Ниже приведен расчет выпрямителя, необходимо сделать следующее: 1. Для построенной схемы выпрямителя составить эквивалентную схему с учетом реальных параметров диодных ключей, рассчитать и построить характеристику «вход-выход» (емкостной и индуктивный характер нагрузки при этом не учитывать). 2. На основании полученной зависимости «вход-выход» и с учетом принципа работы схемы выпрямительного устройства построить полную временную диаграмму работы схемы. Расчет выпрямителя Исходные данные для расчета: - Схема Латура - напряжение на нагрузке выпрямителя U 0 12 B ; - ток нагрузки I 0 5 А ; - коэффициент пульсаций на выходе kп 0,001 ; - напряжение сети U C U1 220 B может изменяться в пределах 0,1 % (a 0,001) ; - частота сети f c 400 Гц . TV + VD1 С1 ~ С2 VD2 - Таблица 7.4 Схема Удвоения (схема Латура) Нагрузка RC U0 2 U 2 / B k п1 H / rф С f п1 2 fc U обр max 1,41 B U 0 I ср I0 IД D I0 IД max F I0 U2 0,5 B U 0 I2 1,41 D I 0 S2 0,707 B D P0 I1 1,41 D S1 0,707 B D P0 S тр 0,707 B D P0 k тр 0,63 w2 I0 w1 1. Определяем потребляемую нагрузкой мощность P0 U 0 I 0 12 5 60 Вт . 2. Определяем сопротивление нагрузки Rн U 0 / I 0 12 / 5 2,4 Ом . 3. Для схемы Латура количество фаз выпрямления m =1. 4. Определяем максимальное выпрямленное напряжение U В max U 0 (1 a) 12 (1 0,001) 12,012 В . 5. Выберем коэффициенты B и D : B 1; D 2,2 . 7. Пользуясь табл. 7.4 и выбранными коэффициентами B и D , определяем ориентировочно постоянную составляющую тока и амплитуду обратного напряжения вентиля I ср I 0 5 A, U обр m 1,41 B U 0 max 1,41112,012 16,94 B. 7. Вентиль должен иметь допустимые значения U обр m и I ср , превышающие вычисленные. По справочнику выбираем полупроводниковый диод Д242А, у которого U обр m 100 B , допустимый выпрямленный ток I пр ср max 10 A и прямое падение напряжения U пр 1 B . Параметры выбранного диода с запасом удовлетворяют требованиям. 7. Определяем дифференциальное сопротивление вентиля rVD 1,2 U пр / I 0 доп 1,2 1 / 10 0,12 Ом . Коэффициент 1,2 учитывает, что значение U пр измерено на переменном токе и меньше падения напряжения на вентиле при постоянном токе. 9. Для ориентировочного определения сопротивления трансформатора rтр и индуктивности рассеяния Ls необходимо знать тип трансформатора. Выбираем броневой трансформатор. У него обмотки расположены на одном центральном стержне, поэтому коэффициент S 1 . Считаем, что максимальная индукция в сердечнике трансформатора Bm 1,2 Tл . По табл. 7.5 выбираем коэффициенты kr 0,9; kL 1,25 и вычисляем rтр k r U0 S f c Bm 12 1 400 1,2 4 0,9 4 7,56 мОм , I 0 f c Bm U0 I0 5 400 1,2 12 5 U 0 10 3 S 3 U 0 I 0 12 10 3 112 5 4 LS k L 1,25 4 3,7 мкГн. I 0 f c Bm f c Bm 5 400 1,2 400 1,2 Таблица 7.5 Схема выпрямления Емкостная реакция kr Однополупериодная 2,3 Индуктивная реакция kL kr kL 4,1 - - Двухполупериодная 4,7 4,3 6,5 4,5 Мостовая 3,5 5,0 5,1 6,4 Удвоения 0,9 1,25 - - Реактивное сопротивление индуктивности рассеяния xS 2 f c LS 2 3,14 400 0,0037 10 3 0,0093 Ом . Сопротивление фазы выпрямления rф rтр rVD 0,00756 0,12 0,12756 Ом. 10. Определяем расчетные параметры arctg A xS 0,0093 arctg 4, rф 0,12756 rф I 0 m U 0 3,14 0,12756 5 0,17. 112 11. Пользуясь найденным величинам и A , определяем по графикам рис. 7.32 коэффициенты для расчета параметров трансформатора и вентиля B 0,9; D 2,3; F 7; H 350 . 12. Определяем параметры трансформатора и вентиля. Действующее значение напряжения вторичной обмотки U 2 0,5 B U 0 0,5 0,9 12 5,4 B. Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора и вентиля I B I 2 1,41 D I 0 1,41 2,3 5 16,22 A . В F 1,4 60 0 30 0 10 300 00 1,2 00 30 0 60 0 1,0 0,7 600 5 А 0 0,4 0,2 0,6 А 3 0 0,4 0,2 а б D H (400 Гц) 0 0 100 H (50 Гц) 800 3,2 0,6 2,8 30 0 60 0 30 0 2,4 50 400 60 0 75 0 2,0 A A 1,6 0 0,2 0,6 0,4 в 0 0,2 г 0,4 0,6 Рис. 7.32 Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора I1 1,41 D I 0 U 2 / U1 1,41 2,3 5 5,4 / 220 0,4 A . Габаритные мощности вторичных, первичных обмоток и трансформатора P2 2 I 2 U 2 2 16,22 5,4 175,2 B A; P1 I1 U1 0,4 220 88 Bm; Pтр ( P1 P2 ) / 2 (175,2 88) / 2 131,6 Bm. Наибольшее приложенное к вентилю обратное напряжение U обр max 1,41 B U 0 max 1,41 0,9 12,012 15,24 B . Среднее значение тока вентиля I ср I 0 5 A . Амплитуда тока через вентиль или максимальное значение тока I B max F I 0 7 5 35 A . Предварительно выбранный диод Д242А пригоден для работы в проектируемом выпрямителе, так как все его параметры выше требуемых. 13. Определяем емкость конденсатора, исходя из коэффициента пульсаций на выходе схемы kп 0,001 : C0 kn 0,001 0,17 мкФ . m 2 f c Rн 1 2 3,14 400 2,4 При выборе рабочего напряжения конденсатора обязательно нужно учитывать значение выпрямленного напряжения на холостом ходу. В режиме холостого хода выпрямителя конденсатор зарядится до амплитудного значения напряжения на вторичной обмотке, а оно с учетом возможного повышения напряжения питающей сети на 0,1 % составляет U 0 xx m 2 U 2 (1 a) 1,41 5,4 (1 0,001) 7,62 B . Выбираем конденсатор на ближайшее напряжение U раб 10 B . По справочнику выбираем конденсатор типа К53-1А на напряжение U раб 10 B с емкостью 0,68 мкФ .