2 Расчёт полупроводниковых выпрямителей
2.1 Расчёт однофазного однополупериодного выпрямителя
Задача № 1. Рассчитать параметры однофазного однополупериодного выпрямителя, работающего на активную нагрузку. В состав выпрямителя входят идеальный трансформатор и диоды. Величины действующего значения напряжения питающей сети U1, среднего значения выпрямленного напряжения Uн.ср и среднего значения выпрямленного тока Iн.ср указаны в таблице 3.1. Частота питающего напряжения для всех вариантов fс равна 50 Гц.
При решении задачи требуется:
1. Изобразить схему
выпрямления и графики временных диаграмм
вторичного напряжения трансформатора
U2(t), напряжения нагрузки
Uн(t), тока нагрузки
выпрямителя.
2. Определить расчётные параметры трансформатора: действующие значения токов I1, I2 и напряжение U в первичной и вторичной обмотках трансформатора, коэффициент трансформации n, типовую мощность трансформатора Sтр.
3. Определить расчётные параметры, диодов выпрямителя: величины действующего Iпр и среднего Iпр.ср значений выпрямленного тока, проходящего через каждый вентиль в прямом направлении; амплитуду обратного напряжения Uoбр.max, приложенного к вентилю в непроводящий период.
4. Подобрать из таблицы 6 наиболее подходящий к расчётным параметрам тип полупроводниковых диодов.
Таблица 1 – Исходные данные личных вариантов для задачи № 1
№ личного варианта |
Исходные данные |
№ личного варианта |
Исходные данные |
||||
U1 |
Uн.ср |
Iн.ср |
U1 |
Uн.ср |
Iн.ср |
||
1 |
127 |
5 |
1 |
16 |
380 |
32 |
0,6 |
2 |
127 |
12 |
1,5 |
17 |
380 |
110 |
0,3 |
3 |
127 |
15 |
2 |
18 |
380 |
230 |
0,1 |
4 |
127 |
24 |
1,5 |
19 |
220 |
115 |
0,2 |
5 |
127 |
32 |
1 |
20 |
220 |
9 |
2,5 |
6 |
127 |
110 |
0,25 |
21 |
220 |
16 |
2 |
7 |
220 |
5 |
1,5 |
22 |
220 |
20 |
1 |
8 |
220 |
12 |
2 |
23 |
220 |
30 |
0,75 |
9 |
220 |
15 |
1,5 |
24 |
220 |
36 |
0,5 |
10 |
220 |
24 |
1,2 |
25 |
127 |
115 |
0,2 |
11 |
220 |
32 |
0,8 |
26 |
127 |
9 |
2 |
12 |
220 |
110 |
0,2 |
27 |
127 |
16 |
1,5 |
13 |
380 |
12 |
2 |
28 |
127 |
20 |
1,2 |
14 |
380 |
15 |
1,5 |
29 |
127 |
30 |
1 |
15 |
380 |
24 |
1 |
30 |
127 |
36 |
0,4 |
Решение задачи № 1
Задача решается при следующих исходных данных:
U1 = 220 В; Uн.ср = 12,6 В; Iн.ср = 0,2 А.
1. Расчёт параметров трансформатора для однополупериодного выпрямителя [1].
По формуле (9.1) [1] находим
В. (9)
Тогда по определению коэффициента трансформации его значение
.
(10)
Ток является током вторичной обмотки трансформатора:
.
(11)
Поэтому действующее значение этого тока
А (12)
В идеальном трансформаторе токи связаны через коэффициент трансформации:
А.
(13)
По определению типовая мощность трансформатора
Вт. (14)
Таким образом, расчётные параметры трансформатора, по которым он проектируется или выбирается из электротехнических каталогов, следующие:
U1 = 220 В; I1 = 0,41 A U2 = 27,97 B; I2 = 0,314 А;
n = 7,865; Sтр = 8,905 Вт. (15)
2. Определение параметров диода.
Из схемы выпрямителя и описания её работы [1, c.227] следует, что
А;
(16)
В. (17)
В соответствии с данными таблицы 6 выбор останавливаем на диоде Д226Д, для которого
В >
В;
А >
А более чем на 30 %.