Файл: Задача Расчёт однофазного однополупериодного выпрямителя.docx
Добавлен: 29.04.2024
Просмотров: 39
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Задача № 1. Расчёт однофазного однополупериодного выпрямителя.
Требуется: рассчитать параметры однофазного однополупериодного выпрямителя, работающего на активную нагрузку. В состав выпрямителя входят идеальный трансформатор и диоды. Частота питающего напряжения fс равна 50 Гц.
При решении задачи требуется:
1. Изобразить схему выпрямления и графики временных диаграмм вторичного напряжения трансформатора U2(t), напряжения нагрузки uн(t), тока нагрузки iн(t) выпрямителя.
2. Определить расчётные параметры трансформатора: действующие значения токов I1, I2 и напряжения в первичной U1 и вторичной U2 обмотках трансформатора, коэффициент трансформации n, типовую мощность трансформатора Sтр.
3. Определить расчётные параметры диодов выпрямителя: величины действующего Iпр и среднего Iпр.ср значений выпрямленного тока, проходящего через каждый вентиль в прямом направлении; амплитуду обратного напряжения Uoбр.max, приложенного к вентилю в непроводящий период.
4. Подобрать наиболее подходящий к расчётным параметрам тип полупроводниковых диодов.
Решение:
-
Схемы выпрямления и графиков временных диаграмм.
Рис. 1 — Структурная схема однофазного выпрямительного устройства.
Рис. 2 — Схема, временные диаграммы U2(t) трансформатора, uн(t) и iн(t) однополупериодного выпрямителя.
Таблица 1.
2. Расчёт параметров трансформатора для однополупериодного выпрямителя:
Исходные данные представлены в таблице 1.
Тогда по определению коэффициента трансформации его значение:
Ток iнt является током вторичной обмотки трансформатора:
Поэтому действующее значение этого тока:
В идеальном трансформаторе токи связаны через коэффициент трансформации
, тогда
А.Типовая мощность трансформатора:
Вт.Таким образом, расчётные параметры для выбора трансформатора:
В; 
В; 
;
А; 
Вт.3. Определение параметров диода.
А;
В.Учитывая необходимый запас в 30%:
А;
В.4. Оптимальным вариантом является диод КД202Г:
.
.Задача №2. Расчёт однофазного двухполупериодного выпрямителя мостовой схемы.
Исходные данные к расчёту приведены в таблице 2.
Требуется: Рассчитать параметры однофазного двухполупериодного выпрямителя мостовой схемы, содержащего идеальные трансформатор и диоды и работающего на активную нагрузку. Частота питающего напряжения
равна 50 Гц.При решении задачи требуется:
1. Изобразить принципиальную электрическую схему выпрямителя, временные диаграммы вторичного напряжения трансформатора U2(t), напряжения нагрузки Uн(t), тока нагрузки iн(t). Описать порядок работы схемы выпрямления.
2. Определить расчётные параметры трансформатора: действующие значения токов I1, I2 и напряжения в первичной U1 и вторичной U2 обмотках трансформатора, коэффициент трансформации n, типовую мощность трансформатора Sтр.
3. Определить расчётные параметры диодов выпрямителя: величины действующего Iпр и среднего Iпр.ср значений выпрямленного тока, проходящего через каждый вентиль в прямом направлении; амплитуду обратного напряжения Uoбр.max, приложенного к вентилю в непроводящий период.
4. Подобрать наиболее подходящий к расчётным параметрам тип полупроводниковых диодов.
Решение:
1. Схемы выпрямления и графиков временных диаграмм.
| Рис. 3 – Последовательное включение полупроводниковых диодов | Рис. 4 – Схема, временные диаграммы U2(t) трансформатора, uн(t) и iн(t) мостового выпрямителя. |
Двухполупериодный мостовой выпрямитель состоит из трансформатора и четырех диодов, подключенных к вторичной обмотке трансформатора по мостовой схеме. К одной из диагоналей моста подсоединяется вторичная обмотка трансформатора, а к другой – нагрузочный резистор Rн. Каждая пара диодов (Д1, Д3 и Д2, Д4) работает поочередно. Диоды Д1, Д3 открыты в первый полупериод напряжения вторичной обмотки трансформатора u2 (интервал времени 0 – T/2), когда потенциал точки a выше потенциала точки b. При этом в нагрузочном резисторе Rн появляются токи iн. В этом интервале диоды Д2, Д4 закрыты.
В следующий полупериод напряжения вторичной обмотки (интервал времени T/2 -T) потенциал точки bвыше потенциала точки a, диоды Д2, Д4 открыты, а диоды Д1, Д3 закрыты. В оба полупериода, ток через нагрузочный резистор R
н имеет одно и то же направление.
Таблица 2.
2. Расчёт параметров трансформатора для двухполупериодного выпрямителя:
Исходные данные представлены в таблице 2.
В.Тогда по определению коэффициента трансформации его значение:
Ток iнt является током вторичной обмотки трансформатора:
Поэтому действующее значение этого тока:
А.В идеальном трансформаторе токи связаны через коэффициент трансформации
, тогда
А.Типовая мощность трансформатора:
Вт.Таким образом, расчётные параметры для выбора трансформатора:
В; 
В; 
;
А; 
Вт.3. Определение параметров диода.
А;
В.Учитывая необходимый запас в 30%:
А;
В.4. Оптимальным вариантом является диод КД202Г:
.
A.Задача № 3. Расчёт параметров двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки трансформатора.
Исходные данные к расчёту приведены в таблице 3.
Требуется: Рассчитать параметры однофазного двухполупериодного выпрямителя мостовой схемы, содержащего идеальные трансформатор и диоды и работающего на активную нагрузку. Частота питающего напряжения
равна 50 Гц.При решении задачи требуется:
1. Выполнить пункты 1-4 из Задачи № 2.
Решение:
1.
Рис. 5 – Схема, временные диаграммы U2(t) трансформатора, uн(t) и iн(t) выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора.
Двухполупериодный выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора можно рассматривать как сочетание двух однополупериодных выпрямителей, включенных на один и тот же нагрузочный резистор Rн. В каждый из полупериодов напряжения uab работает либо верхняя, либо нижняя часть выпрямителя. Когда потенциал точки a выше потенциала средней точки О (интервал времени 0 – T/2), диод Д1 открыт, диод Д2 закрыт, так как потенциал точки b ниже потенциала точки О. В этот период времени в нагрузочном резисторе Rн появляется ток iн. В следующий полупериод напряжения uab (интервал времени T/2 – T) потенциал точки b выше, а потенциал точки a ниже потенциала точки О. Диод Д2 открыт, а диод Д1 закрыт. При этом ток в нагрузочном резисторе Rн имеет то же направление, что и в предыдущий полупериод. При одинаковых значениях напряжений U2a и U2b эти токи будут равны.
Таблица 3.
2. Расчёт параметров трансформатора для двухполупериодного выпрямителя:
Исходные данные представлены в таблице 3.
В.Тогда по определению коэффициента трансформации его значение:
Ток iнt является током вторичной обмотки трансформатора:
Поэтому действующее значение этого тока:
А.В идеальном трансформаторе токи связаны через коэффициент трансформации
