8. Примеры задач по выпрямителям с решениями

Пример 3.9.1

Исходные данные: Потери в полупроводниковом приборе (вентиле) составляют 12ватт. Учитывая трёхэлементную тепловую модель (полупроводник– корпус – радиатор –среда ), тепловые сопротивления переходов равны: полупроводник – корпус R_п-к= 0,1 ⁰С/Вт, корпус – радиатор R_к-р= 2⁰С/Вт, радиатор – среда R_р-с= 3,5⁰С/Вт и температура окружающей среды t_ОС=20 ⁰С.

Определите температуру полупроводника (t_П).

Решение. Температура полупроводника определяется выражением (3.6):

Пример 3.9.2

Исходные данные: Вентиль работает в однополупериодной схеме выпрямления при гармоническом напряжении и активной нагрузке. Максимальное значение тока I_{a m} = 45А, U_Д= 0,8 В, r_д.=1,5 ∙10^-3 Ом. Для трёхэлементной тепловой модели вентиля (полупроводник– корпус – радиатор –среда ), тепловые сопротивления переходов составляют: R_п-к= 0,15 ⁰С/Вт, R_к-р=1,8⁰С/Вт, R_р-с= 2,5⁰С/Вт, температура окружающей среды t_ОС=20 ⁰С.

Определите температуру полупроводника (t_П).

Решение. Потери мощности в диоде P_Т равны:

Температура перегрева и перехода полупроводника соответственно:

Пример 3.9.3

Исходные данные: На рисунке 3.51 представлены эпюры выходного напряжения Ud различных неуправляемых выпрямителей.

Рисунок 3.51– Временные зависимости выпрямленного напряжения

Определите среднее значение напряжения (постоянную составляющую) u0.

Решение. Среднее значение напряжения равны:

для рисунка 3.51а :

для рисунка 3.51б : ,

для рисунка 3.51в :

Пример 3.9.4

Исходные данные: Параметры схемы замещения трёхфазного мостового выпрямителя следующие: U_0xx = 74 В; R_внут.=0,62 Ом; U_D. =1,3 В. Нестабильность напряжения сети N₁= ±0,1.

Определите среднее значение напряжения на выходе с учётом нестабильности входного напряжения для граничных значений тока нагрузки I_0min= =5А; I_0max= 20А. Постройте семейство внешних характеристик.

Решение. Из уравнения для внешней характеристики (см. разд. 1.5.4) рассчитаем значения напряжений в крайних точках а…е (рис.3.52), если число вентилей одновременно проводящих ток в мостовой схеме N_Д =2.

Рисунок 3.52– Семейство внешних характеристик

Пример 3.9.5

Исходные данные: Имеется трёхфазный мостовой выпрямитель с выходными параметрами U₀ = 24В, I₀ = 16А.

Определите величины U₂ , U_m(1) , I₂ , I_а , U_обр , P_Т а также U_0ХХ и U_2ХХ , если внутреннее сопротивление выпрямителя R_ВН =1,2 Ом, а пороговое напряжение вентиля U_D =0,9 В.

Решение. Используя основные расчётные соотношения таблицы 3.1 [31], найдём параметры выпрямительного устройства.

Таблица 3.1 – Основные соотношения в схеме выпрямления

Схема\параметр	p	U2/U0	UОБР/U0	I2/I0	Iа/I0	Um(1)/U0	PТ/P0
Трёхфазный мост (звезда – звезда)	6	0,43	1,05	0,82	0,58	0,057	1,05

Получаем ,

,

,

,

,

.