
10 |
|
Амплитуда пульсаций напряжения нагруз- |
|
|
|
|
|
ки U~1 (В) |
2 |
5 |
0,5 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
151
Расчеты иллюстрировать временными диаграммами токов и напряжений на элементах схемы.
+ |
|
|
|
|
VD1 |
VT1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TV1 |
VD3 |
L1 |
C1 |
|
|
|||
Е |
|
|
|
Rн |
|
|
VD4 |
|
|
W1 |
W2 |
|
||
|
|
|||
|
|
|
||
VD2 |
VT2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
_ |
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.5 |
|
|
16.2. Определить коэффициент полезного действия мостового инвертора тока, выполненного на тиристорах, если:
Исходные данные |
|
Вариант |
|
||
а |
б |
в |
г |
||
|
|||||
Напряжение источника питания Е(В) |
250 |
60 |
135 |
100 |
|
Индуктивное сопротивление нагрузки XН |
80 |
30 |
50 |
0 |
|
(Ом) |
|
|
|
|
|
Напряжение на нагрузке UН(В) |
300 |
125 |
200 |
200 |
|
Потребляемый инвертором ток IП (А) |
4 |
4 |
20 |
8 |
|
Активное сопротивление нагрузки RН (Ом) |
60 |
40 |
50 |
50 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
152
16.3. Однофазный мостовой транзисторный инвертор напряжения с балластным резистором для ограничения сквозного тока работает на активную нагрузку. Рассчитать параметры элементов схемы, определить мощность нагрузки, среднее значение сквозного тока, кпд схемы, если:
Исходные данные |
|
Вариант |
|
||
а |
б |
в |
г |
||
|
|||||
Напряжение источника питания Е(В) |
50 |
24 |
100 |
200 |
|
Максимально допустимый ток транзистора |
|
|
|
|
|
IКЭ МАКС (А) |
10 |
20 |
5 |
2 |
|
Сопротивление нагрузки RН (Ом) |
10 |
4 |
50 |
150 |
|
Частота инвертирования f (кГц) |
5 |
2 |
10 |
20 |
|
Длительность протекания сквозного |
|
|
|
|
|
тока tСКВ.(мкс) |
6 |
15 |
5 |
2 |
|
Потерями пренебречь, кроме балластного резистора. Привести временные диаграммы токов и напряжений на элементах схемы.
17.1. Определить напряжение питания трехфазного мостового инвертора напряжения, работающего на симметричную активную нагрузку, если:
Исходные данные |
|
Вариант |
|
||
а |
б |
в |
г |
||
|
|||||
Действующее значение напряжения в линии |
|
|
|
|
|
U АВ (В) |
380 |
220 |
415 |
200 |
|
Угол управления тиристорами α (град) |
180 |
180 |
120 |
120 |
|
|
|
|
|
|
|
Привести схему инвертора и временные диаграммы токов и напряжений на элементах схемы.
153
17.2. Определить среднее значение напряжения на нагрузке, подключенной к выходу «прямоходовой» однотактной преобразовательной ячейки, выполненной на двух транзисторах с размагничивающими диодами.
Исходные данные |
|
Вариант |
|
|
|
а |
б |
в |
г |
Напряжение питания Uп (В) |
100 |
24 |
50 |
200 |
Число витков первичной обмотки W1(витков) |
200 |
120 |
50 |
100 |
Число витков вторичной обмотки W2 (вит- |
|
|
|
|
ков) |
50 |
60 |
150 |
100 |
Алгоритм работы ключей на периоде частоты преобразования указан в таблице.
интервал |
Т |
Т |
Т |
2Т |
3Т |
вариант |
4 |
3 |
2 |
3 |
4 |
1 |
VT1;VT2 |
VT2 |
|
|
|
2 |
VT1;VT2 |
|
VT1 |
|
|
3 |
VT1;VT2 |
|
VT1 |
|
|
4 |
|
|
VT1;VT2 |
|
VT2 |
17.3. Рассчитать параметры элементов силовой цепи преобразователя напряжения, выполненного на базе полумостового нерегулируемого инвертора с трансформаторным выходом, и выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора, если сглаживающий фильтр на выходе выпрямителя отсутствует, а потерями пренебречь.
154
Исходные данные |
|
Вариант |
|
|
|
а |
б |
в |
г |
Напряжение источника питания Е(В) |
100 |
24 |
200 |
50 |
Напряжение на нагрузке UН (В) |
50 |
12 |
400 |
200 |
Ток нагрузки IН (А); |
5 |
10 |
1 |
5 |
Коэффициент пульсаций напряжения на- |
|
|
|
|
грузки К П́(%); |
3 |
5 |
5 |
8 |
Частота инвертирования f (кГц) |
2 |
15 |
5 |
10 |
Привести характерные временные диаграммы токов и напряжений.
18.1. Определить отношение числа витков обмотки wотп к числу витков первичной обмотки w1 трансформатора однотактной преобразовательной ячейки с прямым включением выпрямительного диода, приведенной на рис. 4.6.
Исходные данные |
|
Вариант |
|
||
а |
б |
в |
г |
||
|
|||||
Среднее значение напряжения на нагрузке |
|
|
|
|
|
UН (В) |
30 |
15 |
50 |
80 |
|
Относительная длительность открытого со- |
|
|
|
|
|
стояния транзистора γ |
0,6 |
0,6 |
0,5 |
0,4 |
|
Число витков первичной обмотки W1 (витков) |
100 |
30 |
200 |
80 |
|
Число витков вторичной обмотки W2 (витков) |
20 |
30 |
100 |
40 |
|
Максимально допустимое постоянное напря- |
|
|
|
|
|
жение транзистора UКЭМАКС (В) |
300 |
50 |
400 |
400 |
|
|
|
155 |
|
|
+ |
|
|
|
|
VD1 |
VT1 |
|
|
|
|
TV1 |
VD3 |
L1 |
C1 |
Wотп |
|
|
|
Rн |
|
|
VD4 |
|
|
|
|
W2 |
|
|
|
|
|
|
|
Еп |
|
|
|
|
W1 |
|
|
|
|
VD2 |
|
|
|
|
Wотп |
|
|
|
|
|
VT2 |
|
|
|
_ |
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.6 |
|
|
Привести характерные временные диаграммы токов и напряжений.
18.2. Рассчитать электрические параметры элементов однофазного мостового инвертора с ограничивающим сквозной ток балластным дросселем, шунтированным обратным диодом. Инвертор работает на трансформаторную нагрузку. Определить величину индуктивности Lбал дросселя, при которой отсутствует эффект накачки тока в дросселе, если прямое падение напряжения на диоде ∆UVD = 1,5 В.
Исходные данные |
|
Вариант |
|
||
а |
б |
в |
г |
||
|
|||||
Напряжение источника питания Е(В) |
50 |
300 |
100 |
20 |
|
Напряжение на нагрузке UН(В) |
50 |
100 |
20 |
100 |
|
Ток нагрузки IН (А) |
1 |
5 |
10 |
2 |
|
Длительность протекания сквозного |
|
|
|
|
|
тока tСКВ.(мкс) |
8 |
1 |
15 |
5 |
|
Частота инвертирования f (кГц) |
5 |
15 |
2 |
10 |
|
Отношение Iмакс.кл |
1,5 |
2 |
1,5 |
2 |
|
Iном.кл |
|
|
|
|
|
156
18.3. Рассчитать электрические параметры резисторов, обеспечивающих статическое выравнивание токов в параллельно включенных транзисторных насыщенных ключах, если динамическое сопротивление у каждого последующего ключа больше на 0,03 Ом, а падение напряжения больше на 0,02 В соответственно.
Исходные данные |
|
Вариант |
|
|
|
а |
б |
в |
г |
Количество параллельно включенных тран- |
|
|
|
|
зисторов n (шт) |
3 |
2 |
3 |
4 |
Суммарный ток в ключах I∑(А) |
40 |
20 |
15 |
12 |
Динамическое сопротивление первого тран- |
|
|
|
|
зистора rМИН (Ом) |
0,1 |
0,1 |
0,08 |
0,06 |
Остаточное напряжение на первом транзи- |
|
|
|
|
сторе ∆UМИН (В) |
0,2 |
0,3 |
0,5 |
0,4 |
Максимально допустимое значение тока |
|
|
|
|
транзистора IМАКС (А) |
15 |
14 |
6 |
4 |
19.1. В трехфазном мостовом инверторе напряжения, работающем на симметричную нагрузку, соединенную в треугольник, определить напряжение источника питания, если:
Исходные данные |
|
Вариант |
|
||
а |
б |
в |
г |
||
|
|||||
Потребляемая инвертором мощность |
600 |
1000 |
300 |
1200 |
|
PП (Вт) |
120 |
180 |
180 |
120 |
|
Угол проводимости ключей инвертора |
|||||
|
|
|
|
||
α (град); |
|
|
|
|
|
Действующее значение линейного тока |
5 |
50 |
10 |
3 |
|
IЛИН (А) |
|
|
|
|
|
Потерями пренебречь.
157
19.2. Рассчитать электрические параметры элементов однотактной преобразовательной ячейки с обратным включением выпрямительного диода, приведенной на рис. 4.7.
Исходные данные |
|
Вариант |
|
|
|
а |
б |
в |
г |
Напряжение источника питания Е(В) |
100 |
24 |
50 |
200 |
Напряжение на нагрузке UН (В) |
20 |
100 |
50 |
100 |
Сопротивление нагрузки RН (Ом) |
20 |
50 |
200 |
1000 |
Относительная длительность открытого со- |
|
|
|
|
стояния транзистора γ |
0,4 |
0,5 |
0,5 |
0,6 |
Частота инвертирования f (кГц) |
2 |
15 |
5 |
10 |
Коэффициент пульсаций напряжения на на- |
|
|
|
|
грузке К’П(%) |
15 |
5 |
10 |
5 |
TV1 VD1
+ |
Rн |
|
C1 W1 
W2 
Е
VT1
_
Рис. 4.7
158
19.3. Определить параметры диода RCD-цепи, подключенной параллельно транзисторному ключу однофазного мостового инвертора напряжения, работающего на активно-индуктивную нагрузку, если:
Исходные данные |
|
Вариант |
|
||
а |
б |
в |
г |
||
|
|||||
Ток нагрузки IН (А) |
1 |
2 |
5 |
10 |
|
Индуктивность в цепи нагрузки LН (Гн) |
0,008 |
0,01 |
0,001 |
0,001 |
|
Емкость конденсатора в RCD-цепи C (мкФ) |
0,01 |
0,02 |
0,05 |
0,01 |
|
Сопротивление зарядного резистора RЗ (Ом) |
4 |
5 |
2 |
10 |
|
Частота переключения ключей инвертора |
2 |
5 |
20 |
10 |
|
f (кГц) |
|
|
|
|
|
Время выключения ключа t ВЫКЛ (мкс) |
2 |
1,5 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
20.1. В инверторе тока, выполненном по мостовой схеме, определить потребляемую от источника питания мощность, если:
Исходные данные |
|
|
Вариант |
|
|
|
а |
б |
в |
г |
|
|
|
||||
Напряжение на нагрузке Е(В) |
|
169 |
338 |
150 |
300 |
Активное сопротивление нагрузки |
|
12 |
5 |
3 |
8 |
RН (Ом) |
|
|
|
|
|
Индуктивное сопротивление нагрузки |
XН |
|
|
|
|
(Ом) |
|
5 |
12 |
4 |
6 |
Коэффициент полезного действия кпд (%) |
|
90 |
90 |
85 |
80 |
Индуктивность дросселя в цепи источника питания Ld = ∞.
159
20.2. В однофазном инверторе напряжения, работающем на активную нагрузку, определить амплитуду сквозного тока, если для его ограничения установлены балластные резисторы.
Исходные данные |
|
Вариант |
|
||
а |
б |
в |
г |
||
|
|||||
Напряжение источника |
|
|
|
|
|
питания Е(В) |
100 |
300 |
50 |
200 |
|
Ток нагрузки IН (А) |
5 |
10 |
10 |
2 |
|
Схема инвертора |
мосто- |
полумо- |
полумо- |
мосто- |
|
|
вая |
стовая |
стовая |
вая |
|
Коэффициент полезного дейст- |
|
|
|
|
|
вия кпд (%) |
70 |
90 |
80 |
60 |
|
Привести схему инвертора, построить временные диаграммы напряжения на нагрузке, тока нагрузки, потребляемого от источника тока.
20.3. Определить параметры элементов RCD-цепи транзисторного ключа, прерывающего ток электрической цепи, если
Исходные данные |
|
|
Вариант |
|
|
|
|
а |
б |
в |
г |
Ток, прерываемый ключем IН (А) |
|
5 |
1 |
20 |
10 |
Индуктивность в цепи нагрузки L (мкГн) |
|
200 |
100 |
50 |
500 |
Максимально допустимое напряжение |
на |
|
|
|
|
ключе UVTМАКС (В) |
|
500 |
250 |
400 |
1000 |
Частота переключения f (кГц); |
|
20 |
10 |
10 |
1 |
Время выключения ключа tВЫКЛ (мкс) |
|
1 |
1,5 |
2 |
3 |