Для самостоятельной расчетной работы

“ Расчет рабочих параметров электронного выпрямителя “

 

Данная самостоятельная домашняя расчетнографическая работа относится к типовым задачам по расчету выпрямителей переменного тока, собранных на полупроводниковых диодах. Подобные схемы выпрямителей находят сейчас применение в различных электрон­ных устройствах и приборах. При решении задачи следует помнить, что основными параметрами полупроводниковых диодов являются допустимый ток I доп, на который рассчитан данный диод, и величи­на обратного напряжения Uобр, которое выдерживает диод без про­боя в непроводящий период.

Обычно при составлении реальной схемы выпрямителя задаются величиной мощности потребителя Pd,(Вт), получающего питание от данного выпрямителя, и выпрямленным напряжением Ud,(В), при ко­тором работает потребитель постоянного тока. Отсюда нетрудно оп­ределить ток потребителя Id=Pd/Ud. Cравнивая ток потребителя с допустимым током диода (Iдоп), выбирают диоды для схемы выпрями­теля. Следует учесть, что для однополупериодного выпрямителя ток через диод равен току потребителя, т. е. надо соблюдать условие I доп ≥ I d. Для двухполупериодной и мостовой схем выпрямления ток через диод равен половине тока потребителя, т. е. следует соблю­дать условие Iдоп ≥ 0,5Id. Для трехфазного выпрямителя ток через диод составляет треть тока потребителя, следовательно, необходимо,чтобы I доп ≥ 0.33 Id (A).

Величина напряжения, действующая на диод в непроводящий период U_ОБР, также зависит от той схемы выпрямления, которая приме­няется в конкретном случае. Так, для однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей U_ОБР = πUd=3,l4Ud, для мостового вы­прямителя U_ОБР=πUd / 2=1,57Ud, а для трехфазного однополупериодного выпрямителя U_ОБР=2,lUd.,для трехфазного мостового для диодов, работающих в качестве вентилей, складывается самый легкий режим работы, а обратное напряжение на вентиле составляет U_ОБР=2,lUd.   При выборе диода, следовательно, должно быть выполнено условие Uoбp_..доп ≥U_ОБР..

 

Рассмотрим примеры на составление схем выпрямителей.

 

Пример 1. Составить схему мостового выпрямителя, использовав один из четырех промышленных диодов: Д218, Д222, КД202Н, Д215Б. Мощность потребителя Рd=300 Вт, напряжение потребителя Ud=200 В.

Решение 1. Выписываем из табл. 53 параметры указанных диодов:

 

Тип диода	I доп, А	Uoбp.доп В	Тип диода	I доп, А	Uoбp.доп, В
Д218 Д222	0,1 _ 0,4 --	1000+   600 +	КД202Н Д215Б	1 +       2+	500+ 200_

 

2. Определяем ток потребителя

Id=Pd/Ud=300/200=1,5 A.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводя­щий период для мостовой схемы выпрямителя:

Uoбp =U_B = l,57Ud= 1,57∙200= 314 В.

4. Выбираем диод из условия I доп >0,5Id> 0,5 ∙1,5 > 0,75 А; Uoбp.доп > Uoбp.>314 В. Этим условиям удовлетворяет диод КД202Н:

I доп = 1,0 > 0,75 А; Uобр == 500 > 314 В.

Диоды Д218 и Д222 удовлетворяют только напряжению, так как 1000 и 600 больше 314 В, но не подходят по допустимому току, так как 0,1 и 0,4 меньше 0,75 А.

     Диод Д215Б, наоборот, подходит по допустимому току, так как 2>0,75 А, но не подходит по обратно­му напряжению, так как 200<314 В. (Для удобства в работе удобно отмечать знаком (+), кода диод подходит по условиям работы и, знаком (-) – Когда диод не подходит.

5. Составляем схему мостового выпрямителя на рис. 1(рис 57). В этой схеме каждый из диодов имеет параметры диода КД202Н: I доп = 1,0 А, Uoбp = 500 В.

 

Пример 2. Для питания постоянным током потребителя мощ­ностью Pd=250 Вт при напряжении U_d=100 В необходимо собрать схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды типа Д243Б.

Решение. 1. Выписываем из таблицы паспортных данных параметры диода Д242Б:

 Iдоп = 2 A, (+) Uo6p.доп=200 В.(-)

2. Определяем ток потребителя

Id = Pd/Ud = 250/100 = 2,5 А.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводя­щий период:

Uo6p =U_B = 3,14Ud = 3,14∙100 = 314 В.

4. Проверяем диод по параметрам I доп и Uобр - Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям Uо6p> Uo6p, I доп>0,5Id. В дан­ном случае первое условие не соблюдается, так как 200<314 В, т. е. Uo6p<Ub. Второе условие выполняется, так как 0,5 I d=0,5х2,5 =1,25 <2 A.

5. Составляем схему выпрямителя. Для того чтобы выполнить ус­ловие Uобр>Ub, необходимо два диода соединить последовательно, тогда Uобр = 200∙2 = 400>314 В.

Полная схема выпрямителя приведена на рис.2 (рис 58)

.

Пример 3. Для питания постоянным током потребителя мощностью Pd=300 Вт при напряжении Ud=20 В необходимо собрать схему однополупериодного выпрямителя, использовав имеющиеся стандартные диоды Д242А.

Решение. 1. Выписываем из табл. 53 параметры диода: I доп = 10 A, Uo6p.доп =100B.(+)

2. Определяем ток потребителя: I доп ≥ Id= Pd / Ud =300 / 20 = 15 (A)= I_B(-)

 

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводя­щий период:

Uo6p =Ub = 3,14 Ud = 3,14.20 = 63 В.

4. Проверяем диод по параметрам I доп и Uобр. Для данной схе­мы диод должен удовлетворять условиям Uобр.доп ≥ Ub, I доп ≥ I d

В данном случае второе условие не соблюдается, так как 10<15А, т. е. I доп < I d Первое условие выполняется, так как 100>63 В.

5. Составляем схему выпрямителя. Для того чтобы выполнить условие I доп > I d, надо два диода соединить параллельно, тогда I доп = 2∙10 = 20 А, 20>15 А.

Полная схема выпрямителя приведена на рис. 3(рис. 59).

Пример 4. Для составления схемы трехфазного выпрямителя на трех диодах заданы диоды Д243. Выпрямитель должен питать по­требитель с Ud=150 В. Определить допустимую мощность потреби­теля и пояснить порядок составления схемы выпрямителя.

Решение. 1. Выписываем из таблицы паспортных данных параметры диода:

  I доп = 5 А,(+)   Uобр.доп. = 200 В.(--)

2. Оп.ределяем допустимую мощность потребителя. Для трехфаз­ного выпрямителя

              Pd= 3I доп х Ud = 3х5х150=2250 Вт

. Следовательно, для данного выпрямителя Pd ≤ 2250 Вт.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

Uобр =Ub = 2,1 Ud= 2,1∙150 = 315 В.

4.Составляем схему выпрямителя. Проверяем диод по условию Uo6p.доп≥Ub. В данном случае это условие не выполняется, так как 200<315 В. Для выполнения этого условия необходимо в каждом плече два диода соединить последовательно, тогда   

 Uобр = 200∙2= 400 В; 400>315 В.

Полная схема выпрямителя приведена на рис4 (рис. 60).

 

Ниже приведены варианты заданий. Номер варианта соответствует личному номеру студента по записи в учебном журнале.

Задача варианты 1—10. Составить схему мостового выпря­мителя, использовав стандартные диоды, параметры которых при­ведены втаблице паспортных данных диодов. Определить допустимую мощность потребителя, если величина выпрямленного напряжения Ud. Данные для своего варианта взять из ниже приведенной таблицы вариантов. Пояснить, на основании чего сделан выбор схемы выпрямителя.

.Номер варианта	Тип диода	Ud. В	Номер варианта	Тип диода	Ud. В
1 2 3 4 5	Д214А Д244Б Д215Б Д242Б Д224	80 50 110 50 40	6 7 8 9 10	Д232 Д215 Д233Б Д7Г Д2П	300 100 200 200 00

 

Задача варианты 11—20. Двухполупериодный выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потреби­теля Pd при напряжении Ud. Следует рассмотреть варианты на каждом из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в таблице паспортных данных диодов, для схемы выпрямителя и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из нижеприведенной таблицы.

Номер варианта	Тип диода	Pd, Вт	Ud. В	Номер варианта	Тип диода	Pd, Вт	Ud. В
11     12     13     14     15	Д243А Д226 Д231Б Д224А Д242 ДЗОЗ КД202Н Д243 Д214А Д224 Д214Б Д302 Д215А Д231 Д234Б	400     200     300     70     800	80     30     60     20     120	16     17     18     19     20	Д244Б Д214 Д243Б Д218 Д22Г Д214А Д302 Д205 Д244Б Д242А Д222 Д215Б Д7Г Д2.17 Д242Б	150     30     60     150     20	20     50     40     50     150

 

Задача варианты 21—30. Составить схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды, параметры которых приведены в таблице паспортных данных диодов. Мощность потребителя Pd при напряжении питания Ud. Пояснить порядок составления схемы для диодов с дан­ными параметрами. Данные для своего варианта взять из нижеприведенной таблицы.

Номер варианта	Тип диода	Pd, Вт	Ud. В	Номер варианта	Тип диода	Pd, Вт	Ud. В
21 22 23 24 25	Д207 Д242Б Д222 ДЗОЗ Д214А	20 180 240 400 800	60 30 180 80 50	26 27 28 29 30	Д209 Д305 Д232 КД202А Д226А	30 150 1000 120 80	100 20 200 15 150