Электротехника \ Электроника

Силовые преобразователи переменного напряжения в постоянное. Расчет и экспериментальное исследование различных схем выпрямителей на полупроводниковых диодах и сглаживающих фильтров, страница 2

Uн = 8,68 В.

Uпмакс = 0,46 В.

4.3. Двухполупериодный выпрямитель.

Таблица 4.3.

Двухполупериодный выпрямитель

IдRизм , В

Uн, В

Uпмакс, В

Iн, А

1

0,250

8,46

0,10

0,0167

2

0,351

8,40

0,12

0,0234

3

0,482

8,34

0,15

0,0321

4

0,579

8,28

0,18

0,0386

5

0,717

8,25

0,21

0,0478

6

0,930

8,18

0,25

0,0620

7

1,190

8,04

0,34

0,0793

8

1,460

7,95

0,40

0,0973

9

1,950

7,86

0,50

0,1300

10

2,540

7,72

0,62

0,1693

11

3,240

7,49

0,84

0,2160

12

3,850

7,46

0,90

0,2567

13

4,290

7,38

0,96

0,2860

14

4,790

7,30

1,04

0,3193

15

5,380

7,18

1,20

0,3587

16

6,140

7,04

1,28

0,4093

17

6,820

6,99

1,44

0,4547

Зависимости напряжения на нагрузке от тока нагрузки и максимальной амплитуды пульсаций от тока нагрузки, полученные при исследовании двухполупериодного выпрямителя, изображены соответственно на рисунках 4.3.1 и 4.3.2.

Значения напряжения на нагрузке и максимальной амплитуды пульсаций, измеренные при токе нагрузки 40мА.

Uн = 8,34 В.

Uпмакс = 0,24 В.

5. Расчет параметров устройств.

5.1. Однополупериодный выпрямитель.

Iн = 0.040 А.

Максимальная амплитуда пульсаций:


Напряжение на нагрузке:

uн = U2 – uд – uвн = U2 – uд - IнRобм

Rобм = 1 Ом.

u2 = 7.5 B.

U2 = sqrt(2)*7,5 = 10.6 В.

Напряжение на диоде определим по вольтамперной характеристике диода с помощью обратной интерполяции. Ток через диод – аргумент интерполяционного полинома, напряжение на диоде его значение. Вычислим значение полинома в точке 0.04 А.

>> Id = [0.0104 0.0121 0.0153 0.0445 0.0538 0.0763 0.0909 0.1203 0.1400 0.1640 0.1933 0.2000 0.2233 0.2527 0.2887 0.3053 0.3060];

>> Ud = [0.49 0.50 0.51 0.58 0.59 0.62 0.63 0.65 0.67 0.68 0.69 0.70 0.72 0.73 0.75 0.76 0.77];

>> disp(interp1(Id,Ud,0.040))

0.5692

Таким образом, uд =  0.5692 В.

Подставляя все найденные значения, находим напряжение на нагрузке.

uн = U2 – uд - IнRобм = 9.99 В

Ответ: Uп.макс = 0.533 В, uн = 9.99 В

5.2. Двухполупериодный выпрямитель.

Iн = 0.040 А.

Максимальная амплитуда пульсаций:

Напряжение на нагрузке:

uн = U2 – uд – uвн = U2 – uд - IнRобм

Rобм = 1 Ом.

u2 = 7.5 B.

U2 = sqrt(2)*7,5 = 10.6 В.

uд =  0.5692 В.

uн = U2 – 2*uд - IнRобм = 9.42 В

Ответ: Uп.макс = 0.267 В, uн = 9.42 В

5.3. Допустимая относительная погрешность.

5.3.1. Допустимая относительная погрешность максимальной амплитуды пульсаций.

С учетом того, что номинальные значения емкости и используемого измерительного сопротивления имеют относительную погрешность 10% и с учетом зависимостей:

 и . Получаем, что допустимая относительная погрешность максимальной амплитуды пульсаций:

6. Экспериментальная погрешность.

5.1. Однополупериодный выпрямитель.

5.2. Двухполупериодный выпрямитель.

7. Выводы и анализ результатов работы.

Анализируя полученные зависимости напряжения на нагрузке от тока нагрузки и максимальной амплитуды пульсаций от тока нагрузки, для однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей, можно сделать следующий вывод.

При использовании однополупериодного выпрямителя частота импульсов получается ниже. Соответственно максимальная амплитуда пульсаций получается выше. Из зависимости пульсаций от тока нагрузки для однополупериодного выпрямителя можно сделать вывод, что использовать такой выпрямитель можно только для устройств с малым током потребления, так как при большом токе нагрузки значительно возрастают пульсации напряжения.

У двухполупериодного выпрямителя пульсации в два раза меньше, так как в два раза больше частота импульсов. По этой причине двухполупериодный выпрямитель является основным типом выпрямителей для большинства применений.

Еще одним преимуществом двухполупериодного выпрямителя является то, что в каждом полупериоде ток в нагрузку проходит через два последовательно включенных диода. Поэтому к паре диодов, находящихся в закрытом состоянии, прикладывается напряжение меньше, чем в однополупериодном выпрямителе. Следовательно, меньше ограничения, накладываемые на выбор диодов.

Сравнивая экспериментальные и рассчитанные значения можно сделать следующие выводы. Относительная экспериментальная погрешность максимальной амплитуды пульсаций в обоих  случаях меньше допустимой относительной погрешности. Таким образом, полученный результат можно считать удовлетворительным.

Несоответствие экспериментальных и рассчитанных значений напряжения на нагрузке можно объяснить появлением паразитных сопротивлений и не надежными контактами стенда.

Скачать файл