Исходные данные для расчета

Исходными данными для расчета являются энергетические параметры нагрузки U_d, I_d, P_d, R_d, допустимый уровень пульсаций напряжения на нагрузке, определяемый коэффициентом пульсации ε.

Кроме этого необходимо знать тип схемы выпрямителя, для которой ведется расчет, и частоту питающей сети f_с.

В качестве примера примем следующие исходные данные: U_d = 100 B, R_d = 300 B, U_c = 220 B, ε = 0.1, f_c = 50 Гц.

Условия расчета

С целью ускорения и упрощения вычислений расчет выполняется с использованием специальных расчетных монограмм и таблиц. Методика расчета учитывает неидеальность трансформаторов и вентилей выпрямителя.

Аналогично тому, как это было сделано при выполнении расчета по теме 2, расчет будет проводиться для однополупериодной схемы. Для выпрямителей, выполненных по схеме со средней точкой или мостовой схеме, приводятся только расчетные формулы.

Порядок расчета

3.5.1 Определяем параметры нагрузки:

а) ток нагрузки

I_d =

б) мощность нагрузки

P_d = U_d I_d = 100 ∙ 0.333 = 33.3 Вт.

3.5.2 Определяем основные параметры вентиля:

а) ток вентиля

I_a = I_d = 0.333 A.

Для схемы со средней точкой и мостовой схемы

I_a =

б) обратное напряжение на вентиле (предварительно)

U_{обр m} ≈ 3U_d = 3 ∙ 100 = 300 B.

Для мостовой схемы

U_{обр m} = 1.5U_{d .}

3.5.3 По найденным величинам I_a и U_{обр m} проводим выбор вентиля.

Для установки в схему выбираем кремниевый вентиль типа Д – 205 со следующими основными параметрами.

Предельно допустимый анодный ток (среднее значение)

I_{а макс доп} = 400 мА.

Предельно допустимый импульсный анодный ток

I_{а имп.макс. доп.}

Предельно допустимое обратное напряжение (амплитудное значение)

U_{обр m макс доп} = 400 В.

Прямое падение напряжения при номинальном анодном токе

U ₀ = 1 В.

3.5.4 Определяем активное сопротивление трансформатора, приведенного ко вторичной обмотке:

R_тр = R_d ν = 300 ∙ 0.055 = 16.5 Ом,

где ν = определяется по графику (рис.2.2)

3.5.5Определяем сопротивление вентиля в прямом включении:

R_д =

3.5.6 Определеяем сопротивление фазы выпрямителя:

R_ф = R_тр + R_д = 16.5 + 2.5 = 19.0 Ом.

Для мостовой схемы

R_ф = R_тр + 2 R_д.

3.5.7 Вычисляем вспомогательный расчетный параметр А:

А =

где m – число фаз выпрямления, равное 1. Для схемы со средней точкой и мостовой m = 2.

3.5.8 Пользуясь расчетными таблицами (табл. 3.1) и графиками (рис. 3.2), определяем расчетные коэффициенты B, D, F, H.

B = 0.985; D = 2.22; F = 6.18; H = 390.

3.5.9 Определяем основные параметры трансформатора:

а) э.д.с. вторичной обмотки

E₂ = BU_d = 0.985 ∙ 100 = 98.5 B;

б) коэффициент трансформации

n =

в) действующее значение тока вторичной обмотки

I₂ =

Для мостовой схемыI₂ =

г) действующее значение тока первичной обмотки

I₁ = Для схемы со средней точкой и мостовой схемы

I₁ =

д) установленная мощность трансформатора

Р_тр =

Для схемы со средней точкой

Р_тр =

3.5.10 Определяем амплитудный ток вентиля

I_{a m} =

Проверяем выбор вентиля

I_{a.имп.макс.доп.}> I_{a m}.

3.5.11 Уточняем величину обратного напряжения на вентиле

U_{a m} = E₂ + U_d = 100 + 100 = 241 B.

Для двухполупериодной схемы

U_{a m} = 2 E_{2 .}

Для мостовой схемы

U_{a m} = E_2.

Выбранный вентиль удовлетворяет условиям работы по обратному напряжению:

241 В < 400 В.

3.5.12 Определяем необходимую ёмкость конденсатора фильтра

С =

Задание

Произвести расчет выпрямителя, работающего на ёмкостную нагрузку.

Коэффициент пульсации напряжения на нагрузке ε = 0.1. Частота питающей сети для групп № 1 и № 3 – 50 Гц, для групп № 2 и № 4 – 400 Гц.

Остальные исходные данные для расчета принять те же, что в задании (из темы № 2).

Контрольные вопросы:

1. Однофазная однополупериодная схема выпрямления с емкостной нагрузкой. Принцип работы. Временные диаграммы.

2. Однофазная двухполупериодная схема выпрямления с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора, работающая на активно-емкостную нгрузку. Принцип работы. Временные диаграммы

3. Мостовая схема выпрямления с емкостной нагрузкой. Принцип работы. Временные диаграммы.

Литература: [3, 4, 5].