
Расчет однофазных неуправляемых выпрямителей (1)
.pdfЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе была рассмотрена методика расчета однофазных неуправляемых выпрямителей, работающих на нагрузку активного, индуктивного и емкостного характера, а также методика расчета пассивных сглаживающих фильтров, используемых в выпрямителях.
При этом, в качестве исходного параметра задавалось конкретное значение первичного напряжения с действующем значением U1. При расчете реальных выпрямителей, используемых для питания различных электронных устройств, часто приходится учитывать еще и нестабильность первичного питающего напряжения. В этом случае, расчет ведется точно по такой же методике, как и изложенная в настоящем пособии, но при этом еще необходимо дополнительно проводить проверку на допустимость использования выбранных компонентов при самых неблагоприятных условиях. Неблагоприятными условиями будут две крайних ситуации: максимальное входное напряжение и минимальное сопротивление нагрузки, и минимальное входное напряжение, и максимальное сопротивление нагрузки. При этом необходимо проверить используемые компоненты по предельно допустимым электрическим параметрам. Все компоненты выпрямителя должны выдерживать оба этих режима.
61
Задание на расчетную работу
Необходимо рассчитать выпрямитель по следующим исходным параметрам: Форма питающего напряжения – синусоидальный сигнал с действующим значением U1=220 В, и частотой fс=50 Гц. Остальные требования задания
приведены в Таблице 5.1 в соответствии с вариантами.
Требуется рассчитать выпрямитель, т.е. выбрать и обосновать выбор всех элементов выпрямителя, а именно:
-трансформатор;
-диоды вентильного блока;
-элементы сглаживающего фильтра.
Схему сглаживающего фильтра необходимо выбрать самостоятельно. В отчете необходимо привести:
-принципиальную схему выпрямителя;
-графики, поясняющие его работу;
-все используемые расчетные соотношения;
-указать типы всех элементов выпрямителя.
Таблица 1 - Варианты заданий по расчетной работе
№ |
Сопротивление |
Среднее |
Допустимая |
Коэффициент |
Схема выпрямителя |
|
варианта |
нагрузки Rн, |
напряжение |
погрешность |
пульсаций по |
|
|
|
Ом |
на нагрузке |
напряжения |
первой |
|
|
|
|
Ud, В |
Ud – ∆Uн, ±% |
гармонике |
|
|
|
|
|
|
напряжения |
|
|
|
|
|
|
нагрузки kп1н |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
1 |
100 |
3 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
2 |
110 |
4 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
3 |
120 |
5 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
4 |
130 |
6 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
5 |
140 |
7 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
6 |
150 |
8 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
62
Продолжение таблицы 1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
7 |
160 |
9 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
8 |
170 |
10 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
9 |
180 |
11 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
10 |
190 |
12 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
11 |
200 |
13 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
12 |
195 |
14 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
13 |
185 |
15 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
14 |
175 |
14 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
15 |
165 |
13 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
|
16 |
155 |
12 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
|
17 |
145 |
11 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
|
18 |
135 |
10 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
|
19 |
125 |
9 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
63
Продолжение таблицы 1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
20 |
115 |
8 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
21 |
105 |
7 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
22 |
95 |
6 |
10 |
0,05 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
23 |
85 |
5 |
10 |
0,05 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
24 |
75 |
4 |
10 |
0,05 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
25 |
65 |
3 |
10 |
0,05 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
26 |
55 |
4 |
10 |
0,05 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
27 |
50 |
5 |
10 |
0,05 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
28 |
40 |
6 |
10 |
0,05 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
29 |
35 |
7 |
10 |
0,05 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
30 |
40 |
8 |
10 |
0,05 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
31 |
45 |
9 |
10 |
0,05 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
32 |
50 |
10 |
10 |
0,05 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
33 |
55 |
11 |
10 |
0,05 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
64
Продолжение таблицы 1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
34 |
60 |
12 |
10 |
0,05 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
35 |
65 |
13 |
10 |
0,05 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
36 |
70 |
14 |
10 |
0,05 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
37 |
75 |
15 |
10 |
0,05 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
38 |
80 |
14 |
10 |
0,05 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
39 |
85 |
13 |
10 |
0,05 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
40 |
90 |
12 |
10 |
0,05 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
41 |
95 |
11 |
10 |
0,05 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
42 |
100 |
10 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
43 |
105 |
9 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
44 |
110 |
8 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
45 |
115 |
7 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
46 |
120 |
6 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
47 |
125 |
5 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
65
Продолжение таблицы 1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
48 |
130 |
4 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
49 |
135 |
3 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
50 |
140 |
4 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
51 |
145 |
5 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
52 |
150 |
6 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
53 |
155 |
7 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
54 |
160 |
8 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
55 |
165 |
9 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
56 |
170 |
10 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
57 |
175 |
11 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
58 |
180 |
12 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
59 |
185 |
13 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
60 |
190 |
14 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
61 |
200 |
15 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
66
Продолжение таблицы 1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
62 |
205 |
14 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
63 |
210 |
13 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
64 |
215 |
12 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
65 |
220 |
11 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
66 |
225 |
10 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
67 |
230 |
9 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
68 |
235 |
8 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
69 |
240 |
7 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
70 |
245 |
6 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
71 |
250 |
5 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
72 |
255 |
4 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
73 |
260 |
3 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
74 |
265 |
4 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
75 |
270 |
5 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
67

Продолжение таблицы 1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
|
76 |
275 |
6 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
|
77 |
280 |
7 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
78 |
285 |
8 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
|
79 |
290 |
9 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
|
80 |
295 |
10 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
81 |
300 |
11 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
|
82 |
280 |
12 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
|
83 |
270 |
13 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
84 |
260 |
14 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
|
85 |
250 |
15 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
|
86 |
240 |
14 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
87 |
230 |
13 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
|
88 |
220 |
12 |
6 |
0,01 |
однотактный |
|
|
|
|
|
|
|
однополупериодный |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
с |
|
|
|
|
|
|
выводом |
средней |
|
89 |
210 |
11 |
6 |
0,01 |
точки |
|
|
|
|
|
|
|
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
|
Однофазный |
|
|
90 |
200 |
10 |
6 |
0,01 |
мостовой |
|
68
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник /Г.С. Найвельт, К.Б. Мазель, Ч.И. Хусаинов и др., Под ред. Г.С. Найвельта. – М.: Радио и связь, 1985г. – 576 с.
2.В.Е. Китаев и др. Расчет источников электропитания устройств связи: Учебное пособие для вузов / В.Е.Китаев, А.А.Бокуняев, М.Ф.Колканов; Под ред. А.А.Бокуняева. – М.: Радио и связь, 1993г. – 232 с.
3.Электропитание устройств связи: Учебник для вузов / А.А. Бокуняев, В.М. Букшуев, А.С. Жерненко и др. – М.: Радио и связь, 1998г. – 328с.
4.В.Г. Костиков, Е.М. Парфенов. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование. М.: Радио и связь, 1998г. – 356с.
5.Справочник по полупроводниковым приборам и их аналогам. Под общей редакцией А.М. Пыжевского. Издательство АО «Роби», Москва, 1992. – 318с.
6.Г.С. Векслер. Электропитание спецаппаратуры. Киев. Издательское объединение «Вища школа», 1975, 376 с.
7.Малогабаритные трансформаторы и дроссели: Справочник / И.Н. Сидоров, В.В. Мукосеев, А.А. Христинин. – М.: Радио и связь, 1985.
8.И.Н. Сидоров, М.Ф. Биннатов, Л.Г. Шведова. Индуктивные элементы радиоэлектронной аппаратуры: Справочник. – М.: Радио и связь, 1992. – 288 с.
9.Справочная книга радиолюбителя – конструктора: В 2-х книгах. Кн. 2 / Р.Г. Варламов, В.Я. Замятин, Л.М. Капчинский и др.; Под ред. Н.И. Чистякова. – 2-е изд., исправ. и доп. – М.: Радио и связь, 1993. – 336 л.
69

Приложение 1
Трансформаторы питания типа ТПП.
Эти трансформаторы используются для питания полупроводниковой аппаратуры от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 127 и 220 В. Основные параметры трансформаторов серии ТПП приведены в Таблице 1.
В Таблице 1 даны номинальные значения напряжений и токов вторичных обмоток. Здесь трансформаторы собраны в группы одинаковой мощности. В заголовке группы даны тип сердечника, на котором собраны трансформаторы группы, габаритная мощность (Pг) и действующее значение тока (I1, в амперах) первичной обмотки: в числителе — при питании от сети 127 В, в знаменателе — 220 В.
Электрические схемы трансформаторов ТПП приведены на рисунках 1– 3. На рисунке 1 — приведена схема трансформаторов ТПП48, ТПП67 и
ТПП88, допускающих включение в сеть с напряжением как 127 В, так и 220 В. В первом случае необходимо соединить выводы 1 и 6, 4 и 9, при этом первичные обмотки 1-4 и 6-9 соединяются параллельно, подать напряжение 127 В на выводы 1 и 4. Во втором случае — соединить выводы 2 и 6, а напряжение 220 В подать на выводы 1 и 8.
На рисунке 2 — приведена схема трансформаторов броневой конструкции ТПП201 – ТПП289 (выполнены на сердечниках ШЛ и ШЛМ), допускающих включение в сеть с напряжением как 127 В, так и 220 В. В первом случае необходимо соединить выводы 1 и 6, 4 и 9, при этом первичные обмотки 1-4 и 6-9 соединяются параллельно, подать напряжение 127 В на выводы 1 и 4. Во втором случае — соединить выводы 3 и 7, а напряжение 220 В подать на выводы 2 и 9.
На рисунке 3 — приведена схема броневых трансформаторов, рассчитанных на подключение к сети напряжением только 220 В. Это напряжение подается на выводы 2 и 9.
Напряжения на отводах первичных обмоток трансформаторов ТПП201 – ТПП289 на 127/220 В составляют:
-между выводами 1 и 2,6 и 7 — 7В;
-между выводами 2 и 3, 7 и 8 — 100В;
-между выводами 3 и 4,8 и 9 — 20 В;
-между выводами 4 и 5, 9 и 10 — 11 В. Для трансформаторов ТПП48, ТПП67 и ТПП88:
-между выводами 1 и 2, 6 и 7 — 100В;
-между выводами 1 и 3, 6 и 8 — 120В;
-между выводами 1 и 4, 6 и 9 — 127В;
-между выводами 1 и 5, 6 и 10 — 134В.
70