2. Розрахунок однофазного мостового випрямляча

Схема та часова діаграма роботи такого однофазного мостового випрямляча вказана на рисунку 3.2. Часова діаграма роботи така ж, як на рисунку 3.1б.

Рис.3.2. Схема однофазного мостового випрямляча

Основні дані різних видів однофазних випрямлячів приведено в таблиці 3.1

Таблиця 3.1

Схема випрямляча	А	Vобр.	Iср.	Im	V2x	I2
Двополуперіодна	1,6· r/Rн	≈3V0	I0/2	≈3,5I0	B·V0	D·I0/2
Мостова однофазна	1,6· r/Rн	≈1,5V0	I0/2	≈3,5I0	B·V0	D·I0/ √2

Згідно завданню:

• Вихідна напруга V_сс=V₀=45В;

• Вихідний струм І_сс=І_вих= І₀=2,9А.

Вибір випрямних діодів. Зворотна напруга визначається за виразом:

V_ЗВОР. ≥1,5·V₀; (3.1)

V_ЗВОР. ≥1,5·45 ≥67,5В ≥70В;

- Середнє значення випрямленого струму:

І_2СР = І₀/2 ; (3.2)

І_2СР = 2,9/2=1,45А=1,5А ;

Амплітудне значення випрямленого струму:

І₂ = 3,5·І₀ ; (3.3)

І₂ = 3,5·2,9=10,1А

За даними розрахунків визначаємо тип діодів по довідникам та визначаємо пряме падіння напруги цього діода - , яке використовуємо для подальших розрахунків.

Попереднє визначення діодів - діоди Д242А або Д214А (V_ЗВОР. = 100В; І_Д= 5А), для яких V_ПР=1В.

Розрахунок мостового випрямляча

Опір навантаження:

R_H = V₀/I₀; (3.4)

R_H = 45/2,9=15,5Ом

Опір обмоток трансформатору:

r_TР.=(0,05 – 0,08) · V₀; (3.5)

r_TР.=0,05 · 45=2,25 Ом

Опір діодів в прямому напрямку:

r_ПР.=V_ПР/(3·I_2CP); (3.6)

r_ПР. =1/(3·1,5)= 0,22 Ом

Активний опір фази трансформатора:

r= r_TР+2·r_ПР (3.7)

r= 2,25+2·0,22=2,69 Ом

Основної розрахунковий коефіцієнт А визначають по таблиці 3.2.

Таблиця 3.2

Схема випрямляча	А	Vобр.	Iср.	Im	V2x	I2
Однополуперіодна	3,2· r/Rн	≈3V0	I0	≈7I0	B·V0	D·I0
Двополуперіодна	1,6· r/Rн	≈3V0	I0/2	≈3,5I0	B·V0	D·I0/2
Мостова однофазна	1,6· r/Rн	≈1,5V0	I0/2	≈3,5I0	B·V0	D·I0/ √2

А= 1,6· r/R_н; (3.8)

А=1,6· 2,69/4,5=0,95

Розрахункові коефіцієнти В,D,F,H визначають по графікам на рисунку 3.3.

Рис.3.3. Графіки для визначення коефіцієнтів В,D,F,H.

1 – для однополуперіодної схеми; 2 – для всех інших схем випрямлячів.

При А=0,95 отримаємо: В=1,6; D=1,9; F=0,9; H=1150.

Ємність конденсатора С₀ на виході випрямляча:

C₀= H/(r·К_П0) (мкФ); (3.9)

C₀= 1150/(2,69·0,11)= 4275мкФ

Приймаємо: ємність фільтра -4700 мкФ, 63В

Уточнена зворотна напруга діодів:

V_ОБР. =1,4·В·V₀; (3.10)

V_ОБР. =1,4·1,6·45=101В

Уточнене середнє значення випрямленого струму:

(3.11)

Уточнене амплітудне значення випрямленого струму:

І_m = 0,5·F·І₀ ; (3.12)

І_m = 0,5·0,9·2,9=1,3А

Коефіцієнт трансформації при напрузі в мережі 220В:

К_тр=220/ V₂; (3.13)

К_тр=220/50=4,4;

Діюче значення струму в первинної обмотці буде дорівнювати:

І₁=1,11·І₀/К_ТР; (3.14)

І₁=1,11·2,9/4,4=0,73А;

Потужність первинної обмотки:

Р₁=V₁·I₁=К_ТР·V₂·I₁; (3.15)

Р₁=4,4·50·0,73=160 Вт

Потужність вторинної обмотки:

P₂=V₂·I₂; (3.16)

P₂=50·2,9=145 Вт;

Потужність трансформатора повинна бути не менш:

Р_тр=0,5·(Р₁+Р₂); (3.17)

Р_тр=0,5·(160+145)=152,5 Вт

Зворотна напруга випрямляючих діодів повинна бути не менш:

V_звор.≥3,14·V₀; (3.18)

V_звор.≥3,14·45=141,3В=150 В

За даними розрахунку визначаємо:

Трансформатор:

• Потужність 150 Вт;

• Первинна обмотка: І₁=0,73А; V₁=220 В;

• Вторинна обмотка: I₂=2,27А; V₂=50В= (2·25)В

Типи випрямних діодів з параметрами V_звор.≥150 В та I_Д ≥2,5А;

Розрахунковим значенням задовольняють випрямні діоди середньої потужності:

Д242Б або Д214Б (V_ЗВОР. = 100В; І_Д= 5А);

Д244Б або Д224Б (V_ЗВОР. = 50В; І_Д= 5А);

КД202А (V_ЗВОР. = 35В; І_Д= 5А);

КД202Б (V_ЗВОР. = 35В; І_Д= 3,5А).