Выбор силовой части

В качестве силовой схемы инвертора напряжения примем мостовой однофазный транзисторный инвертор напряжения, выполненный на IGBT-транзисторах. Его схема представлена на рисунке 2.1.

Рис. 2.1 Мостовой однофазный инвертор напряжения

На рисунке 2.2 показан алгоритм переключения транзисторов инвертора при угле проводимости каждого транзистора = 180°.

Рис. 2.2 Алгоритм работы инвертора напряжения

Расчёт силовой части

1. Uпит = 24 В

2. Sн = 1 кВа

3. Uн = 40 В

4. cosφ = 0,7

Мощность на нагрузке должна составлять 1кВа. Т.к. трансформатор не идеален в нем происходят потери (перемагничивание сердечника и т.п.). Примем КПД трансформатора η = 90%, тогда подаваемая мощность и соответственно мощность трансформатора: т = Sн / η = 1000 / 0,9 = 1100 ВА

Полный ток:

Iн = Sт / Uпит

Iн = 1100 / 24 = 45,8 А

Полное сопротивление:

Zн = Uпит / Iн

Zн = 24 / 45,8 = 0,52 Ом

Активное сопротивление:

Rн = Zн · cosφ = 0,52 · 0,7 = 0,364 Oм

Реактивное сопротивление:

sin² φ = 1 - cos² φ

sin² φ = 0,51

sinφ = 0,71

Хн = Zн · sinφ = 0,52 · 0,71 = 0,369 Ом

Максимальное значение тока силовых вентилей

Из условия (4.34) [1. 147] принимаем iнмах = 72,17 А

Т.к. угол φ получился отрицательным, переведём его в положительную область путём смещения на 180%

π - φ = 3,14 - 2,4348 = 0,71 рад

В соответствии с полученными данными выбираем IGBT - Транзистор IRGB4061DPBАF:

Корпус ТО-220 АВ

U = 600 В

Ic (25°C / 100°C) = 36 A / 18 А

Pd = 206 Вт

Выбираем диод КД202Д:

I пр.cр. max = 5 Aобр. и.п. max = 200 В max = 5 кГц

Расчёт трансформатора

Исходные данные:

. Sт = 1100 кВа

. Uпит = 24 В

3. Uн = 40 В

4. Iн = 45,8 А

5. fн = 400 Гц

В соответствии с этим выбираем:

Тип сердечника: броневой (Ш-образный)

Материал сердечника: электротехническая сталь Э350

Bт = 1,2 Тл

Кф = 1

Ки = 0,4

Перегрев ΔТ = 25°

σ = 0,3

j = 3 А / мм²

По таблице [2. 261] находим габариты при данной ScSo и Pт:

c = 32 мм

h = 80 мм

a = 32 мм

Рис. 2.2.1 Габариты трансформатора

Тогда:

Sок = hc = 80х32 = 25,60 см²

Sст = 16,02 см²

Gст = 2,95 кг

Данные электротехнической стали сердечника Э350 толщина 0,2 мм [2. 261]:

Ш-32х50

Sст. Акт = 14,56

Кол-во пластин = 212 шт.

Вес 3,170 кг

Sст. Акт. = 13,6 см²

- lст = 27,4 см

Определяем число витков первичной и вторичной обмоток:

ΔU для первичной и вторичной обмотки соответственно составляют: ΔU1 = 1 ΔU2 = 2

Находим токи в первичной и вторичной обмотках:

т.к. КПД трансформатора η = 0,9, то cosφ = 0,94

I1 = Pт / U1· η· cosφ

I1 = 1100 / 24·0,9·0,94 = 54,18

I2 = Pт / U2· η· cosφ

I2 = 1100 / 40·0,9·0,94 = 32,5

Принимаем σ = 2 А/мм² для медного провода, тогда диаметр проводов:

d1 = 0,8√ I1 = 5,89 мм, принимаем 4,00х7,10 мм (ПСД, Провод с обмоткой из Стекловолокна в 2 слоя)

d2 = 0,8√ I2 = 4,56 мм, принимаем 4,80 мм (ПБД, 2 слоя хлопчатобумажной пряжи)

Площадь поперечного сечения:

s1 = 0,8d1² = 27,75 мм², принимаем 28,4 мм² (ПСД)

s2 = 0,8d2² = 16,64 мм², принимаем 18,10 мм² (ПБД)

Интересное из раздела

Проектирование железнодорожного узла связи на основе цифровой АТС Квант-Е
Цифровая система коммутации «Квант-Е» имеет модульное построение, распределенную коммутацию, децентрализованное программное управление и возможность централ ...

Функционально-логическое проектирование цифрового узла заданного типа в заданном базисе и проверка его функционирования при различных наборах воздействующих сигналов
Цель работы: синтезировать цифровой узел заданного типа в заданном базисе и проверить его функционирование при различных наборах воздействующих сигналов. ...

Цифровой показатель уровня топлива
Топливомер - прибор, измеряющий объемное или весовое количество топлива или масла в баках. Как правило, непосредственное измерение количества топлива крайне затруднено, п ...