Расчет выпрямителей. 
Расчет выпрямителей

Задача 1.

выпрямитель мостовой трёхфазный напряжение Составить схему мостового выпрямителя, выбрав стандартные диоды, параметры которых приведены в таблице 62. Мощность потребителя Pd = 300 (Вт) с напряжением питания Ud = 20 (В). Пояснить порядок составления схемы для диодов с приведенными параметрами.

РЕШЕНИЕ:

1. Определяем ток потреби теля.

Id = Pd/Ud = 300/20 = 15 А.

2. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы.

Ub = 1,57· Ud =1,57· 20 = 31,4 В.

3. Выбираем диод для данной схемы из условий:

по току — Iдоп. > 0,5 Id > 0,5· 15 > 7,5 А.

напряжению — Uобр.> Ub>31,4 В.

По таблице 62 подходит диод Д224А, у которого Iдоп.= 10 А., что >7,5 А. и.

Uобр.= 50 В., что >31,4 В.

В схеме мостового выпрямителя диоды — VD1; VD2; VD3; VD4 выбраны Д224А Подходит также диод Д244А у которого Iдоп.= 10 А., и Uобр.= 50 В.

Схема мостового выпрямителя VD1; VD2; VD3; VD4 (Д305).

Задача 2.

Трёхфазный выпрямитель, собранный на трёх диодах, должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Pd = 900 (Вт) при напряжении Ud = 150 (В). Следует выбрать один из трёх типов полупроводниковых диодов (Д232, КД202Н, Д222), параметры которых приведены в таблице 62 для схемы выпрямителя, и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя.

РЕШЕНИЕ:

1. Определяем ток потребителя.

Id = Pd/Ud = 900/150 = 6 А.

2. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период для однополупериодной схемы выпрямителя.

Ub = 3,14· Ud = 3,14· 150 = 471 В.

3. Выбираем диод для данной схемы из условий:

по току — Iдоп. > 0,5Id = 6 А.

по напряжению — Uобр.> Ub = 471 В.

По таблице 62 подходит диод Д233, у которого Iдоп.= 10 А., что > Id = 6 А. и Uобр.= 500 В., что > Ub = 471 В.

Схема однополупериодного выпрямителя — VD1 (Д233).

Задача 3.

Составить схему двухполупериодного выпрямителя, выбрав стандартные диоды, параметры которых приведены в таблице 62. Мощность потребителя Pd = 240 (Вт) с напряжением питания Ud = 180 (В). Пояснить порядок составления схемы для диодов с приведенными параметрами.

РЕШЕНИЕ:

1. Определяем ток потребителя.

Id = Pd/Ud = 240/180 = 1,3 А.

2. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период для схемы двухполупериодного выпрямителя.

Ub = 3,14· Ud = 3,14· 180 = 565,2 В.

3. Выбираем диод для данной схемы из условий:

по току — Iдоп. > Id = 0,5· 1,3 А. = 0,65А.

по напряжению — Uобр.> Ub = 565,2 В.

По таблице 62 подходит диод Д234Б, у которого Iдоп.= 5 А., что > Id = 0,65 А. и Uобр.= 600 В., что > Ub = 565,2 В.

Схема двухполупериодного выпрямителя — VD1, VD2 (Д234Б) Задача 4.

Однополупериодный выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Pd = 70 (Вт) при напряжении Ud = 100 (В). Следует выбрать один из трёх типов полупроводниковых диодов (КД202Н, Д215Б, Д214), параметры которых приведены в таблице 62 для схемы выпрямителя, и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя.

РЕШЕНИЕ:

1. Определяем ток потребителя.

Id = Pd/Ud = 70/100 = 0,7 А.

2. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы.

Ub = 1,57· Ud =1,57· 100 = 157 В.

3. Выбираем диод для данной схемы из условий:

по току — Iдоп. > 0,5 Id > 0,5· 0,7 >0,35 А.

напряжению — Uобр.> Ub >157 В.

Подходит диод Д205, у которого Iдоп.= 0,4 А., что > 0,35 А.; Uобр.=400 В., что >157 В.

Если предлагаемые в условии задачи диоды не подходят, то диод необходимо выбрать из таблицы 62.

Схема однополупериодного выпрямителя — VD1 (Д205).

Задача 5.

Составить схему трёхфазного выпрямителя на трёх диодах, выбрав стандартные диоды, параметры которых приведены в таблице 62. Мощность потребителя Pd = 800 (Вт) с напряжением питания Ud = 80 (В). Пояснить порядок составления схемы для диодов с приведенными параметрами.

РЕШЕНИЕ:

1. Определяем ток потребителя.

Id = Pd/Ud = 800/80 = 10 А.

2. Определим допустимый ток через диод в трёхфазной схеме выпрямителя.

Iдоп. = 1/3 Id = 3/10 = 0,3 А.

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

Ub = 2,1· Ud =2,1· 80 = 168 В.

4. Выбираем диод для данной схемы из условий:

по току — Iдиода > Iдоп >0,3А.

напряжению — Uобр.> Ub > 168 В.

Выбираем диод Д205, у которого Iдоп.= 0,4А., что > 0,3 А.; Uобр.= 400 В., что > 168 В.

Подходит также диод Д221, у которого Iдоп.= 0,4 А.; Uобр.= 400 В.

Если предлагаемые в условии задачи диоды не подходят, то диод необходимо выбрать из таблицы 62.

Схема трёхфазного выпрямителя (диоды VD1; VD2; VD3 — Д205 или Д221).

Задача 6.

Мостовой выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Pd = 50 (Вт) при напряжении Ud = 100 (В). Следует выбрать один из трёх типов полупроводниковых диодов (Д7Г, Д209, Д304), параметры которых приведены в таблице 62 для схемы выпрямителя, и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя.

РЕШЕНИЕ:

1. Определяем ток потреби теля.

Id = Pd/Ud = 50/100 = 0,5 А.

2. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы.

Ub = 1,57· Ud =1,57· 100 = 157 В.

3. Выбираем диод для данной схемы из условий:

по току — Iдоп. > 0,5 Id > 0,5· 0,5 >0,25 А.

напряжению — Uобр.> Ub >157 В.

Подходит диод Д7Г, у которого Iдоп.= 0,3 А., что > 0,25 А.; Uобр.=200 В., что >157 В.

Если предлагаемые в условии задачи диоды не подходят, то диод необходимо выбрать из таблицы 62.

Схема мостового выпрямителя VD1; VD2; VD3; VD4 (Д7Г) Задача 7.

Составить схему двухполупериодного выпрямителя, выбрав стандартные диоды — Д244, параметры которых приведены в таблице 62. Определить допустимую мощность потребителя, если значение выпрямленного напряжения Ud = 20 (В).

РЕШЕНИЕ:

Определяем мощность потребителя.

Pd= Id •Ud= 2 • 20 = 40 Вт.

Определим ток потребителя.

Id = Pd/Ud = 40/20 = 2 А.

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

Ub = 3,14· Ud = 3,14· 20 = 62,8 В.

4. Выбираем диод для данной схемы из условий:

по току — Iдоп. > Id = 0,5· 2 А. = 1 А.

по напряжению — Uобр.> Ub = 62,8 В.

По таблице 62 подходит диод Д2214Б, у которого Iдоп.= 2 А., что > Id = 1 А. и Uобр.= 100 В., что > Ub = 62,8 В.

Схема двухполупериодного выпрямителя — VD1, VD2 (Д2214Б) Задача 8.

Двухполупериодный выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя Pd =150 (Вт) при напряжении Ud = 50 (В). Следует выбрать один из трёх типов полупроводниковых диодов (Д242А, Д222, Д215Б), параметры которых приведены в таблице 62 для схемы выпрямителя, и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя.

РЕШЕНИЕ:

1. Определяем ток потребителя.

Id = Pd/Ud = 150/50 = 3 А.

2. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период для схемы двухполупериодного выпрямителя.

Ub = 3,14· Ud = 3,14· 50 = 157 В.

3. Выбираем диод для данной схемы из условий:

по току — Iдоп. > Id = 0,5· 3 А. = 1,5 А.

по напряжению — Uобр.> Ub = 157 В.

По таблице 62 подходит диод Д243Б, у которого Iдоп.= 2 А., что > Id = 1,5 А. и Uобр.= 200 В., что > Ub = 157 В.

Схема двухполупериодного выпрямителя — VD1, VD2 (Д243Б) Задача 9.

Составить схему однополупериодного выпрямителя, выбрав стандартные диоды, параметры которых приведены в таблице 62. Мощность потребителя Pd = 200 (Вт) с напряжением питания Ud = 200 (В). Пояснить порядок составления схемы для диодов с приведенными параметрами.

РЕШЕНИЕ:

1. Определяем ток потребителя.

Id = Pd/Ud = 200/200 = 1 А.

2. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы.

Ub = 1,57· Ud =1,57· 200 = 314 В.

3. Выбираем диод для данной схемы из условий:

по току — Iдоп. > 0,5 Id > 0,5· 1 >0,5 А.

напряжению — Uобр.> Ub >314 В.

Подходит диод КД202Н, у которого Iдоп.= 1 А., что > 0,5 А.; Uобр.=500 В., что >314 В.

Если предлагаемые в условии задачи диоды не подходят, то диод необходимо выбрать из таблицы 62.

Схема однополупериодного выпрямителя — VD1 (КД202Н) Задача 10.

Составить схему мостового выпрямителя, выбрав стандартные диоды — Д242Б, параметры которых приведены в таблице 62. Определить допустимую мощность потребителя, если значение выпрямленного напряжения Ud = 50 (В).

РЕШЕНИЕ:

1. Определяем ток потребителя.

Id = Pd/Ud = 100/50 = 2 А.

Pd = 100 Вт.

2. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы.

Ub = 1,57· Ud =1,57· 50= 78,5 В.

3. Выбираем диод для данной схемы из условий:

по току — Iдоп. > 0,5 Id > 0,5· 2 > 1 А.

напряжению — Uобр.> Ub>78,5 В.

По таблице 62 подходит диод Д2214Б, у которого Iдоп.= 2 А., что >1 А. и Uобр.= 100 В., что >78,5 В.

В схеме мостового выпрямителя диоды — VD1; VD2; VD3; VD4 выбраны Д224А.

Схема мостового выпрямителя VD1; VD2; VD3; VD4 (Д2214Б) Задача 11.

Составить схему параметрического стабилизатора, выбрать кремниевый стабилитрон, рассчитать сопротивление гасящего резистора Rг и коэффициент стабилизации, если выходное напряжение стабилизатора Uст = 8 В и ток нагрузки Iн = 6 мА. Электрические параметры кремниевых стабилитронов приведены в таблице 8.

Схема параметрического стабилизатора РЕШЕНИЕ:

1. По таблице 8 выбираем тип кремниевого стабилитрона по величине заданного выходного напряжения Uст. = 8 В и току нагрузки Iн.= 6мА.

При выборе кремниевых стабилитронов предпочтение следует отдавать стабилитронам, имеющим меньшее дифференциальное сопротивление r_ДИФ, так как при этом увеличивается коэффициент стабилизации. Например, при заданных значениях Uст = = 8 В и Iн = 6мА подходят два стабилитрона: Д808 и Д809, у которых напряжения стабилизации соответственно равны 7 — 8,5 В и 8 — 9,5 В, а токи стабилизации соответственно 3 — 33мА и 3 — 29мА (см. табл.8).

Однако дифференциальное сопротивление стабилитрона Д808 меньше (r_ДИФ, = 6 Ом), чем стабилитрона Д809 (r_ДИФ, = 10 Ом), поэтому в данном случае целесообразно взять стабилитрон Д809.

Иногда для заданного примера по (U ст. min — Umax) и по (Iст. min — Iст. max) подходит только один стабилитрон, то в этом случае берут его дифференциальное сопротивление r_ДИФ. которое поэтому не сравнивается с другими r_ДИФ.

Таким образом, для выбранного стабилитрона Д809 (см. табл. 8).

U ст. min — Umax = 8 — 9,5 В;

Iст. min — Iст. max = 3 — 29 мА;

дифференциальное сопротивление r_ДИФ, = 10 Ом.

2. Рассчитаем гасящее сопротивление гасящего сопротивления Rг.

Rг = Uг/Iвх · 10 -3,.

где Uг — падение напряжения на гасящем резисторе, В. Для расчётов принимают.

Uг? 3· Uст? 3· 8= 24 В. Uст — выходное напряжение (задано в условии задачи Uст = 8В).

Iвх — входной ток стабилизатора, который определяется из соотношения, мА.

Iвх = Iст + Iн, где Iст — среднее значение тока стабилитрона, мА. Для расчетов берут Iст? 2Iн =.

=2· 6 = 12 мА. Iн — ток нагрузки (задан в условии задачи Iн =6 мА).

Отсюда Iвх = Iст + Iн = 12 + 6 = 18мА.

Тогда.

Rг = Uг/Iвх · 10 -3 = 24/18· 10 -3 = 1300Ом.

3. Рассчитаем коэффициент стабилизации Кст = Rг/rДИФ · Uст/Uвх = 1300/10 · 8/36 = 28,.

где Uвх = Uст + Uг = 8+ 24 = 32 В.

Задача 12.

Составить схему параметрического стабилизатора, выбрать кремниевый стабилитрон, рассчитать сопротивление гасящего резистора Rг и коэффициент стабилизации, если выходное напряжение стабилизатора Uст = 14 В и ток нагрузки Iн = 10 мА. Электрические параметры кремниевых стабилитронов приведены в таблице 8.

Схема параметрического стабилизатора РЕШЕНИЕ:

1. По таблице 8 выбираем тип кремниевого стабилитрона по величине заданного выходного напряжения Uст. = 14 В и току нагрузки Iн.= 10мА.

При выборе кремниевых стабилитронов предпочтение следует отдавать стабилитронам, имеющим меньшее дифференциальное сопротивление r_ДИФ, так как при этом увеличивается коэффициент стабилизации. Например, при заданных значениях Uст = = 14 В и Iн = 10мА подходят два стабилитрона: Д813 и Д814Д, у которых напряжения стабилизации соответственно равны 11,5 — 14 В, а токи стабилизации соответственно 3 — 22мА и 3 — 24мА (см. табл.8). Дифференциальное сопротивление стабилитрона Д813 (r_ДИФ, = 18 Ом), Д810 (r_ДИФ, = 18 Ом), данном случае целесообразно взять стабилитрон Д813.

Иногда для заданного примера по (U ст. min — Umax) и по (Iст. min — Iст. max) подходит только один стабилитрон, то в этом случае берут его дифференциальное сопротивление r_ДИФ. которое поэтому не сравнивается с другими r_ДИФ.

Таким образом, для выбранного стабилитрона Д813 (см. табл. 8).

U ст. min — Umax = 11,5 — 14 В;

Iст. min — Iст. max = 3 — 24 мА;

дифференциальное сопротивление r_ДИФ, = 18 Ом.

2. Рассчитаем гасящее сопротивление гасящего сопротивления Rг.

Rг = Uг/Iвх · 10 -3,.

где Uг — падение напряжения на гасящем резисторе, В. Для расчётов принимают.

Uг? 3· Uст? 3· 14= 42 В. Uст — выходное напряжение (задано в условии задачи Uст = 14В).

Iвх — входной ток стабилизатора, который определяется из соотношения, мА.

Iвх = Iст + Iн, где Iст — среднее значение тока стабилитрона, мА. Для расчетов берут Iст? 2Iн =.

=2· 10 = 20 мА. Iн — ток нагрузки (задан в условии задачи Iн =10 мА).

Отсюда.

Iвх = Iст + Iн = 10 + 10 = 20мА.

Rг = Uг/Iвх · 10 -3 = 42/20· 10 -3 = 2100Ом.

3. Рассчитаем коэффициент стабилизации Кст = Rг/rДИФ · Uст/Uвх = 2100/18 · 14/42 = 39,.

где Uвх = Uст + Uг = 14 + 42 = 56 В.

Задание 13.

Сглаживающий LC фильтр включен после трехфазного однополупериодного выпрямителя (схема Миткевича). Определить коэффициент сглаживания q и рассчитать параметры элементов сглаживающего фильтра L и C если заданы: коэффициент пульсации на выходе фильтра Кп2 = 0,02, выпрямленное напряжение Uо =120 В и выпрямленный ток Iо =15 А. Частота сети f = 50 Гц, число импульсов выпрямленного тока за периодm = 3.

Схема трёхфазного мостового выпрямителя (схема Ларионова) с LC фильтром РЕШЕНИЕ:

Определяем коэффициент пульсаций основной (первой) гармоники КП1 = 2/m2 — 1 = 2/36 — 1 0,057.

Коэффициент сглаживания фильтра определяется.

q = КП1/ КП2 = 0,057/0,02 = 2,85.

3. Рассчитаем минимальную величину индуктивности дросселя фильтра, Lдр. min Гн.

Lдр. min == 0,52 Гн.

4. Рассчитаем значение ёмкости фильтра, C мкФ.

= = 6169 мФ.

Таблица 62- Технические данные полупроводниковых диодов.

Таблица 8-Параметры кремниевых стабилитронов.