3. Электроника

Задача 3.1. Расчет маломощных выпрямителей, работающих на активную нагрузку

Маломощные выпрямители, как правило, выполняются по схемам с однофазным питанием. Схемы таких выпрямителей, работающих на чисто активную нагрузку, показаны на рис. 10.

Определить электрические нагрузки на вентили в схеме и сделать выбор вентилей, определить основные параметры трансформатора, на котором в дальнейшем может быть расчет трансформатора (I_{1 ,} Е_{1 ,} I₂ , Е₂ , Р₁).

Основными исходными данными для расчета выпрямителей являются параметры нагрузки, для питания которой предназначен выпрямитель. Эти параметры задаются двумя величинами из следующих четырех:

U _d – среднее значение напряжения на нагрузке;

I_d – среднее значение тока нагрузки;

P_d – средняя мощность нагрузки;

R_d – сопротивление нагрузки.

Два других параметра определяются по заданным с помощью очевидных соотношений.

Дополнительными данными для расчета являются напряжение питающей сети U_c , температура окружающей среды t_окр , частота питающей сети f_c и др.

В ходе расчета учитывается неидеальность характеристик вентилей и трансформатора. Для вентилей принимается во внимание падение напряжения при протекании прямого тока, обратный ток считается пренебрежимо малым. Потери в трансформаторе учитываются введением в расчетные формулы величины сопротивления обмоток трансформатора.

Порядок расчета

1.Определяем параметры нагрузки:

а) ток нагрузки

I_d = ;

в) мощность нагрузки

Р_d = U_d* I_d .

2. Определяем основные параметры вентилей :

а) средний прямой ток, протекающий через вентили, для однотактной схемы

I_a = I_d .

Для двухтактной схемы со средней точкой и для мостовой схемы

I_a =

б) амплитуда обратного напряжения для однотактной схемы и схемы со средней точки

U_{обр m} = π *U_d .

Для мостовой схемы

U_{обр m} =

3.По найденным величинам I_a и U_{обр m} производим выбор вентиля.

4. Определяем основные параметры трансформатора:

а) суммарное активное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке

R_тр = R_d *  ,

где  – коэффициент, определяемый по графику (рис.11) как функция активной мощности трансформатора;

б) эквивалентное сопротивление вентиля в прямом включении

R_g = ,

где U₀ – падение напряжения на вентиле при прямом включении;

в) действующее значение э.д.с. вторичной обмотки с учетом падения напряжения на диоде и активном сопротивлении обмоток трансформатора для однополупериодной схемы

E₂ = 2.22 U_d + I_d(R_тр + R_g).

Для двухполупериодной схемы со средней точкой

E₂ = 1.11 U_d + I_d(R_тр + R_g),

Для мостовой схемы

E₂ = 1.11 U_d + I_d(R_тр + 2R_g);

г) коэффициент трансформации

n =

д) действующее значение тока вторичной обмотки для однополупериодной схемы

I₂ =

Для схемы со средней точкой

I₂ =

Для мостовой схемы

I₂ = 1.11 * I_d ;

е) действующее значение тока первичной обмотки для однополупериодной схемы

I₁ = 1.21 *

Для схемы со средней точкой и мостовой схемы

I₁ =

ж) типовая мощность трансформатора (без учета подмагничивания сердечника) для однополупериодной и мостовой схем

Р_Т = .

Для схемы со средней точкой

Р_Т =

з) типовая мощность трансформатора с учетом подмагничивания сердечника постоянной составляющей тока вторичной обмотки (только для однополупериодной схемы)

Р^¹_Т ≈ 1.1 * Р_Т