Определим суммарные потери мощности и объёма для каждой схемы.

 

P_мах = Р_пст + Р_пм + Р_пд + Р_пL V_мах = V_тр + V_д + V_р

 

) Для первого варианта проектируемого ВУ:

 

Р_мах = 27,6 + 110,4 + 40 + 56,8 = 234,8 Вт

V_мах = 17324 + 283,32 + 5367,61 = 22974,93 см³

 

) Для второго варианта проектируемого ВУ:

 

Р_мах = 56,6 + 226,4 + 20,01 + 43,2 = 346,21 Вт

V_мах = 25804,5 + 125,52 + 3956,62 = 29886,64 см³

 

) Для третьего варианта проектируемого ВУ:

 

Р_мах = 46,62 + 186,5 + 40,01 + 27,2 = 300,33 Вт

V_мах = 21252,8 + 251,04 + 2352,62 = 23856,46 см³

Результаты расчета потерь мощности в элементах отдельных вариантов структур проектируемого ВУ и объемов этих элементов целесообразно представить в виде таблицы (таблица 3), сравнительный анализ которой позволяет оценить реальность полученных расчетных значений потерь мощности в элементах и их объемов.

Найдем нормированные значения ПК:

 

 

где Р _пмакс и V _макс - самые большие потери мощности и объема у cравниваемых вариантов структур ВУ.

) Для первого варианта проектируемого ВУ:

 

 

) Для второго варианта проектируемого ВУ:

 

 

 

) Для третьего варианта проектируемого ВУ:

 

 

Сведем все полученные данные в таблицу 3:

 

Таблица 3

	Двухтактная однофазная схема	Однотактная трехфазная схема	Двухтактная трехфазная схема
Объём трансформатора Vтр	17324	25804,5	21252,8
Объём диодов с радиатором Vпд	283,32	125,52	251,04
Объём реактора Vр	5367,61	3956,62	2352,62
Потери в сердечнике из холоднокатаной стали Рпст	27,6	56,6	46,62
Потери мощности в меди трансформатора Рпм	110,4	226,4	186,5
Потери мощности в диодах Рпд	40	20,01	40,01
Потери мощности в реакторе РпL	56,8	43,2	27,2
Суммарные потери мощности Рмах	234,8	346,21	300,33
Нормированное значение К1	0,678	1	0,867
Суммарный объём Vмах	22974,93	29886,64	23856,46
Нормиованное значение К2	0,769	1	0,798

 

6. Выберем лучший вариант схемы.

Оптимальными относительно БКП считаются нехудшие варианты, которые получаются путем исключения из множества близких к оптимальному худших вариантов с помощью проверки бинарных отношений:

K_i (S _a) £ K_i (S _b) при i = 1, 2.

 

Если считать справедливым упрощающее допущение об ортогональности показателей качества, то можно использовать графический метод и выбирать худшие из условия, что длины их векторов качества превосходят длины векторов качества нехудших вариантов. Для оценки длины вектора качества определяется величина его модуля:

 

 

) Для первого варианта проектируемого ВУ:

 

 

) Для второго варианта проектируемого ВУ:

 

 

) Для третьего варианта проектируемого ВУ:

 

 

Из этого выбираем 2 нехудших варианта, у которых длины векторов наименьшие, это первый вариант проектируемого ВУ и третий вариант проектируемого ВУ.

Выбор одного компромиссного варианта из подмножества нехудших осуществляется с помощью УКП:

_в = K ₁^g1 K ₂ ^g2.

 

При большой мощности ВУ роль снижения потерь мощности обычно более значима и поэтому принимаются g₁ = 2 и g₂ = 1.

Оптимальный вариант структуры ВУ - это вариант, которому соответствует самое малое значение условного критерия предпочтения, т.е. обеспечивающий достаточно полное выполнение обоих функциональных требований - и снижение потерь мощности, и уменьшение габаритов ВУ.

Далее:

 

К_в = 0,678² ∙ 0,769¹ = 0,353

К_в = 0,867² ∙ 0,798¹ = 0,599

 

По полученным данным (Кв = 0,337) выберем оптимальный вариант структурной схемы ВУ, используемого в составе зарядового устройства аккумуляторов, это первый вариант:

Двухтактная однофазная схема + ПЛ + холоднокатаная сталь + индуктивный фильтр.

Задача № 2

 

Расчет характеристик инвертора и выбор компонентов его принципиальной схемы.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Действующее значение прямоугольного переменного напряжения U _пер = 15 В

Действующее значение тока нагрузки I_H = 1,33 А

Напряжение источника постоянного тока U _пс = 60 В

Мощность источника постоянного тока Р _nc =27 Вт

РЕШЕНИЕ:

Принципиальная схема инвертора приведена на рисунке 1.

 

Рисунок 1 - Инвертор. Схема электрическая принципиальная.

 

Для транзисторного инвертора с самовозбуждением с трансформаторной ОС по напряжению устанавливаются предельно допустимые минимальные и максимальные значения напряжения источника постоянного тока:

 

 

Где

U_{кэ нас -} напряжение насыщения коллектор - эмиттер коммутирующего

транзистора инвертора.

U_{к макс -} предельно допустимое напряжение коллектор - эмиттер.

Увеличение в 2 раза напряжения насыщения транзистора делается для обеспечения устойчивого запуска инвертора. Максимальное напряжение, приложенное к закрытому транзистору, равно сумме напряжения источника и ЭДС обмотки трансформатора, т.е. примерно двум напряжениям источника.

Для учета возможных коммутационных перенапряжений максимально допустимое значение напряжения источника должно быть в 2,4 раза меньше U _{к макс}. Мощность источника постоянного напряжения должна быть не меньше, чем отношение мощности, которая потребляется нагрузкой, к КПД инвертора (h).

Частоту преобразования (коммутации) рекомендуется выбирать в пределах от 1 до 50 кГц, учитывая, что с её увеличением уменьшается масса трансформатора, но возрастают динамические потери мощности.