ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра информационной безопасности
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
по дисциплине «Схемотехника устройств ТЗИ»
Исследование выпрямителей с сетевым трансформатором
Курс 3
Семестр 6
Уч. год 2012/2013
Разработал студент гр. PБ-101
_______________ Иванов И.И.
“___” ____________ 2013 г.
Проверил ст. преподаватель
_____________Барабанов Н.А.
“___” ____________ 2013 г.
Одесса 2013
1 Цель работы
Приобретение навыков моделирования работы выпрямителей с помощью MC9 (анализа основных параметров и характеристик).
Закрепление знаний по схемотехнике выпрямителей с трансформаторами.
2 Задание
Схема исследуемого выпрямителя – выбирается в зависимости от варианта (номера студента в журнале группы) из табл.1, где цифрами указаны следующие типы схем выпрямителей:
1 – однополупериодная;
2 – двухполупериодная со средней точкой (схема Миткевича);
3 – мостовая (схема Греца);
4 – с удвоением напряжения (схема Латура).
2) Исходные данные для расчета элементов схемы выпрямителя:
Сетевое напряжение U1(эфф.) = 220В±20%, 50Гц.
Тип фильтра выпрямителя – конденсаторный.
Коэффициент связи трансформатора – 0.98.
Амплитуда магнитной индукции в магнитопроводе
=
1 Т.Число стержней трансформатора s = 1.
Номинальное среднее напряжение на нагрузке Uн0 = Uвх.0, где Uвх.0 – номинальное входное напряжение стабилизатора из л.р. №1.
Нагрузка – резистивная (ток нагрузки практически постоянен).
Номинальный ток нагрузки Iн0 = Iвх0, где Iвх0 – номинальный входной ток стабилизатора из л.р. №1.
Относительный размах пульсаций – 20% от номинального среднего напряжения на нагрузке.
Температурные условия: Т=25 ºС±25 ºС.
Размах пульсаций напряжения на нагрузки – Δ Uн = 0.2 Uн0.
Таблица 1 – Номер схемы выпрямителя
Nст |
Номер схемы выпр. |
1 |
2 |
2 |
2 |
3 |
2 |
4 |
3 |
5 |
4 |
6 |
2 |
7 |
3 |
8 |
2 |
9 |
3 |
10 |
2 |
11 |
3 |
12 |
4 |
13 |
3 |
14 |
3 |
15 |
3 |
16 |
3 |
17 |
4 |
18 |
3 |
19 |
2 |
20 |
3 |
Домашняя работа
Ознакомиться с основными принципами построения схем выпрямителей.
Ознакомиться с основными параметрами выпрямителей.
Разработать схему заданного выпрямителя (в ворде).
Пример схема выпрямителя приведен на рис.1
Рисунок 1 – Схема выпрямителя с сетевым трансформатором
Подготовить таблицу с исходными данными для расчета и моделирования работы выпрямителя (табл.2.)
Таблица 2 – Исходные данные для расчетов и моделирования
№ |
Параметр |
Обоз. |
Источник |
Величина |
Ед. измер. |
1 |
Номинальное входное напряжение сети (эфф.) |
U10 |
Задано |
220 |
В |
2 |
Частота напряжения сети |
fс |
Задано |
50 |
Гц |
3 |
Максимально допустимое отклонение входного напряжения от номинала |
δ1 |
Задано |
20 |
% |
4 |
Амплитуда номинального входного напряжения |
Um10 |
|
311.13 |
В |
5 |
Минимальное входное напряжение сети (эфф.) |
U1мин |
U10(1- δ1) |
176 |
В |
6 |
Амплитуда минимального входного напряжения |
Um1мин |
U1мин |
248.9 |
В |
7 |
Максимальное входное напряжение сети (эфф.) |
U1макс |
U10(1+ δ1) |
264 |
В |
8 |
Амплитуда максимального входного напряжения |
Um1макс |
U1макс |
373.35 |
В |
9 |
Коэффициент связи трансформатора |
Ксв |
Задано |
0.98 |
раз |
10 |
Амплитуда магнитной индукции в магнитопроводе трансформатора |
|
Задано |
1 |
Т |
11 |
Число стержней трансформатора |
s |
Задано |
1 |
шт |
12 |
Номинальное среднее напряжение нагрузки |
Uн0 |
Uвх.0 из л.р. №1 |
10 |
В |
13 |
Номинальный ток нагрузки |
Iн0 |
Iвх0 из л.р. №1 |
1.005 |
А |
14 |
Номинальное сопротивление нагрузки |
R0 |
Uн0 / Iн0 |
9.52 |
Ом |
15 |
Номинальная мощность нагрузки |
Pн0 |
Uн0 Iн0 |
10.05 |
Вт |
16 |
Ток нагрузки х.х. |
Iн.х.х. |
Iвх0.мин из л.р. №1 |
5 |
мА |
17 |
Относительный размах пульсаций |
δп |
Задано (Δ Uн / Uн0) |
20 |
% |
18 |
Размах пульсаций напряжения на нагрузки |
Δ Uн |
δп Uн0 |
2 |
В |
19 |
Номинальная рабочая температура |
Т0 |
Задано |
25 |
ºС |
U10
Провести расчет выпрямителя с трансформатором по методике выполнения РГР (расчеты в протоколе можно не приводить).
Составить таблицу рассчитанных параметров выпрямителя (табл. 3)
Таблица 3 – Рассчитанные параметры выпрямителя
№ |
Параметр |
Обоз. |
Величина |
Ед. измер. |
1 |
Тип диодов |
VD1, VD2 |
1N5400 |
– |
2 |
Индуктивность первичной обмотки трансформатора |
L1 |
11.76 |
Гн |
3 |
Сопротивление первичной обмотки трансформатора |
r1 |
284 |
Ом |
4 |
Индуктивность вторичной полуобмотки трансформатора |
L2 |
30 |
мГн |
5 |
Сопротивление вторичной полуобмотки трансформатора |
r2 |
0.725 |
Ом |
6 |
Емкость конденсатора фильтра |
Сф |
4.7 |
мФ |
7 |
Последовательное сопротивление конденсатора фильтра |
rС |
45 |
мОм |
Подготовить таблицу исследуемых параметры выпрямителя (табл.4). Колонка величины параметра заполняется по результатам моделирования.
Таблица 4 – Исследуемые параметры выпрямителя
№ |
Параметр |
Обоз. |
Формула |
Условия измерения |
Вел. |
Ед. изм. |
||
U1. |
Iн |
Tн |
||||||
1 |
Амплитуда пускового входного тока |
I1макс |
max (i1) |
U10 |
Iн0 |
0 |
0.433 |
А |
2 |
Амплитуда пускового тока диода |
IDмакс |
max (i2.1) |
U10 |
Iн0 |
0 |
7.3 |
А |
3 |
Амплитуда входного тока в установив-шемся режиме |
Im1 |
(max i1-min i1) / 2 |
U10 |
Iн0 |
0.5 |
169.6 |
мА |
4 |
Входной ток при номинальных условиях (эфф.) |
I10 |
rms(i1) = =
|
U10 |
Iн0 |
0.5 |
102.8 |
мА |
5 |
Средняя номинальная потребляемая мощность |
P10 |
avg(u1·i1) =
=
|
U10 |
Iн0 |
0.5 |
16.02 |
Вт |
6 |
Полная мощность на входе |
S |
U10 I10 |
U10 |
Iн0 |
0.5 |
22.62 |
ВА |
7 |
Косинус сдвига фаз мощности |
cos φ |
P10 / S |
U10 |
Iн0 |
0.5 |
0.708 |
- |
8 |
Коэффициент гармоник входного тока |
Кг |
(анализ искажений) |
U10 |
Iн0 |
0.5 |
39.4 |
% |
9 |
Амплитуда тока диода |
ImD |
max (iD) |
U10 |
Iн0 |
0.5 |
2.93 |
А |
10 |
Мощность, рассеиваемая диодом |
PD |
avg(uD·iD) |
U10 |
Iн0 |
0.5 |
0.443 |
Вт |
11 |
Размах пульсаций при номинальных условиях |
ΔUп0 |
max uн – min uн |
U10 |
Iн0 |
0.5 |
1.121 |
В |
12 |
Среднее выходное напряжение при номинальных условиях |
Uн.0 |
avg(uн) |
U1.0 |
Iн0 |
0.5 |
10.35 |
В |
13 |
Мощность нагрузки |
Pн |
Uн.0 Iн0 |
U10 |
Iн0 |
0.5 |
10.4 |
Вт |
14 |
Коэффициент полезного действия (к.п.д.) выпрямителя |
ηв |
Pн / P1. |
U10 |
Iн0 |
0.5 |
64.9 |
% |
15 |
Размах пульсаций при минимальном входном напряжении |
ΔUп.мин |
max uн – min uн |
U1мин |
Iн0 |
0.5 |
1.06 |
В |
16 |
Среднее выходное напряжение при минимальном входном напряжении |
Uн.мин |
avg(uн) |
U1мин |
Iн0 |
0.5 |
7.54 |
В |
17 |
Размах пульсаций при максимальном входном напряжении |
ΔUп.макс |
max uн – min uн |
U1макс |
Iн0 |
0.5 |
1.17 |
В |
18 |
Среднее выходное напряжение при максимальном входном напряжении |
Uн.макс |
avg(uн) |
U1макс |
Iн0 |
0.5 |
13.21 |
В |
19 |
Выходное напряжение холостого хода при максимальном входном напряжении |
Uн.х.х. |
avg(uн) |
U1макс |
Iн.х.х. |
2 |
18.1 |
В |
Примечания:
Tа = 0.1с – время анализа.
Тн – время начала анализа после первого запуска анализа переходных процессов (обычно 0,5с).