Задача 11. Расчет неуправляемого однофазного выпрямителя

В таблице приведены схемы однофазных выпрямителей для резистивного приемника с С или L-фильтром. Здесь же приведены исходные данные для расчета:

U_о.ном. , I_о.ном - номинальные средаие значения выпрямленных напряжения и тока,

K_{пул.доп.} - допустимый коэффициент пульсаций выпрямленного напря­жения в номинальном режиме.

ЗАДАНИЕ

1. Начертить схему выпрямителя в соответствии с вариантом.

2. Построить для выпрямителя без фильтра кривую напряжения на выходе выпрямителя U_в(t), определить коэффициент пульсаций K_пул и частоту пульсаций f_пул.

3. Для выпрямителя с фильтром построить две кривые напряжения U_в(t): при холостом ходе и при номинальной нагрузке.

4. Рассчитать емкость С- или индуктивность L -фильтра.

5. Выбрать диоды, определить напряжение вторичной обмотки трансформатора U_2.

Частота питающей сети f = 50 Гц.

№ вар	Схема	Uо,ном , В	Iо,ном, А	Kпул.доп	№вар	Схема	Uо,ном , В	Iо,ном, А	Kпул.доп
1	а	6	1	0,30,3	16	а	60	5	0,3
2	б	6	1	0,3	17	б	60	5	0,3
3	в	6	1	0,3	18	в	60	5	0,3
4	а	12	2	0,15	19	а	115	1	0,08
5	б	12	2	0,15	20	б	115	1	0,08
6	в	12	2	0,15	21	в	115	1	0,08
7	а	24	4	0,1	22	а	230	2	0,15
8	б	24	4	0,1	23	б	230	2	0,15
9	в	24	4	0,1	24	в	230	2	0,15
10	а	36	5	0,1	25	а	150	4	0,1
11	б	36	5	0,1	26	б	150	4	0,1
12	в	36	5	0,1	27	в	150	4	0,1
13	а	48	10	0,15	28	а	230	10	0,08
14	б	48	10	0,15	29	б	230	10	0,08
15	в	48	10	0,15	30	в	230	10	0,08

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

1. Данные, необходимые для построения кривой выпрямленного напряжения u_в(t), без учета фильтра можно найти в лекции или учебнике. Построение выполнить в масштабе, обозначить уровни, соответствующие значениям среднего U₀, максимального U_сmax,действующего U_R напряжений. Величину K_пул определить из графика U_в(t) по формуле K_пул = (U_Вmax – U_Вmin )/2 U_0.

Как будет видно из графика, U_Вmax равно амплитуде напряжения вторичной обмотки обмотки трансформатора U_2m, а U_Вmin для однофазных схем равно нулю. Частота пульсаций f_пул равна f или 2f.

2. В выпрямителе с фильтром (L или С) формы кривых u_В(t) при холостом ходе и в номинальном режиме различны. Поэтому следу­ет построить два графика, при любом фильтре в номинальном режиме напряжение на выходе выпрямителя изменяется в пределах от U_min.ном до U_max.ном.

U_min.ном = U₀(1 - K_{пул.доп})

U_mах.ном = U₀(1 + K_{пул.доп})

2.1. В выпрямителе с емкостным фильтром (схема "а") конденсатор Сф к моменту времени t1 (рис. 1) заряжается до амплитудного значения напряжения

вторичной обмотки транс­форматора u_c = U_2m. В следующие моменты време­ни u_с < u_с. Диод VD1 будет закрыт, т.к. имеет место обратное смещение p-n перехода. При включенном приемни­ке, например, в номинальном режиме. конденсатор в интервале време­ни Δt₁ будет разряжаться через приемник и его напряжение и_c = и_в будет уменьшаться. При появлении следующей положительной полувол­ны напряжения, к моменту времени Δt₂ и₂ > и_с откры­вается и в интервале времени Δt₂ конденсатор снова заряжается до U_2m.

В режиме холостого хода приемник отключен. Конденсатор не заряжается, график и_в(t)будет иметь вид прямой линии и_в = и_с = U_max,x.x = U_min.x.x = U_2m.

Рис. 1