Поскольку конденсатор работает при постоянной полярности напряжения с малой пульсацией, в схему может быть установлен электролитический конденсатор.

Выбираем тип конденсатора К50 – 6.

По таблицам номиналов конденсаторов данного типа [4] выбираем конденсатор К50 – 6 10 В 200 мкФ .

Задание для самостоятельной работы

а) подобрать по справочнику полупроводниковый диод. Режим работы диода указан в таблице 1.

Таблица 1

Ток диода Ia, А	Максимальное обратное напряжение на диоде Uобр m , В
0.2
0.5
1.0
1.5
2.0

Примечание. Здесь и далее: цифры внутри таблицы означают номер варианта задания. Необходимые параметры по данному варианту находят в верхней строке и левом столбце таблицы;

б) подобрать по справочнику транзистор, удовлетворяющий режиму работы, указанному в таблице 2. Мощность рассеяния на коллекторе при подборе транзистора не учитывать.

Таблица 2

Максимальный ток коллектора Iк m , А	Максимальное напряжение на коллекторе Uкэ m , В
0.1
0.2
0.5
1.0
1.5
2.0

Тема 2. РАСЧЕТ МАЛОМОЩНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ, РАБОТАЮЩИХ НА АКТИВНУЮ НАГРУЗКУ

Схемы выпрямителей

Маломощные выпрямители, как правило, выполняются по схемам с однофазным питанием. Схемы таких выпрямителей, работающих на чисто активную нагрузку, показаны на рис. 1.

Задача расчета

Определить электрические нагрузки на вентили в схеме и сделать выбор вентилей, определить основные параметры трансформатора, на котором в дальнейшем может быть расчет трансформатора (I₁, Е₁, I₂, Е₂, Р₁).

Исходные данные для расчета

Основными исходными данными для расчета выпрямителей являются параметры нагрузки, для питания которой предназначен выпрямитель. Эти параметры задаются двумя величинами из следующих четырех:

U_d – среднее значение напряжения на нагрузке;

I_d – среднее значение тока нагрузки;

P_d – средняя мощность нагрузки;

R_d – сопротивление нагрузки.

Два других параметра определяются по заданным с помощью очевидных соотношений.

Дополнительными данными для расчета являются напряжение питающей сети U_c, температура окружающей среды t_окр, частота питающей сети f_c и др.

В качестве примера примем следующие исходные данные:

U_d = 150 В,

R_d = 350 Ом,

U_c = 220 В.

Условия расчета

В ходе расчета учитывается неидеальность характеристик вентилей и трансформатора. Для вентилей принимается во внимание падение напряжения при протекании прямого тока, обратный ток считается пренебрежимо малым. Потери в трансформаторе учитываются введением в расчетные формулы величины сопротивления обмоток трансформатора.

Пример расчета выполнен для однополупериодной схемы выпрямителя. Для двухтактной схемы со средней точкой и мостовой схемы приводятся только расчетные формулы, если они отличаются от формул, применяемых для расчета однополупериодной схемы.

Порядок расчета

2.5.1.Определяем параметры нагрузки:

а) ток нагрузки

I_d = A;

б) мощность нагрузки

Р_d = U_d I_d = 150 ∙ 0.43 = 64.5 Вт.

2.5.2. Определяем основные параметры вентилей:

а) средний прямой ток, протекающий через вентили

I_a = I_d = 0.43 А.

Для двухтактной схемы со средней точкой и для мостовой схемы

I_a =

б) амплитуда обратного напряжения (предварительно)

U_{обр m} = π U_d = 3.14 ∙ 150 = 471 В.

Для мостовой схемы

U_{обр m} =

2.5.3.По найденным величинам I_a и U_{обр m} производим выбор вентиля. Для установки в схему выбираем кремниевый вентиль типа КД202С со следующими основными параметрами.

Максимально допустимый анодный ток (среднее значение)

I_{a макс доп} = 3.5 А (с радиатором);

I_{a макс доп} = 1.5 А (без радиатора).

Максимально допустимое обратное напряжение (амплитудное значение)

U_{обр mмакс доп} = 600 В.

Прямое падение напряжения при номинальном анодном токе

U ₀ = 0.9 В.

2.5.4. Определяем основные параметры трансформатора:

а) суммарное активное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке

R_тр = R_d ν = 350 ∙ 0.049 = 17.2 Ом,

где ν – коэффициент, определяемый по графику (рис.2) как функция активной мощности трансформатора;

б) приближенное значение сопротивления вентиля в прямом включении

R_д = Ом;

в) действующее значение э.д.с. вторичной обмотки с учетом падения напряжения на диоде и активном сопротивлении обмоток трансформатора

E₂ = 2.22 U_d + I_d (R_тр + R_д) =

= 2.22∙150 + 0.43(17.2 + 0.26) =

= 341 В.

Для двухполупериодной схемы со средней точкой

E₂ = 1.11 U_d + I_d (R_тр + R_д),

Для мостовой схемы

E₂ = 1.11 U_d + I_d (R_тр + 2R_д);

г) коэффициент трансформации

n =

д) действующее значение тока вторичной обмотки

I₂=

Для схемы со средней точкой

I₂ =

Для мостовой схемы

I₂ = 1.11 I_d;

е) действующее значение тока первичной обмотки

I₁ = 1.21

Для схемы со средней точкой и мостовой схемы

I₁ =

ж) типовая мощность трансформатора (без учета подмагничивания сердечника)

Р_тр = .

Для схемы со средней точкой

Р_тр =

з) типовая мощность трансформатора с учетом подмагничивания сердечника постоянной составляющей тока вторичной обмотки (только для однополупериодной схемы)

Р^¹_тр ≈ 1.1 Р_тр = 1.1 ∙ 204 = 224 Вт.

2.5.5.Уточняем величину обратного напряжения на вентиле

U_{обр m} = Е₂ = 1.41 ∙ 341 = 482 В,

Что вполне допустимо для выбранного вентиля.

Для схемы со средней точкой

U_{обр m} = 2 Е₂.

Задание для самостоятельной работы

Рассчитать выпрямитель, работающий на активную нагрузку. Параметры нагрузки указаны в таблице 3.

Таблица 3

Сопротивление нагрузки Rd, Ом	Напряжение на нагрузке Ud, В

Схема выпрямителя – по указанию преподавателя. Напряжение сети принять равным 220 В.

Тема 3. РАСЧЕТ МАЛОМОЩНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ, РАБОТАЮЩИХ НА ЕМКОСТНУЮ НАГРУЗКУ

Схема выпрямителей

Наиболее распространенным случаем работы выпрямителя на емкостную нагрузку является работа выпрямителя совместно со сглаживающим фильтром, первое звено которого представляет собой конденсатор, включенный параллельно выходу выпрямителя. Примеры таких систем показаны на рис.3.

3.2.Задача расчета

Определить электрические нагрузки на вентиля и произвести выбор вентилей, определить основные параметры трансформатора (I₁, E₁, I₂, E₂, P_тр), определить необходимую величину емкости сглаживающего фильтра (С_ф ).