Електромонтажна навчальна практика Монтаж електронних пристроїв робота №7

Тема роботи:	Розрахунок, монтаж і випробування випрямляча.
Мета роботи:	Отримати навички розрахунку, вибору елементів, монтажу і випробування випрямляча.
Обладнання, матеріали, прилади:	Монтажний інструмент, макетна плата, діоди, конденсатори, резистори, трансформатор, прилад Ц4315, цифровий мультиметр, осцилограф ОМШ-3М.
Час роботи:	6 годин.

Теоретичні відомості

Для живлення електронних пристроїв використовують, як правило, постійний струм відповідної напруги. У якості джерела живлення для малогабаритної переносної електронної апаратури використовують гальванічні елементи, батареї гальванічних елементів, акумулятори і акумуляторні батареї.

Електронна апаратура мобільних засобів живиться від бортової мережі живлення. Стаціонарні електронні пристрої живлять від мережних блоків живлення, які в свою чергу підключають до мережі електропостачання 220/380 В. В електронній апаратурі використовують безперервні (неперервні) блоки живлення та імпульсні блоки живлення. Безперервний блок живлення складається із силового трансформатора, випрямляча і згладжуючого фільтра (рис.1).

Рис.1 – Структурна схема блока живлення

За допомогою силового трансформатора отримують необхідну напругу змінного струму, яка подається на випрямляч. Випрямляч перетворює змінний струм у пульсуючий. Згладжуючий фільтр згладжує пульсації струму. У тих випадках коли стабільність напруги мережі електропостачання не задовольняє вимогам живлення електронного пристрою у схему блока живлення вводять стабілізатор напруги.

Більш високі технічні показники роботи мають імпульсні блоки живлення (рис. 2) (менші габарити і вага, вищий к.к.д. та ін.).

Випрямленим і згладженим струмом живиться стабілізований імпульсний електронний генератор, навантаженням якого є імпульсний трансформатор. Генератор створює імпульси підвищеної частоти (30 кГц і вище). Струм який протікає по первинній обмотці імпульсного трансформатора в результаті взаємоіндукції індукує напруги у вторинних обмотках цього трансформатора. Напруга вторинних обмоток пропорційна кількості витків відповідних обмоток (кількість витків вторинних обмоток визначають в залежності від необхідних напруг на виході блоку живлення). Струм підвищеної частоти з вторинних обмоток імпульсного трансформатора випрямляється і згладжується випрямлячами із згладжуючими фільтрами. Якщо необхідно, на виході напругу додатково стабілізують, використовуючи схеми стабілізаторів напруги постійного струму.

Рис. 2 – Структурна схема імпульсного блока живлення

На практиці розрахувати випрямляч, вибрати діоди для нього і орієнтовно розрахувати ємність конденсатора згладжуючого фільтра можна користуючись такою методикою.

Метою розрахунку є вибір вентилів (діодів), визначення вторинної напруги і потужності силового трансформатора та параметрів елементів згладжуючого фільтра. Вихідними величинами є потужність споживача Р_d, напруга споживача U_d і струм споживача І_d, або тільки два із перерахованих параметрів. В останньому випадку третій параметр визначають користуючись формулою

.

Розрахунок виконують у слідкуючій послідовності:

1. Вибирають діоди за тривало допустимим струмом допустимою зворотною напругою.

   1. Порівнюючи струм споживача з допустимим струмом діода I _{доп ,} вибирають діоди.

Для однофазного однопівперіодного випрямляча повинна виконуватись умова

I_доп ≥ I_d.

Для двопівперіодної і мостової схем випрямлення умова вибору діодів

I_доп ≥ 0,5 I_d .

Для трифазних випрямлячів потрібно, щоб

I_доп ≥ I_d .

2. Вибирають діоди, враховуючи також зворотну напругу U_зв , яка діятиме на діод в непровідний період.

Так, для одно- і двопівперіодного випрямляча

U_зв = 3,14U_d ;

для мостового

U_зв = 1,57 U_d ;

для трифазного однопівперіодного

U_зв = 2,1U_d ;

трифазного двопівперіодного

U_зв = 1,04U_d .

2. Розраховують напругу вторинної обмотки трансформатора.

Напруга вторинної обмотки U₂ трансформатора залежить від схеми випрямляча. Так, для однопівперіодної схеми

U₂ = 2,22 U_d;

для двопівперіодної і мостової

U₂ = 1,11 U_d;

для трифазної однопівперіодної

U₂ = 0,9 U_d;

трифазної двопівперіодної

U₂ = 0,43 U_d .

3. Розраховують потужність силового трансформатора. Типова (габаритна) потужність трансформатора для однопівперіодної схеми

P_тр = 3,04 P_d;

для двопівперіодної схеми

Р_{тр =} 1,48 P_d;

для мостової

Р_{тр =} 1,23 P_d;

для трифазної однопівперіодної

Р_{тр =} 1,34 P_d.

Для засвоєння методики розрахунку випрямляча розглянемо приклад.

Приклад 1. Однопівперіодний випрямляч повинен живити постійним струмом споживач потужністю P_d = 20Вт при напрузі U_d = 100В. Виконати розрахунок і накреслити схему випрямляча.