Типовой расчёт однофазного выпрямителя с ёмкостным фильтром
Вариант № 1
Задание Рассчитать однофазный однополупериодный выпрямитель с емкостным фильтром (рисунок 1). К выпрямителю подключена нагрузка. Выпрямитель питается от промышленной сети В, 50 Гц. Численные данные для расчета приведены в таблице 1.
Таблица 1 — Численные данные
Номер варианта Номер рисунка Параметры трансформатора Тип диода Сопрот-е нагрузки RH, Ом Коэф-т пульсаций на нагрузке — р
U2, B R1, Ом R2, Ом
1 2 3 4 5 6 7 8
1 1 400 5 1 Д208 1000 10−2
где действующее напряжение вторичной обмотки трансформатора;
и активное сопротивление первичной и вторичной обмоток трансформатора.
Рисунок 1 — Однофазный однополупериодный выпрямитель с емкостным фильтром
Данную схему обычно применяют при выпрямленных токах до нескольких десятков миллиампер и в тех случаях, когда не требуется высокой степени сглаживания выпрямленного напряжения. Данная схема характеризуется плохим коэффициентом использования мощности трансформатора.
Расчет выпрямителя
Расчет ведем согласно методике изложенной [2]
1. Прямая ВАХ диода Д208 представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 — Прямая ВАХ диода Д208
Рисунок 3 — Обратная ветвь ВАХ диода Д208
Параметры диода Д208 сведены в таблицу 2. [1]
Таблица 2 — Параметры диода Параметр Диод Д208
Максимальный выпрямленный ток, мА
Максимально допустимое обратное напряжение, В
2. Расчет числа последовательно включенных диодов в схеме выпрямителя без фильтра Сф.
При повышении температуры прямое падение напряжения на кремниевых диодах уменьшается, обратный ток увеличивается, а допустимое значение выпрямленного тока снижается.
Если, то диоды следует включать последовательно. Проверим правильность схемы (см. рисунок 1).
Амплитуда обратного напряжения (без фильтра Сф):
В Таким образом подтвердили правильность включения диодов, так как выполняется условие .
Число последовательно включенных диодов в фазе (плече) выпрямителя:
Таким образом, число последовательно включенных диодов шт.
3. При последовательном соединении диодов напряжение распределяется между всеми диодами. Однако необходимо учитывать, что диоды имеют разные значения величины обратного тока, а также могут обладать не стабильностью обратного тока во времени. Очевидно, что при последовательном соединении большая часть приложенного напряжения будет падать на диоде с наименьшим обратным током. При этом обратное напряжение может превысить допустимое значение и диод окажется в режиме пробоя.
Для обеспечения надежной работы диодов прибегают к искусственному выравниванию падений напряжений на диодах с помощью шунтирующих сопротивлений. Шунтирующие резисторы одинаковой величины подключаются параллельно каждому диоду (см. рисунок 1). При достаточно малой величине сопротивления резистора по сравнению с обратным сопротивлением диодов напряжение на всех диодах будет равным.
Диоды с обратным током до 100 мкА рекомендуется шунтировать резисторами из расчета 70 кОм на каждые 100 В амплитуды фактического обратного напряжения, приходящегося на один
