Вступление

Нагрузка выпрямителей имеет активно-ёмкостной характер при использовании сглаживающих фильтров с ёмкостным входом. Работа выпрямителя в данном случае имеет специфический характер: он работает на противоэлектродвижущую силу.

При расчёте выпрямителя известны параметры нагрузки и сети питания. Неизвестными являются параметры элементов узлов, которые входят в него.

Теория выпрямителей сводится к разработке аналитических выражений, которые связывают известные параметры напряжения сети питания и нагрузку с неизвестными параметрами, которые характеризуют работу вентильной схемы. На основе этого делается выбор типа вентилей для конкретной схемы выпрямителя и расчёт его узлов.

Исходные данные:

U=250В;

I=0,12А;

K=1,5 %;

U=127,B;

f=50, Гц

Выполнение работы:

1. Зададим значение вспомогательных коэффициентов

B=0,99;D=2.12;F=6,88

Тогда амплитуда обратного напряжения: U=1,5U=1,5·250=375B.

Среднее и амплитудное значение тока: I=;

I= I·0.5F.

Значит, I==0,06 A;

I=0,06·0,5·6,88=0,412 A.

2. Габаритную мощность трансформатора определим:

S=UI·0.707BD;S=250·0,12·0,707·0,88·2,3=44,51BA.

По определённому значению габаритной мощности найдём максимальное значение индук-

ции Bдля стали марки Э360, обеспечивая выполнения условияS>42,92BA:

B=1.55 Тл дляS=40BA.

3. Выбираем тип вентилей по таблице. При этом необходимо обеспечить выполнение условий:

U >U;I>I;I=>I

В качестве вентилей выбираем кремниевые диоды типу КД205Д, которые имеют следую-

щие параметры:

U =400>300;

I=0.5A>0.06A;

I==·0.5=1.57A>1.29A;

U=1B.

4. Найдём сопротивление диода в открытом состоянии: r=;

r==2 Ом.

5. Найдём величину активного сопротивления обмоток трансформатора:

r=, гдеk=3.5,S=1.

r==119,2Ом.

6

. Находим индуктивность рассеивания обмоток трансформатора:

L=kS, где k=5·10.

L=5·10·1·=0.1Гн.

7. Определим угол φ, который характеризует отношение между индуктивным и активным сопротивлениями выпрямителя:

φ=arctg,

где rактивное сопротивление выпрямителя:r=r+nr, гдеn=2

r=119,2+2·2=123,2Ом;

φ=arctg=15,1˚.

8. Найдём величину основного рассчитываемого коэффициента:

A=, гдеm=2.

A==0.029.

9. По найденным значениям Aи углаφ, по графикам находим величины вспомогательных

коэффициентов

B=0.88;D=2.3;F=6.8;H=7,5·10³.

Зная величины коэффициентов B,D,F,Hможно найти уточнённые параметры транс-

форматора и вентиля, по которым проверим правильность выбора.

10. Действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора составляет:

U=BU;

U=0.88·250=220B.

11. Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора:

I=0.707DI;

I=0.707·2.3·0.12=0.195A.

12. Полная мощность вторичной обмотки трансформатора:

S=0.707BDIU;

S=0.707·0.88·2.3·0.12·250=42,92BA.

13. Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора: I=In,

где n=U/U- коэффициент трансформации трансформатора (U=U).

n==1.73;

I=0.195·1,73=0.338A.

14. Полная мощность первичной обмотки трансформатора: S=0.707BDIU=UI,

S=127·0.338=42,92BA.

15. Уточним полную мощность трансформатора:

S=;

S==42,92Вт≤40 Вт.

16. Уточним значение параметров диода:

U=1.41BU;

U=1.41·0.88·250=310,2<400 B;

I= I/2;

I=0.12/2=0.06<0.5 A;

I=0.5F I;

I=0.5·6.8·0.12=0,408A<1.57A.

Таким образом, тип диода выбран правильно.

17. Найдём величину ёмкости конденсатора фильтра:

C> ;

C==81,1мкФ.

Из таблицы выбираем конденсатор типа К50-18 ёмкостью 2200 мкФ на напряжение

U=160B>U=1.41·220=311,127B.

18. Построим нагрузочную характеристику выпрямителя U=f(I).

; =0.14 I.

U= Ucosθ; U= 45.6cosθ;

I,A	для φ=11˚	cosθ	U
0	0	1.38	250
0.07	0.0098	1.38	303,6
0.14	0.0196	0,88	193,6
0.21	0.0294	0,6	132
0.28	0.0392	0,54	118,8
0.35	0.049	0,41	103,2

Результаты расчёта нагрузочной

характеристики выпрямителя при U=250BиI=0.12A

Нагрузочная характеристика выпрямителя при U=250BиI=0.12A

Можно сделать вывод, что параметры рассчитываемого выпрямителя отвечают заданию, т.к. при I=0.12AимеемU=237,5 В, которое отличается от заданного значенияU=250 В на 5%. Это отвечает допустимой точности при инженерных расчётах (5%).

19. Найдём значение напряжения холостого хода выпрямителя:

U=U=U;

U=220·1,41=311,13B.

20. Величина тока короткого замыкания:

I=;I==2,52A.

21. Величина внутреннего сопротивления выпрямителя:

r=;r==509,39Ом.

22. Найдём величину к.п.д. выпрямителя:

;

где P- потери мощности в трансформаторе с к.п.д.=0.86;

P- потери мощности у одновременно работающих диодов:=2

Потери мощности в трансформаторе

P=S (1-);P=42,92(1-0.86) = 3,43BA.

Потери мощности в диодах P=IUn;P=0.06·1·2=0.12BA.

=

0.8941

Электрическая принципиальная схема рассчитанного выпрямителя

Расчёт использования интегральных стабилизаторов напряжения