электроника 1.1 идз 1 (вар 64)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВАХ

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 1

Вариант 64

по дисциплине:

Электроника 1.1

Исполнитель:
студент группы	5А38				15.03.2025
Руководитель:
преподаватель

Томск – 2025

Цель работы: провести анализ технического задания, выбрать принципиальную схему выпрямите ля, выпрямительные диоды, рассчитать сглаживающий фильтр, параметры питающего трансформатора, построить временные диаграммы для рассчитанного выпрямителя.

Данные необходимые для расчётов представлены в таблице 1.

Таблица 1. Исходные данные заданные по варианту

, В	, А		, В	, Гц
110	3	0,07	220	50	1

1. Анализ исходных данных и выбор принципиальной схемы

Определяем выходную мощность и сопротивление нагрузки:

Выбор схемы выпрямителя производят в зависимости от значения требуемой выходной мощности, выходного напряжения, коэффициента пульсаций, числа фаз. Критериями для выбора конкретного вида выпрямители служат достоинства и недостатки.

Однополупериодные выпрямители применяются в основном с выходной мощностью до 10 Вт и в тех случаях, когда допускается сравнительно высокий коэффициент пульсаций. В данном случае не подходит.

Двухполупериодные выпрямители со средней точкой применяются при напряжениях нагрузки до нескольких десятков вольт и выходной мощности до 50 Вт. В данном случае не подходит.

Мостовые выпрямители применяются наиболее часто. Их можно использовать при любом характере нагрузки (емкостная, индуктивная). Из-за повышенного падения напряжения на диодах, в результате чего её не рекомендуют применять при напряжениях нагрузки менее 5 В. Выбираем эту схему.

2. Расчёт параметров сглаживающего фильтра

Так как ток нагрузки составляет единицы ампер, применяем Г-образный LC-фильтр. Минимальное значение индуктивности фильтра:

где m – пульсность схемы, в нашем случае m=2, т.к. схема двухполупериодная; – круговая частота напряжения сети ( , рад/с.

Величину ёмкости найдем из выражения:

Рис. 1 – Проверка эффективной работы фильтра

Рис. 2 – Осциллограмма, при увеличенной в 2 раза L, и соответственно увеличенной С

Рис. 3 – Осциллограмма, при увеличенной в 4 раза L, и соответственно увеличенной С

При полученных значениях L и С фильтра условия эффективной работы фильтра выполняются, однако при моделировании получается «плохая» осциллограмма. Поэтому увеличиваем L в 4 раза. И заново определяем C фильтра.

Докажем эффективность работы формулами:

3. Выбор выпрямительных диодов

Для того, чтобы выбрать тип полупроводниковых диодов выпрямителя необходимо рассчитать с учётом характера нагрузки основные характеристики выпрямителя по формулам таблицы 2.:

• Значение максимального обратного напряжения, прикладываемого к силовым диодам при работе выпрямителя обратного типа;

• Максимальное значение прямого тока диодов.

В нашем случае нагрузка активно-индуктивная, потому что фильтр начинается с индуктивности.

Таблица 2. Параметры выпрямителя при работе на различную нагрузку

Максимальное обратное напряжение:

Максимальный прямой ток:

Выбираем по справочнику диод:

1N3881

Рис. 2 – Параметры диода 1N3881

4. Расчёт параметров трансформатора

Для расчета используем таблицу 3, в которой приведены соотношения для расчета параметров трансформаторов, работающих при различной нагрузке. Расчет проводим для активно-индуктивной нагрузки.

Действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора:

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора:

Минимальная требуемая мощность вторичной обмотки трансформатора:

Таблица 3. Параметры трансформаторов выпрямителей, работающих при различной нагрузке

5. Моделирование работы выпрямителя в программе Multisim

Рис. 3 – Схема для снятия осциллограммы напряжения на вторичной обмотке трансформатора

Рис. 4 – Осциллограмма напряжения на вторичной обмотке трансформатора

Рис. 5 – Схема для снятия осциллограммы напряжения после вентильной группы

Рис. 6 – Осциллограмма напряжения после вентильной группы

Рис. 7 – Схема для снятия осциллограммы напряжения на нагрузке

Рис. 8 – Осциллограмма напряжения на нагрузке

Список источников:

1. Глазачев А.В., Петрович В.П. Физические основы электроники: Учебное пособие / - Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2012. - 212 с.

2. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электри- ческих схем по ЕСКД: справочник. – М.: Изд-во стандартов, 1989. – 325 с.

3. Ровдо А.А. Полупроводниковые диоды и схемы с диодами. – М.: Лайт Лтд., 2000. – 288 с.

4. Диоды. Варикапы. Стабилитроны и стабисторы. Тиристоры. Оптоэлектронные приборы. – М.: Солон–Р, 2003. – 497 с