Расчёт однополупериодного выпрямителя с активной нагрузкой

Исходные данные:

1. Выпрямитель однофазный однополупериодный (рис. 1).

2. На вход первичной обмотки трансформатора подводиться напряжение промышленной сети частотой 50 Гц и напряжение Uc.

3. Среднее значение выпрямленного тока I0 = 50 mA, сопротивление нагрузки Rн = 20 кОм.

4. Действующее значение напряжения на зажимах первичной обмотки U1 = 220 B.

Определить: токи и напряжения во вторичной обмотке.

Порядок расчёта:

1. На рис. 2 представлены графики переменного напряжения U2 действующего на зажимах вторичной обмотки трансформатора, пульсирующего тока I2, которое изменяется от нуля до максимального значения I2m и постоянная составляющая выпрямленного тока I0. Предполагается, что ток i2 изменяется по синусоидальному закону:

Примечание: Вначале не рассматривается сглаживающее влияние ёмкости С.

Рассчитаем T и w, выходя из заданной частоты f (f = 50 Гц):

Определим I2m:

2. Определим постоянную составляющую выпрямленного напряжения:

3. Если пренебречь внутренним сопротивлением диода для прямого тока, то падение напряжения I2mRн можно считать равным максимальному напряжению на зажимах вторичной обмотки трансформатора:

4. Далее необходимо выбрать диод.

Из схемы на рис. 1 следует, что в отрицательный полупериод диод находиться под напряжением действующим на зажимах вторичной обмотки трансформатора. Наибольшее обратное напряжение оказывается равным:

Подбирая диод необходимо, чтобы выполнялось условие:

Подбирая диод необходимо следить, чтобы среднее значение тока I0, которое проходит через диод, не превышало допустимого среднего значения тока этого диода Iср.доп. . Если это равенство не выполняется, то необходимо подобрать диод с большим значением Iср.доп. или включить несколько однотипных диодов параллельно друг другу.

Количество диодов определяется по формуле:

5. Далее определяется трансформатор по нагреву, т.е. по действующему значению тока и напряжения в первичной и вторичной обмотке трансформатора. Для определения I1 (действующего значения тока в первичной обмотке), рассчитаем коэффициент трансформации:

таким образом выражаем I1:

Мощность первичной обмотки трансформатора:

Мощность вторичной обмотки:

Типовая мощность трансформатора:

Для определения мощности использования трансформатора вводятся коэффициенты использования обмоток:

, ; .

В реальных трансформаторах надо учесть ток намагничивания, и поэтому ток I1 увеличивают на 20 30% и после этого подставляют в формулу мощности. Кроме того, учитывается падение напряжения на вентиле.

6. Схема выпрямителя оценивается по величине пульсации. Поскольку напряжения на нагрузке достигает максимума один раз за период, то и частота пульсации напряжения на нагрузке равна частоте цепи:

Коэффициент пульсации определяется по формуле:

,

где Um1 - амплитуда первой гармоники во вторичной обмотке. Um1 можно найти если разложить напряжение U2(t) в ряд Фурье. Окажется, что , тогда . Такая большая величина является основным недостатком однополупериодной схемы выпрямителя.

Перейти на страницу: 1 2

Прочтите также:

Уравнение стационарного режима автогенератора и его анализ
Теория и техника генерирования гармонических высокочастотных колебаний в нынешнем виде сложилась не сразу. Она подготовлена усилиями ученых и инженеров всех стран мира и прошла в ...

Расчет параметров антенны базовой станции мобильной сети стандарта DCS-1800
Сравнительно недавно человечество шагнуло в новое тысячелетие. Вместе с течением времени изменяются и взгляды, приоритеты, образ мышления и образ жизни людей. В нашу жизнь стремительно ...

Проектирование цифровых систем передачи PDH и SDH
Данная работа посвящена разработке цифровых систем передач двух поколений: ПЦИ и СЦИ. В первой части работы представлен проект цифровой системы передачи с плезиохронной цифровой иерархие ...

Основные разделы

Copyright © 2008 - 2020 www.techmatch.ru