Расчет типовых электронных схем

Расчет маломощных выпрямителей, работающих на емкостную нагрузку.Наиболее распространенным случаем работы выпрямителя является работа выпрямителя совместно со сглаживающим фильтром, первое звено которого представляет собой конденсатор, включенный параллельно выходу выпрямителя. Примеры таких систем показаны на рис.19.

Задачей расчета является определение электрических нагрузок на вентили, выбор вентилей, определение основных параметров трансформатора (I₁, E₁, I₂, E₂, P_тр).

Исходными данными для расчета являются энергетические параметры нагрузки U_d, I_d, P_d, R_d.

Кроме этого необходимо знать тип схемы выпрямителя, для которой ведется расчет, и частоту питающей сети f_с.

В качестве примера приняты следующие исходные данные:

U_d = 100 B;

R_d = 300 Ом;

U_c = 220 B;

f_c = 50 Гц.

С целью ускорения и упрощения вычислений расчет выполняют с использованием специальных расчетных монограмм и таблиц. Методика расчета учитывает неидеальность трансформаторов и вентилей выпрямителя.

Расчет будет проводиться для однополупериодной схемы. Для выпрямителей, выполненных по схеме со средней точкой и мостовой схеме, приводятся только расчетные формулы.

Порядок расчета

1. Определяют параметры нагрузки:

а) ток нагрузки

I_d =

б) мощность нагрузки

P_d = U_d I_d = 100· 0.333 = 33.3 Вт.

2.Определяют основные параметры вентиля:

а) ток вентиля

I_a = I_d = 0.333 A.

Для схемы со средней точкой и мостовой схемы

I_a =

б) обратное напряжение на вентиле (предварительно)

U_{обр m} = π·U_d = π ∙ 100 = 314 B.

Для мостовой схемы и однополупериодной схемы

U_{обр m} = 1.57·U_{d .}=157 В.

3.По найденным величинам I_a и U_{обр m} проводят выбор вентиля. Для установки в схему выбирают кремниевый вентиль типа Д 229Б со следующими основными параметрами:

Предельно допустимый прямой ток (среднее значение)

I_{а макс доп} = 400 мА.

Предельно допустимое обратное напряжение (амплитудное значение)

U_{обр макс доп} = 400 В.

Прямое падение напряжения при номинальном прямом токе

U ₀ = 1 В.

4. Определяют активное сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке

R_тр = R_d ν = 300 ∙ 0.055 = 16.5 Ом,

где ν = определяется по графику (рис.20)

5.Определяют сопротивление вентиля в прямом включении

R_а =

6. Определяют сопротивление фазы выпрямителя

R_ф = R_тр + R_а = 16.5 + 2.5 = 19.0 Ом.

Для мостовой схемы

R_ф = R_тр + 2 R_а.

7. Вычисляют вспомогательный расчетный параметр А:

А =

где m – число фаз выпрямления, равное 1. Для схемы со средней точкой и мостовой m = 2.

8. Пользуясь расчетными таблицами (табл. 4.1) и графиками (рис. 21) , определяют расчетные коэффициенты B, D, F, H.

B = 0.985; D = 2.22; F = 6.18; H = 390.

9.Определяют основные параметры трансформатора:

а) э.д.с. вторичной обмотки

E₂ = BU_d = 0.985 ∙ 100 = 98.5 B;

б) коэффициент трансформации

n =

в) действующее значение тока вторичной обмотки

I₂ =

Таблица 4.1

A		B	D	F
0.01	0.307	0.742	3.506	15.385
0.02	0.384	0.763	3.137	12.314
0.03	0.436	0.780	2.942	10.932
0.04	0.476	0.796	2.812	9.902
0.05	0.512	0.811	2.717	9.244
0.06	0.542	0.825	2.642	8.744
0.07	0.558	0.839	2.581	8.347
0.08	0.591	0.852	2.530	8.021
0.09	0.612	0.864	2.485	7.746
0.10	0.632	0.876	2.448	7.511
0.11	0.650	0.888	2.414	7.306
0.12	0.666	0.900	2.384	7.125
0.13	0.682	0.911	2.356	6.964
0.14	0.697	0.922	2.332	6.820
0.15	0.711	0.933	2.309	6.689
0.16	0.724	0.944	2.288	6.569
0.17	0.737	0.954	2.269	6.460
0.18	0.748	0.965	2.251	6.359
0.19	0.760	0.975	2.234	6.266
0.20	0.770	0.985	2.219	6.180
0.21	0.781	0.995	2.204	6.099
0.22	0.791	1.005	2.190	6.024
0.23	0.800	1.015	2.177	5.953
0.24	0.810	1.025	2.165	5.887
0.25	0.819	1.035	2.153	5.824
0.26	0.827	1.044	2.142	5.765
0.27	0.835	1.054	2.132	5.709
0.28	0.843	1.064	2.122	5.656
0.29	0.851	1.073	2.112	5.605
0.30	0.859	1.082	2.103	5.557
0.31	0.866	1.092	2.094	5.511
0.32	0.873	1.101	2.087	5.467
0.33	0.880	1.110	2.078	5.426
0.34	0.887	1.119	2.070	5.386
0.35	0.894	1.128	2.062	5.347
0.36	0.900	1.137	2.055	5.310
0.37	0.905	1.146	2.048	5.275
0.38	0.912	1.155	2.041	5.241
0.39	0.918	1.164	2.035	5.208
0.40	0.924	1.173	2.029	5.177
0.41	0.930	1.182	2.023	5.146
0.42	0.935	1.191	2.017	5.117
0.43	0.940	1.200	2.011	5.088
0.44	0.946	1.208	2.006	5.061
0.45	0.951	1.217	2.000	5.034
0.46	0.956	1.226	1.995	5.009
0.47	0.961	1.234	1.990	4.984
0.48	0.966	1.243	1.985	4.960
0.49	0.970	1.252	1.980	4.936
0.50	0.975	1.260	1.976	4.914

Для мостовой схемы

I₂ =

г) действующее значение тока первичной обмотки

I₁ =

Для схемы со средней точкой и мостовой схемы

I₁ =

д) установленная мощность трансформатора

Р_тр =

Для схемы со средней точкой

Р_тр =