Расчет однофазных выпрямителей

Министерство образования Украины

Сумский государственный университет

Кафедра электротехники

расчетно-графическАЯ работА

 “Расчет однофазных выпрямителей”

по курсу “Электротехника, электроника

 и микропроцессорная техника”

Студент                                                   

Вариант                                                     151

Группа                                                        МВ-81

Преподаватель                                          Пузько И.Д.

2001

Задание.

Схема – двухполупериодная мостовая

U_H = 36 B

R_н= 18,7 Ом

Для заданной  схемы выпрямления и ее параметров определить :

1) Величину сопротивления нагрузки R_H.

2) Среднее значение выпрямленного тока I_нср на нагрузке R_Н.

3) Среднее значение выпрямленного напряжения U_нср на нагрузке R_Н.

4) Среднюю мощность Р_нср, рассеиваемую  на нагрузке R_Н.

5) Значения прямых токов через вентиль:

а) максимального I_прmax;

б) среднего I_прср;

в) действующего I_н;

6) Максимальное обратное напряжение на вентиле U_обрmax.

7) Действующее значение напряжения U₂ и тока I₂ вторичной обмотки трансформатора.

8) Действующее значение тока I₁ первичной обмотки трансформатора.

9) Коэффициент трансформации трансформатора n₁₂ или n₂₁.

10) По результатам расчета I_max и U_обрmax из таблиц выбрать тип диода и необходимое количество при последовательном или параллельном включениях диодов из условия надежной работы схемы выпрямителя.

11) Определить коэффициент запаса К_зап по обратному напряжению U_обрmах каждого вентиля после уточнения структуры диодной цепи.

12) Определить расчетную типовую мощность S_тр силового трансформатора.

13) Выбрать типономинал силового трансформатора броневого типа ТПП с частотой питающей сети 50 Гц по таблице 4 в соответствии с расчетными данными.

Примечание :  параметры питающей сети - U = 220 В, f = 50 Гц;

Графическая часть работы:

При выполнении графической части РГР необходимо начертить:

1) Электрическую принципиальную схему  выбранного трансформатора типа ТПП с частотой питающей сети 50 Гц с указанием выводов обмотки.

2) Принципиальную электрическую схему конкретного варианта выпрямителя с учетом выбора схемы включения диодов.

3) Временные диаграммы напряжений и токов с выделением участков (0-Т/2; Т/2-T; T-3/2T; 3/2Т-2Т), выполненные в соответствующих  масштабах m_U [дел/В], m_I [дел/мА], в частности, диаграммы U₂(t), i₂(t), U_н(t), i_н(t), U_обр(t), с изображением U_нср, I_нср, I_cр, I_mах, U_обрmах. Т-период изменения напряжения источника.

РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ.

1.1 Среднее значение напряжения U_нср на нагрузке R_н:

двухполупериодной мостовой U_нср=2U_2m/p=2Ö2U₂/p»0,9 U₂;   U₂»pU_нср/2Ö2»1,11 U_нср;

U_{н ср} = 36 В

U_2m = 3.14*36/2 = 56.5 (B)

U₂ » 1,11*36 = 40 (В)

1.2 Среднее значение тока Iн_ср на нагрузке R_Н:

    двухполупериодной мостовой I_нср»0,9 U₂/R_н;

I_{н ср} » 0,9*40 / 18,7=1,93  (А)

 

1.3 Максимальное значение прямого тока I_прmах через диод:

двухполупериодной мостовой I_{прmах =}U_2m/R_н;

I_{пр mах}  = 40 / 18,7 = 2,14 (A)

 

1.4 Среднее значение прямого тока I_прср через диод:

двухполупериодной мостовой      I_прср=0,5I_{н ср}@0,45 U₂/R_н;

                                           I_{пр ср}=0,5*1,93=0,97 (A)

1.5 Действующее значение прямого тока I_пр через диод:

двухполупериодной мостовой      I_пр=pU_нср/2*2R_н»0,78 I_нср;

I_пр=0,78 *1,93=0,97 (A)

1.6 Действующее значение тока I₂ вторичной обмотки:

двухполупериодной мостовой I₂ = U_2Н/Rн;

I₂ = 36 /  18,7  = 1,93 (A)

    1.6 Ток, действующий в первичной обмотке I₁=I₂/n₁₂; n₁₂=U₁/U₂

          n₁₂ = 220/40 = 5,5;           I₁ = 1,93 / 5,5 = 0.35 (A)

1.7 Максимальное обратное напряжение U_обрmах на диоде:

б)  двухполупериодной мостовой U_обрmах » U_2m = p /2* U_нср » 1,57 U_нср;

U_обрmах » 1,57*36 = 56,5 (B)

   1.8 Максимальное обратное напряжение U*_обрmax соответствующее выбранному из таблицы типу диода должно подчиняться условию:

U^*_обрmax >= 1,3Ö2 U_2m;

U^*_обрmax @ 1,3*Ö2* 56,5 = 114 (B);

I_{пр ср} = 1,3* ½*I_{н ср};

I_{пр ср} = 1,3*0,5*1,93 = 1,26 (A);

Выбор диодов для выпрямительных схем.

1 максимальное обратное напряжение U*_обрmах= 114 (В)

2 Максимальный прямой ток I_{пр ср} = 1,26 (А)

Выбираем  диод   2Д212А

U*_обрmax= 200 В;          I*_{пр ср}=1.0 А;         U*пр=1,0 В;        I*_пр=1.0 A;

1.9 Количество n последовательно соединенных однотипных диодов определяется по формуле n=U_обр/U*_обрmax .

n = 56,5 / 200 = 0,28 (1)

1.10 Количество параллельно соединенных диодов определяется по формуле m=I_{пр ср} /I*_{пр ср} .

m = 1,26 / 1,0 = 1,26 (2)

    1.11  Коэффициент запаса  Кзап=U*_обрмах/U_обрмах;

Кзап = 200 / 56,5 = 3,54

   2.1 Требуемая мощность трансформатора (U₂ = 40 В; I₂=1,93 А) :

          Sтр = U₂*I₂ = U₁*I₁ :

          Sтр = 40 * 1,93 = 77,2 (ВА)

          Sтр = 220 * 0,35 = 77  (ВА)

Выбираем трансформатор ТПП 292-127/220-50

Трансформатор	S, ВА	U11,12, В	U13,14, В	U15,16 В	U17,18, В	I2, A
ТПП292-127/220-50	90	12,5	12,5	5,5	5,5	2,06