Главная

Контакты

Случайная статья

• Автоматизация
• Антропология
• Археология
• Архитектура
• Биология
• Ботаника
• Бухгалтерия
• Военная наука
• Генетика
• География
• Геология
• Демография
• Деревообработка
• Журналистика
• Зоология
• Изобретательство
• Информатика
• Искусство
• История
• Кинематография
• Компьютеризация
• Косметика
• Кулинария
• Культура
• Лексикология
• Лингвистика
• Литература
• Логика
• Маркетинг
• Математика
• Материаловедение
• Медицина
• Менеджмент
• Металлургия
• Метрология
• Механика
• Музыка
• Науковедение
• Образование
• Охрана Труда
• Педагогика
• Полиграфия
• Политология
• Право
• Предпринимательство
• Приборостроение
• Программирование
• Производство
• Промышленность
• Психология
• Радиосвязь
• Религия
• Риторика
• Социология
• Спорт
• Стандартизация
• Статистика
• Строительство
• Технологии
• Торговля
• Транспорт
• Фармакология
• Физика
• Физиология
• Философия
• Финансы
• Химия
• Хозяйство
• Черчение
• Экология
• Экономика
• Электроника
• Электротехника
• Энергетика

Выпрямительные диоды малой мощности

Методические указания к выполнению практической работы по расчету схемы выпрямления

Исходными данными для расчета выпрямителя являются значения выпрямленного напряжения на нагрузке U_d, выпрямленного тока I_d и напряжение сети U₁.

Для выбора диодов при расчете выпрямителя определяют средний ток I_ср, протекающий через диоды и обратное напряжение U_обр, прикладываемое к ним в непроводящем состоянии.

Для расчета трансформатора находят ток первичной I₁, вторичной I₂ обмоток и напряжение на вторичной обмотке U₂.

В электронных устройствах на выходе выпрямителей для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения используют различные схемы фильтров. От емкости С зависит коэффициент пульсации выпрямленного напряжения.

В табл. 1 приведены основные расчетные соотношения для различных схем выпрямителей, работающих на емкостную нагрузку (при подключении к нагрузке конденсатора фильтра) при питании их от сети с частотой f = 50 Гц.

Сравнение схем выпрямления и ориентировочный расчет выпрямителя можно сделать, используя данные из таблицы.

таблица 1

Задавшись значением напряжения на выходе выпрямителя Ud и значением номинального тока в нагрузке (среднего значения выпрямленного тока) Id, можно без труда определить напряжение вторичной обмотки трансформатора U₂, ток во вторичной обмотке I₂,  допустимый ток вентилей I_cp, обратное напряжение на вентилях U_обр, а также рабочее напряжение конденсатора фильтра U_c. Можно рассчитать значение емкости на выходе выпрямителя.

Часто при конструировании выпрямителей оказывается, что нет нужных вентилей(диодов) или конденсаторов с нужными характеристиками. В таком случае можно применить параллельное или последовательное соединение вентилей или конденсаторов.

Если имеющиеся вентили (диоды) по допустимому току меньше расчетного максимального тока, можно применить параллельное соединение таких диодов, умножив их допустимый ток на количество диодов в “связке”.

В случае, если допустимое обратное напряжение вентилей (диодов) меньше рассчитанного значения, можно применить их последовательное соединение, включив параллельно каждому диоду шунтирующие резисторы, которые выровняют обратное напряжение между диодами. Величину сопротивления шунта рассчитывают по формуле:

Rш = 700 * Uобр / N для диодов с Uобр меньше 200 В и Iмакс = 1 – 10 Ампер

Или

Rш = 150 * Uобр / N для диодов с Uобр более 200 В и Iмакс менее 0, 3 Ампер

В случае если емкость конденсатора меньше расчетной, можно применить параллельное включение нескольких конденсаторов, имеющих рабочее напряжение не меньше расчетного.

В случае, если рабочее напряжение конденсаторов меньше допустимого для конкретной схемы, можно применить последовательное включение конденсаторов, не забывая, что общая емкость в этом случае уменьшится во столько раз, сколько конденсаторов будет включено в последовательную цепь.

Такую схему применять можно только в крайнем случае, поскольку в такой схеме пробой (короткое замыкание) одного конденсатора вызовет “цепную реакцию”, так как на оставшиеся в работе конденсаторы будет приложено большее напряжение, чем было до замыкания одного из них. Шунтирование конденсаторов резисторами в этом случае не спасает аппаратуру от последовательного выхода из строя конденсаторов во всей цепочке. Лучше применить последовательное соединение нескольких выпрямителей, рассчитанных на более низкое напряжение. Тогда при пробое одного из конденсаторов выходное напряжение просто снизится.

УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА

Габаритная мощность трансформатора:  Р₂ = U₂ • I₂
Где:
Р₂ – мощность на выходе трансформатора,
U₂ — напряжение на выходе трансформатора,
I₂ — ток во вторичной цепи,

КПД трансформатора мощностью до 100 ватт обычно равно не более η = 0, 8.
КПД определяет, какая часть мощности потребляемой от сети идет в нагрузку. Оставшаяся часть идет на нагрев проводов и сердечника. Эта мощность безвозвратно теряется.
Определим мощность потребляемую трансформатором от сети с учетом потерь:

Р₁ = Р₂ / η

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в магнитопроводе. Поэтому от значения Р1, зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S.

Площадь поперечного сечения магнитопровода рассчитывается по формуле:

S = 1, 2 • √ P₁

Где:
S — площадь в квадратных сантиметрах,
P₁ — мощность первичной сети в ваттах.

По значению S определяется число витков w’ на один вольт по формуле:

w’ = 50 / S

Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках.
Число витков в первичной обмотке

W₁ = U₁ • w’

Число витков во вторичной обмотке

W₂ = U₂ • w'

В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на активном сопротивлении провода вторичной обмотки. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5-10 % больше рассчитанного.
Величина тока в первичной обмотке трансформатора:

I₁ = P₁ / U₁

Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток определяются по значениям токов в них исходя из допустимой плотности тока, количества ампер на 1 квадратный миллиметр площади проводника. Для трансформаторов плотность тока, для медного провода, принимается 2 А/мм²

При такой плотности тока диаметр провода без изоляции в миллиметрах определяется по формуле:

d = 0, 8 √ I

Для первичной обмотки диаметр провода будет:

d₁ = 0, 8 √ I₁

Диаметр провода для вторичной обмотки:

d₂ = 0, 8 √ I ₂

ЕСЛИ НЕТ ПРОВОДА НУЖНОГО ДИАМЕТРА, то можно взять несколько, соединенных параллельно, более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу.
Площадь поперечного сечения провода определяется по формуле:

s = 0, 8 • d²
где: d — диаметр провода.

Выпрямительные диоды малой мощности

Таблица 1. 4.