Пример 5. Расчет мостового выпрямителя с емкостным фильтром

Принципиальная электрическая схема выпрямителя емкости и фильтра приведена на рис.8.

Рис.8. Принципиальная электрическая схема выпрямителя c емкостным фильтром

Нелинейный режим работы выпрямителя обусловлен как резкой нелинейностью самих диодов, так и отпиранием их в течение небольшой части периода входного синусоидального напряжения.

Исходные данные для расчета:

- общее сопротивление нагрузки мостового выпрямителя с фильтром, Ом;

–суммарное сопротивление диодов и вторичной обмотки трансформатора, Ом;

- частота питающей сети, = 50 Гц;

p - число фаз выпрямителя, p=2;

- коэффициент пульсаций на выходе фильтра;

- средневыпрямленное значение выходного напряжения,=;

– номинальное значение напряжения на входе непрерывного стабилизатора;

– напряжение на входе импульсного стабилизатора;

- средневыпрямленное значение выходного тока (ток стабилизатора от выпрямителя с фильтром), А.

Расчет

1. Находим угол отсечки , характеризующий ту часть периода, в течение которой отпираются диоды.

Угол отсечки находим на решения трансцендентного уравнения

где

где - прямое сопротивление диодов, выбирается из ВАХ диода по известному току,

- сопротивление обмотки трансформатора, рассчитываемое исходя из длины и сечения провода вторичной обмотки.

Поскольку на данном этапе неизвестны диоды, их токи, параметры обмотки, то в первом приближении можно принять:

По окончанию расчета выпрямителя и трансформатора необходимо уточнить . Если при этом коэффициентбудет отличаться более чем на 10%, то необходимо повторить данный расчет с уточненным.

2. Вычисляем коэффициенты:

3. Находим напряжение вторичной обмотка силового трансформатора, пиковое значение тока вентилей (диодов), средневыпрямленное значение тока вентилей, действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора, обратное напряжение диода:

По значениямвыбираем из справочника [18] соответствующие типы диодовVD1…VD4.

4. Определяем емкость конденсатора фильтра

При выполнении расчета выпрямителя с емкостным фильтром нa компьютерепогрешность вычислений можно принять.

Пример 6. Расчет мостового выпрямителя с индуктивно-емкостным фильтром

Принципиальная электрическая схема мостового выпрямителя приведена на рис. 9.

Исходные данные для расчета:

- коэффициент пульсаций на выходе выпрямителя, %;

- коэффициент пульсаций на выходе фильтра

- частота питающей сети, =50 Гц;

– число фаз выпрямления (для однофазной мостовой схемы выпрямителя = 2).

Рис. 9. Принципиальная электрическая схема мостового выпрямителя

Расчет

1. Определяем коэффициент сглаживания фильтра

Для мостового выпрямителя =67%.

Коэффициент пульсаций на выходе фильтра выбираем =2%,что определяется требованиями аппаратуры и задается из ряда, приведенного в [6].

Если< 50, то выбираем однозвенный фильтр. Если≥ 50, то выбирается многозвенный фильтр.

2.Вычисляем произведение

при =50 Гц данное выражение примет вид

3. Величины иобычно выбирают такими, чтобы реактивное сопротивление дросселя было заведомо больше реактивного сопротивления конденсатора, т.е. чтобы выполнялось неравенство

Для полученного значения индуктивности выбираем стандартный дроссель с индуктивностью, близкой к расчетной, или наматывается на сердечник самостоятельно.

4. Индуктивность дросселя фильтра может быть рассчитана по формуле

где

5. Зная значение , вычисляем значениепо формуле

затем проверяем, чтобы условие выполнялось.

Выбираем дроссель из каталога или наматываем его самостоятельно на магнитопроводе.

Диаметр провода обмотки дросселя можно посчитать по приближенной формуле

, мм.

Из справочника [9] или приложения 3 выбираем стандартный тип конденсаторов.

6. Вычисляем переменное напряжение (действующее значение) вторичной обмотки трансформатора

,

где – входное номинальное напряжение непрерывного стабилизатора.

Для импульсного стабилизатора этот параметр обозначается как .

7. Переменный ток (действующее значение) вторичной обмотки трансформатора находим по формуле

.

8. Определяем значение переменного тока первичной обмотки трансформатора

1,8∙ ,

где – номинальное значение сетевого напряжения,