Варианты заданий по расчету выпрямительных схем

Вари-ант	U0, B	I0, A	I0 max, A	I0 min, A	P0 , BA	U1, B	fc, Гц	max	min	kп	Схема
0	24	0,5	0,6	0,4	12	220	50	0,1	0,1	0,05	рис. 4.11,б
1	6	1,0	1,1	1,9	6	127	50	0,05	0,1	0,06	рис. 4.11,а
2	12	0,8	0,9	0,75	9,6	220	50	0,05	0,05	0,03	рис. 4.11,б
3	27	0,4	0,45	0,35	10,8	127	50	0,06	0,03	0,1	рис. 4.11,а
4	40	0,5	0,6	0,4	20	220	50	0,1	0,1	0,05	рис. 4.11,б
5	80	0,05	0,055	0,04	4	127	50	0,05	0,1	0,06	рис. 4.11,в
6	15	0,4	0,5	0,35	6	220	50	0,05	0,05	0,03	рис. 4.11,а
7	30	0,6	0,7	0,55	18	127	50	0,06	0,03	0,1	рис. 4.11,б
8	48	0,5	0,6	0,4	24	220	50	0,1	0,1	0,05	рис. 4.11,а
9	60	0,1	0,15	0,09	6	127	50	0,05	0,05	0,03	рис. 4.11,в
10	12,6	1,0	1,1	0,95	12,6	220	50	0,06	0,03	0,02	рис. 4.11,б

Рис. 4. Зависимости амплитуды магнитной индукции (а), КПД (б) и плотности тока в обмотках (в) от мощности трансформатора

Пример расчета выпрямительной схемы

Вариант 0

Рассчитаем схему выпрямителя, изображенную на рис. 5.

Исходные данные: U₀ = 24 B;

P₀ = 12 Вт;

I₀ = 0,5 А;

f_c = 50 Гц;

_max = 0,1;

k_п = 0,05.

Рис.5. Мостовая схема выпрямителя

ПОРЯДОК РАСЧЕТА

1. Схема, изображенная на рис. 5, является мостовой.

2. Для мостовой схемы В = 1 и D = 2,15. По табл. 1 определяем:

Iпрср = 0,5I0 = 0,50,5 = 0,25 (А);
Iпр = DI0 = 0,52,15 = 1,075 (А);

U_oбр = U_{o max}  1,41 = 26,41,41 = 37,2 (В),

где U_{o max} — максимальное значение выпрямленного напряжения, вычисляем по формуле

U_{o max} = U_o(1 + _max) = 24(1 + 0,1) = 26,4 (В).

3. По таблице 2 выбираем выпрямительный диод, удовлетворящий следующим требованиям:

Uoбр max > Uoбр = 37,2 (В),

Iпрср max > Iпрср = 0,25 (А),

1,57 Iпрср max > Iпр = 1,07 (А).

Этим параметрам соответствует диод Д229Ж, у которого U_{oбр max} = 100 В; I_{прср max} = 0,7 А; 1,57 I_{прср max} = 1,90 А.

4. По табл. 2 находим U_пр = 1 (В), тогда сопротивление вентиля в прямом направлении

r_пр = U_пр / I_{прср max} = 1/ 0,7 = 1,4 (Ом).

5. Определяем активное сопротивление обмоток трансформатора

,

для мостовой схемы к_г = 3,5, частота питающего напряжения f_c = 50 Гц.

По рис. 4. определяем, что мощности трансформатора 12 Вт соответствует амплитуда магнитной индукции В_m = 1,12 Тл. Для броневого сердечника  = 1.

Тогда

4,4 (Ом).

6. Индуктивность рассеяния обмоток трансформатора определяем по формуле:

.

Для мостовой схемы к_L = 510^-3. Так как вторичная обмотка наматывается после первичной, то р = 2.

Тогда

2,910^-3 (Гн).

7. Определяем активное сопротивление фазы выпрямителя. По

таблице 1 находим:

r = r_тр + 2r_пр = 4,4 + 21,4  7,2 (Ом).

Тогда угол , характеризующий соотношение между индуктивным и активным сопротивлением фазы выпрямителя,

 = arctg[(2f_cL_s) / r] = arctg[(2502,910^-3) / 7,2] = arctg0,126  7,2 (⁰).

8. Далее находим основной расчетный коэффициент

А = I₀r / (mU₀),

где m — число фаз выпрямителя (для мостовой схемы m = 2);

А = 0,57,2 / (224) = 0,24.

9. По найденному значению А = 0,24 и углу  = 7,2⁰ определяем вспомогательные коэффициенты В, D, F и Н из рис. 2 и рис. 3:

В = 1,03; D = 2,14; F = 5,9; Н = 375.

10. Зная коэффициенты В, D и F, находим по табл. 1 необходимые параметры трансформатора и вентиля:

U₂ = U₀B = 241,03 = 24,7 (В);

I₂ = 0,707DI₀ = 0,7072,140,5 = 0,75 (A);

S₂ = 0,707BDР₀ = 0,7071,032,1412 = 18,7 (ВА);

S₁ = 0,707BDР₀ = 0,7071,032,1412 = 18,7 (ВА);

Р_габ = 0,707BDР₀ = 0,7071,032,1412 = 18,7 (ВА);

U_обр = 1,41 BU₀ = 1,411,0324= 34,8 (В);

I_прср = 0,5I₀ = 0,50,5 = 0,25 (A);

I_прср = DI₀ = 2,140,5 = 1,07 (A);

I_прm = 0,5FI₀ = 0,55,90,5 = 1,47 (A).

По уточненным значениям U_обр, I_прср, I_пр проверяем правильность выбора вентилей:

Uoбр max = 100 В > Uoбр = 34,8 В;

Iпрср max = 0,7 А > Iпр.ср = 0,25 А;

1,57 Iпрср max = 1,1 А > Iпр = 1,07 А.

11. Величину емкости, нагружающей выпрямитель, находим по формуле

С1 = 100Н / (r к_п) = 100375 / (7,25)  1000 (мкф).

12. Напряжение холостого хода выпрямителя равно

= (В).

13. Наибольшее выпрямленное напряжение на выходе выпрямителя определяем при максимальном напряжении

U_{oxx max} = U_oxx(1 + _max) = 35(1 + 0,1)  38,5 (В).

14. Таким образом, емкость конденсатора С1 дожна быть не менее 1000 мкф, а номинальное напряжение не менее 38,5 В. Например, электролитический конденсатор К50-35 1000 мкФ63 В  10%.

15. Находим КПД выпрямителя, для этого необходимо определить:

- потери мощности в вентилях:

Р_в = I_пр U_пр4 = 1,0714 = 4,28 (Вт);

- потери мощности в трансформаторе:

P_тр = P_габ (1 — _тр) = 18,7(1 – 0,8) = 3,74 (Вт).

Тогда КПД выпрямителя:

 = Р₀ / (P₀ + P_тр + P_в) = 12 / (12 + 3,74 + 4,28) = 0,6.

Воронежский институт МВД России

Кафедра радиоэлектронных устройств