Главная  Расчет источников питания 

[0] [1] [2] [3] [ 4 ] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40]

Таблица J.14. Сравнительные свойства схем маломощных выпрямителей


Двухполуперн-одмая со среден точкой

Двукполупери-одная мостовая

Схема иием

с удвое-напряже-

Мннимальное (2 шг) число вентилей

Низкое среднее значение тока вентилей Возможность установки однотипных полупроводниковых вентилей на общем радиаторе без изоляции

Простои сглаживающий фильтр

Низкое выходное сопротивление Низкое обратное напряжение на вентилях и низкое среднее значение тока Простой сглаживающий фильтр Хорошее использование трансформатора

Низкое выходное сопротивление Низкое обратное напряжение на вентилях

Минимальное (2 шт.) число вентилей Хорошее использование трансформатора Возмож1юсть работы без трансформатора

Необходимость в трансформаторе

Усложненная конструкция трансформатора

Плохое использование трансформатора по току

Высокое обратное напряжение из вентилях

Повышенное выходное сопротивление Большая вероятность появления пульсаций с частотой сети из-за несимметрии плеч Необходимость в четырех вентилях Повышенное вдвое падение напряжения на вентилях Невоз.можность установки однотипных полупроводниковых вентилей на одном радиаторе (без изо-лнрующт1х прокладок)

Повышенное среднее значение тока вентилей

Невозможность установки однотипиь:х вентилей на общем металлическом основании без изоляции Сложный сглаживающий фильтр Низкая частота пульсации на конденсаторах фильтра Возможность появления пульсации с частотой сети (на внешних зажимах конденсаторов фильтра) при нссимметрии плеч

Область применения (по напряжению, тэ. ку и мощности) при использовании полу* проводниковых вец. тнлей

Выпрямленное напряжение (/. до iOO В

ВыпрямленвЕ4й ток 1 до 500 мА Мощность на выходе Ро до 50 Вт

t/o - до 400 В /о -до 1 А Р. - до 300 Вт

7„-300...1000 В

- до 200 мА Pj-до 50 Вт

Необходимость использования в схеме четырех вентилей вместо двух являе1«я уюстатком мостовой схемы. Поэтому наиболее целесообразно ее применять с полу-"йроводниковымн диодами, имеющими небольшие габариты и массу.

Для повышения выпрямленного напряжения на нагрузке прн заданном иапря-хеяии на вторичной обмотке трансформатора или при отсутствии силового трансформатора с необходимым коэффвциентом трансформации применяют схемы выпрямле-вия с удвоением или умножением напряжения. Такие схемы позволяют получить выпрямленное напряжение порядка 1000 В и выше.

Одна из миболее распространенных схем с удвоением напряжения приведена ва рнс. 1.11, в. Сравнительные свойства основных выпрямительных схем приведены в »б. 1.14.

1.3.2. Порядок расчета. Основные расчетные соотношения [24, с. 48-67]. Выпрямители с емкостной реакцией нагрузки (с емкостным фильтром) применяются в ис-гочвиках электропитания малой мощности и током, не превышающим обычно 1 А. Основными исходными данными для расчета являются: номинальное выпрямленное напряжение Со; максимальный и минимальный токи нагрузки omin вход-

и.ВЯ мощность Р„ = Cfl/e; номинальное напряжение сети и; частота сети fc, относительные отклонения напряжения сети в сторону повышения и понижения ui, min* коэффициент пульсации К-

В результате расчета требуется определить тип и параметры вентилей, режим работы схемы (токи, напряжения, КПД), емкость и тип конденсатора, нагружающего выпрямитель (первый элемент фильтра).

Расчет проводим в следующем порядке.

1. На основании рекомендаций табл, М4 выбираем схему выпрямления.

2. Пользуясь таблицей основных параметров выпрямительных схем, работающих иа емкостную нагрузку (табл. 1.15), определяем ориентировочные значения параметров вентилей U, /„р 1, а также габаритную мощность трансформатора S.

Для ориентировочного определения этих параметров следует задаться значениями вспомогательных коэффищеитов В к D. Для двухпмупериоднон схемы (со средней точкой) и мостовой схемы В = 0,95.,.1,1; D = 2,1...2,2, Для схемы с удвоением напряжения В 0,95...1,[; D = 2,05...2,1,

Амплитуду обратного напряжения на вентиле определяют по максимальному аначению выпрямленного напряжения

max).

3, Выбираем тип вентилей. При этом необходимо выполнить условия;

x>to,

обр п

пр.ср max пр ср, /пр<1.57/,,

пр.ср г

(1.54)

(1.55) (1.56) (1.57)

Параметры вентилей (выпрямительных диодов, столбов и диодных сборок)

обр max " пр.ср max ""Р"*" ПО табл. 1.16, 1.17.

4. Находим сопротивление вентиля в прямом направлении

fnpynfJlapxpmtx. {1.5S)

где t/j,p - падение напряжения на вентиле в прямом направлении (определяется ле табл. 1.16, 1.17).

5. Определяем активное сопротивление обмоток трансформатора

где kr - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления; для двулполупернодной схемы со средней точкой ~ 4,7; для мостовой схемы = 3,5; для схемы с удвоением напряжения kf = 0,9; В,п - амплитуда магнитной индукции в магнитопроводе трансформатора, Тл (определяется по рнс. 1.5); s - число стержней трансформатора»



Таблица 1.15. Основные параметры однофазных двухполупериоднык схем выпрям

Схема выпрямлепи!

"обр/".

„p.cp/.

np/.

1,11,

2,82S

0.5f

0,5D

0,5D

1,41S

0,5f

0,707D

0,5В

1,41S

1,41D

Двух пол упер йодная (со средней точкой) Мостовая

С удвоением напряжения

Примечание: U. - действующее знчеяие напряжения вторичн:).-* обмолш трансформатора; «w: / -действующие значения выпрямлершого тока; /р, - амплитуда выпрямленного токэ.

число виткоз пераичрюк и вто?ич»о11 обмоток трансформатора: - полная мо1дностьвто S -полная (габлрнткая) foпнJ.:ть трансформатора; /С - коэффициент пульсации вы(ямл--и я1же фазы выпрямителя, fjjp-сопротивление вентиля й прямом HJ.paвлeнш. В. D. И ~

рйыителя.

дення, работающих на емкость

l,V,/I,W,

. SJP,

SJP,

0.707D 0,707D

BD 0,707BD

0,707BD 0,707SD

0,86BD 0,707BD

HIrC HIrC

np 4~ тр Зпр+-тр

!,4Ш

0,7SD

0.7BD

0,7SD

H/rC

/op + Tp

"обр ~" амплитуда обратного напряжеаия на вентиле; /„р.ср - средмй выпрямленный (прямей!) /, вдействующие значения тока первичной и вторичной обмоток трансформатора; W, а рвчдой обмотки трансформатора; 5, -полная мощность первичной обмотай трансформатора; ого напряжения; / - частота пульсации выпрямленного напряжения; г-активное сопротпа-спомогателькые коэффициенты, определяемые по рнс. 1Л2, 1.13; С - нагрузочная емкость вып-

Таблица 1.16. Параметры некоторых выпрямительных диодов и столбов

Таблица 1.17. Параметры некоторых выпрямительных диодных сборок

Электрические параметры при

„кр-=°±»"

Тнп дио-

«а!

11! fill

Д223Б

дг2б

0,03

Д229Б

Д230Б

Д231Л

Д237В

Д232А

Д233

Д234Б

Д242А

Д243А

Д244А

КД202Р

2Ц103А

2000

0.01

КЦ106А

4000

0,01

КЦ106Б

6000

0,01

КЦ106В

8000

0,01

КЦ106Г

10 000

0.01

2Щ02Л

2Щ02Б

1000

2Щ02В

1200

Электрические пара-

метры

при окр = 20±5-С

Тнп прибор!

Схемы соедиие-

°L

о -

si=>

а и

is Е

ш ч

CL О

3 5"

Й и

d к с

КЦ402Д

Одиофаз-ный мост

1000

КЦ402Г

То же

1000

КЦ402А

1000

КЦ403Д

»

1000

КЦ403Г

1000

КЦ403В

»

1000

КЦ403Б

1000

КЦ403А

»

1000

КЦ405Е

>

1000

КЦ405Д

»

1000

КЦ405Г

1000

КЦ405В

1000

КЦ405Б

»

1000

КЦ405А

1000

КЦ407Л

2Д906А

2Д906Б

2Д906В

К1НД422

4 общих катода

К1НД423

4 общих анода

К1НД425

4 диода

1 -

несущих обмотки: для сердечника броневого (Ш-образногэ) тнпа s = 1; стержневого (П-образного) типа s = 2.

6. Находим индуктивность рассеяния обмоток трансформатора

где k - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления; для двухполупериодной схемы со средней точкой = 4,3 • 10"; для мостовой схемы = 5 * 10"; для схемы с удвоением напряжения = 1,25 • Ю~; р - число чередующихся секций обмоток: если вторичная обмотка наматывается после первичной (или наоборот), р = = 2; если первичная обмотка наматывается между половинами вторичной обмоткя (или наоборот), /7 = 3.

7. Определяем угол ф, характеризующий соотношение между индуктивным и активным сопротивлениями фазы выпрямителя,

Ф - arctg (2jx/cf,s)/r (1.61)

(г - активное сопротивление фазы выпрямителя (табл. 1.15)). В общем случае

=тр + "в-пр (1.62)

(пв - количество последовательно включенных и одновременно работающих вентилей: для схемы со средней точкой и схемы с удвоением напряжения = 1; для мостовой схемы «а = 2).


0 0,1 ft2 0.4 0 Ofi 0.1 А

.sir

о »,( 0,2 iJJ 0,4 ((5 W(!7 А

Рис. 1.12. Графики зависимостей; а - в =f Ш: б - D - / (Л); » f = / (Л)

J г-шг




15"

1 0,2 О

4 0,5 0,6 А

0,1 ОХ «,3 в,4 0,5. 0,6 А S

>

75°

-60°

«

о 0,01 Ofil о!я ojiiofis 0,06 0,07 Ofio 0.03 0)0 0,11 niz 0,13 0,14 0,16 1,16 opr,

Рис. 1.13. графики зависимости Я = / (/1) для схемы с удвоением .напря-ипя (т= 1) (а); для схемы со средней точкой и мостовой схемы {пг = 2) (б) и вспо.чогательный график зависимости У 2 cos Q = f (yj (в)


1,алее находим основной расчетный коэффициент

Л== (1.63)

где ги - число фаз выпрямителя: для схемы с удвоением напряжения т = I; для схемы со средней точкой и мостовой схемы т - 2.

9, По найденному значению А и углу ф определяем вспомогательные коэффициенты B.D, Ft, И (рис. I 12, 1.13).

10 Знан коэффициенты В, D » F, находим по табл. 1.15 необходимые параметры .трансформатора и вентиля: 1. S, 1, 5р. U, }, /„р, 1. По уточненным значениям U, /„р р и / в соответствии с формулами (1.55) - (1.57) проверяем правильность выбора вентилей.

П. Величину емкости, нагружающей вЫпрямигель (первый элемент фильтра), находим по формуле

с=тн/гКп. (1.64)

где И - вспомогательный коэффициент, определяемый по рнс. 1ЛЗ; г - активное сопротивление фазы выпрямителя. Ом; -заданный коэффициент пульсации выпрямленного напряжения, %; С - емкость, мкФ.

12. Строим нагрузочную (внешнюю) характеристику выпрямителя, т. е. зависимость выпрямленного напряжения оттока нагрузки: Сц = / (/□). С помощью этой характеристики можно определить отклонение выпрямленного напряжения от ааданного значения при различных токах нагрузки, в том числе напряжение холостого хода Uq, . ток короткого замыкания о1< s " внутреннее сопротивление выпрямителя .Го- Для построения нагрузочной характеристики необходимо:

а) воспользоваться вспомогательным графиком (рис. 1.13), на котором по оси абсцисс отложены значения коэффициента 7а, определяемого по формуле

Уа=/„г/туТи, (1.65) h

Рис. 1.14. Примерный вид нагрузоч-

а по оси ординат значения V 2 cos в, где „ой характеристики выпрямителя 6 - угол отсечки тока;

б) выбрать пб рис. 1.13. S кривую, соответствующую рассчитанному ранее углу ф;

в) перемножить ординаты кривой на рис. 1.13, в на U-i, а ее абсциссы на m U/h в результате получим график нагрузочной характеристики выпрямителя £/в = / (/„). Примерный вид нагрузочной характеристики показан на рнс. 1.14.

13. Напряжение холостого хода выпрямителя равно

f/oxx=f/2m)». (1.66)

14. Наибольшее выпрямленное напряксние на выходе выпрямителя определяем при максимальном напряжении сети


(1.67) (1.68) (1.69)

15. Ток короткого замыкания равен

16. Внутреннее сопротивление выпрямителя находим по формуле

17. Определяем КПД выпрямителя

Ч = РоДРо + Ртр + р.). (1.70)

где /*р - потери мощности в трансформаторе; - потери мощности на вентилях. Для определения Р используется формула

Ртр = 5тр(1 -11тр); (1.71)

Здесь Г1.ур - КПД Трансформатора (определяется по рис. 1.5).

г 35



[0] [1] [2] [3] [ 4 ] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40]

0.0013