Здавалка
Главная | Обратная связь

Методичні вказівки до виконання розрахунку



Випрямлячі являють собою електронні пристрої, що перетворюють електричну енергію змінного струму в енергію постійного струму. Вони знаходять широке застосування як джерела постійної напруги для живлення електронних пристроїв, схем керування електроприводів, пристроїв автоматичного керування.

Основні елементи випрямляча (рис. 5.1): трансформатор, вентиль (напівпровідниковий діод), згладжуючий фільтр.

Трансформатор перетворює напруга U1 мережі змінного струму у напругу U2, яку необхідно одержати на вході у випрямляч. Крім того трансформатор електрично відокремлює приймачі від мережі, тим самим підвищує рівень електробезпеки.

Вентиль (напівпровідниковий діод) перетворює енергію змінного струму в енергію постійного струму. Напівпровідниковий діод має малий опір у прямому напрямку та великий - у зворотному, тобто володіє різною провідністю в прямому й зворотному напрямках.

Згладжуючий фільтр зменшує пульсації вихідної напруги.

Напівпровідникові діоди, що є вентилем випрямляча, випускаються промисловістю на малу (середнє значення струму до 0,3 А), середню (до 10 А) і велику (більше 10 А) потужності.

До паспортних даних діодів відносять:

Iср.доп – максимальне середнє значення випрямленого струму діода;

Uдоп – найбільша припустима зворотна напруга, що може бути прикладена до діода;

Uпр – прямий спад напруги на діоді;

Iзв – зворотний струм, що обумовлений дією максимальної зворотної напруги;

Pдоп – максимальна потужність, що може бути розсіяна діодом.

Залежно від вимог до якості випрямленого струму на практиці частіше застосовують наступні схеми випрямлячів:

однопівперіодний (рис.5.1 а);

двопівперіодний однофазний (рис.5.1, б);

двопівперіодний однофазний за мостовою схемою(рис.5.1, в);

трифазний з нульовим виводом (рис.5.1, г);

трифазний за мостовою схемою (рис.5.1, д).

До вихідних параметрів випрямляча відносять:

U0 – середнє значення випрямленої напруги;

I0 – середні значення випрямленого струму;

K – коефіцієнт пульсації випрямленої напруги, під яким розуміють відношення амплітуди напруги гармоніки до постійної складової випрямленої напруги;

Р0 =I0 U0 – потужність навантажувального пристрою (вихідна номінальна потужність випрямляча).

Діоди, що працюють у випрямних установках, характеризуються наступними експлуатаційними параметрами:

I – середнє значення струму діода;

Uзв – амплітуда зворотної напруги;

Iв – діюче значення струму діода;

Pв – середня потужність розсіювання за період.

Запам’ятайте,що значення Iср і Uзв.max не повинні перевищувати граничнодопустимих величин, зазначених у паспорті діода (табл.5.3).

Таблиця 5.3

Допустимі параметри Типи діодів
Д101 Д102 Д201Б Д201Г Д203
Максимальна зворотна напруга, В
Середнє значення випрямленого струму, мА

 

Для трансформаторів, які працюють у випрямлячах, визначають:

U2, I2 – діючі значення напруги та струму у вторинній обмотці трансформатора;

S2 – повна потужність вторинної обмотки трансформатора;

К2 = Р0/S2 – коефіцієнт використання вторинної обмотки трансформатора.

Розрізняють наступні режими роботи випрямлячів в залежності від характеру навантаження: на активні, ємнісні та індуктивні приймачі. Ідеальне активне навантаження зустрічається відносно рідко. Ємнісне навантаження характерне для випрямлячів малої потужності. На індуктивне навантаження, як правило, працюють випрямлячі середньої та великої потужності.

У контрольній роботі пропонується розрахувати випрямляч при його роботі на ємнісне навантаження. Відмінною рисою цього режиму роботи є те, що струм діода має пульсуючий характер, у результаті чого параметри випрямляча є функцією кута відсічення струму діода (рис.5.2).

У зв'язку із цим параметри випрямляча варто розраховувати у функції кута відсічення q. У табл.5.4 наведені розрахункові коефіцієнти й співвідношення для визначення параметрів випрямлячів різних схем.

 

Таблиця 5.4

Параметри Схема випрямляча
Однопів-періодний Двопівперіодний однофазний Двопівперіодний однофазний за мостовою схемою Трифазний напівперіодний Трифазний за мостовою схемою
Uзвор.m
Iср
Iв.m

 

Розрахункові коефіцієнти, які необхідні для обчислення параметрів випрямляча, обчислюють по формулах:

Отримані розрахунками параметри випрямляча є основою для вибору стандартних діодів, номінальні параметри яких повинні бути не меншими від робочих величин. Для надійної роботи діодів потрібно вибирати за умов:

.

Розрахункова ємність конденсатора для обраного випрямляча і заданих величин θ і Kn визначається:

Розраховане значення Срозр є основою для вибору до каталогу стандартного конденсатора згідно умов:

.

Приклад рішення та оформлення задачі. Розрахувати однофазний однопівперіодний випрямляч (рис. 5.1, а), який забезпечує на виході напругу U0 = 12 B при наступних вихідних даних: I0 = 0,015 А; θ = 0,8 рад; K = 0,05; f = 50 Гц.

1. Розраховуємо коефіцієнти для визначення електричних параметрів випрямляча:

2. Діюче значення напруги U2 вторинної обмотки трансформатора, В:

.

3. Максимально зворотна напруга Uзв.т. діода, В:

4. Середнє значення струму Iср, A, діода при m = 1:

.

5. Діюче значення стуму I2 діода та вторинної обмотки трансформатора, А:

6. Амплітуда струму діода, А:

7. Вихідна потужність випрямляча, Вт:

8. Повна потужність вторинної обмотки трансформатора, В·А:

9. Ємність конденсатора для фільтра:

10. Вибираємо тип діода за даними табл. 5.3, враховуючи значення Uзв.т.= 29,5 В та Iср. = 0,015 А та умови:

Цим значенням відповідає діод типу Д102 з допустимими параметрами

Uзв.т. = 75 В; Iср = 0,05 А = 50*10-3 мА.

11. Тип конденсатора визначається величиною та характером прикладеної напруги (постійна або змінна).

Номінальна напруга конденсатора визначається з умови:

Оскільки на виході випрямляча діє однополярна напруга, то необхідно використати електролітичний конденсатор типу К50-6, які випускаються промисловістю на номінальні напруги 15, 25, 50, 100 В та ємність 20, 50, 100, 200, 500, 1000 мкФ.

Приймаємо для установки конденсатор типу К50-6 ємністю C = 500 мкФ та номінальну напругу 25 В.

 


 

 

 

 

 
 

 

 


блиця 8

 

 

 

Одиниця шифру Тип транзистора Hі-параметри Граничні значення
h11 h12 h21 h22 Uka, B Іk, мА Pдрп, мВт
МП42А/П 1 4А -0,96
МП39 /П 13 -0,93
МП41 /П 15 -0,97
МП13 /П 103 -0,96
МП11 /101 0,5 -0,93
МП39Б /ПВБ -0,96
МП6А /П9А -0,96
МП41А/П 15А -0,98
МП25 /П 8 -0,93
П401 -0,93

 

(мал.17):

однополуперіодні випрямлячі (мал.17, а);

двухполуперіодні однофазні випрямлячі (мал.17, б);

двухполуперіодні однофазні випрямлячі за мостовою схемою (мал.17, в);

3.4.1. Порядок розрахунку випрямляча

У контрольній роботі пропонується розрахувати випрямляч при його роботі на ємнісне навантаження. Відмінною рисою цього режиму роботи є те, що струм діода має пульсуючий характер, у результаті чого параметри випрямляча є функцією кута відсічення струму діода (мал.18).

Рис.18. Випрямляч із ємнісним фільтром (а); діаграми напруг і струмів (б)

У зв'язку із цим параметри випрямляча варто розраховувати у функції кута відсічення q. У табл.8 наведені розрахункові коефіцієнти й співвідношення для визначення параметрів різних схем випрямлячів.

Розрахункові коефіцієнти, використовувані для обчислення параметрів випрямляча, визначають по формулах

 

Певні розрахунком електричні параметри випрямляча служать підставою для вибору стандартних діодів, номінальні характеристики яких повинні бути не нижче робочих величин. Для надійної роботи діодів рекомендується вибирати їх з умовою

 

 

Розрахункова ємність конденсатора для обраного типу випрямляча й заданих значень і , Ф:

Отримане значення є підставою для вибору з каталогів стандартного конденсатора відповідно до умов:

 

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.