ИжГТУ
Кафедра Электротехники
Курсовая работа
Тема: “Выпрямители”
Выполнил: студент группы №372
Солодянкин А. Н.
Принял: Ситников Б. А.
Ижевск
2000
Содержание
Задание ............................................................................................. 3
Введение ...........................................................................................4
Выпрямитель с удвоением напряжения ....................................5
Расчет диодов ..................................................................................5
Параметры трансформатора ........................................................5
Расчет конденсаторов ....................................................................7
Список литературы .........................................................................8
Задание
Рассчитать выпрямитель
R Н =100 Ом
U H =24 В
U 1 =220 В (сеть)
Указать параметры трансформатора.
Рис. 1
Данная схема является двухполупериодным выпрямителем с удвоением напряжения.
Введение.
Питание радиоаппаратуры от электросетей переменного тока – наиболее экономичный, удобный и надежный способ электропитания. Но для питания для питания цепей требуется постоянный ток, для этого переменный ток электросети преобразуют в пульсирующий (ток постоянного напряжения, периодически изменяющийся по величине), уменьшая затем пульсации до столь малой величины, что он не создает заметных помех (фона) в громкоговорителе, телефоне, на экране и т. п.
Преобразование переменного тока в пульсирующий называется выпрямлением, а сами преобразователи–выпрямителями.
Процесс уменьшения пульсаций называется сглаживанием пульсаций и осуществляется сглаживающими фильтрами. Выпрямителем часто называют весь комплекс, в который входят как собственно выпрямитель, так и сглаживающий фильтр.
Необходимыми частями выпрямителей являются электрические вентили – приборы, хорошо пропускающие ток в одном направлении и не пропускающие его (или плохо пропускающие) – в другом.
В настоящее время используются полупроводниковые выпрямители, где в качестве вентилей применены германиевые или кремниевые диоды.
Для питания радиоприемников, телевизоров и усилителей низкой частоты, применяют выпрямители нескольких типов:
Выпрямитель с удвоением напряжения.
Выпрямитель состоит из двух диодов, которые работают поочередно; во время полупериодов питающего напряжения одного знака импульсами прямого тока через диод VD1 заряжается конденсатор С1 (Рис.1), а во время полупериодов обратного знака через диод VD2 заряжается конденсатор С2. Так как эти конденсаторы по отношению к нагрузке выпрямителя соединены между собой последовательно, на ней получается удвоенное напряжение.
Расчет
1. Диоды. Выбор типа диодов производят исходя из следующих соображений: обратное напряжение на каждом из диодов не должно превышать максимально допустимого значения даже при наибольшем значении напряжения питающей электросети и при наибольшем выпрямленном напряжении, которое получается при отключении нагрузки от выпрямителя. В нашем случае это условие выполняется, когда U обр. и макс ³ 1,7U 0
U 0 =U H =24 В U обр. и макс ³ 40,8 B
В месте с тем диоды должны удовлетворять условию: I вп. ср. макс ³ 1,6I 0 , где I вп. ср. макс – это средний за период ток через диод, при котором обеспечивается его надежная, длительная работа.
I
0
– ток через нагрузку:
U 0 =24 B
R 0 =100 Om
Полученные параметры диодов
Средний за период ток через диод: I вп. ср. макс ³ 0,383 A;
Обратное напряжение на диоде: U обр. и макс ³ 40,8 B.
Рассчитаем прямое сопротивление диода в омах по формуле:
, где U – падение напряжения на диоде, равное 0,15 В для выпрямителей выполненных с использованием в них германиевых диодов, и 0,25 В при использовании кремниевых диодов. В нашем случае используются кремниевые диоды, значит U=0,25 B . Получаем r д » 0,25/0,24 » 1,04 Ом .
Рассчитаем значение мощности тока на входе сглаживающего фильтра Р о : Р о =U o I o =24 ´ 0,24=5,76 Вт
2. Параметры трансформатора. Найдем приведенное сопротивление трансформатора r т , поформуле:
r т =К 1 R 0
, где R 0 – сопротивление нагрузки, К 1 – коэффициент из номограммы на Рис.2
Рис.2
Для нашей схемы Р 0 =5,76 Вт , значит коэффициент К 1 » 0,022 . Получаем: r д =100 ´ 0,022=2,2 Ом .
Сопротивление диодов переменному току вычисляют по формуле: r ~= r т + r д =2,2+1,04=3,24 Ом
По отношению с помощью графика на рис. 3, найдем
Рис. 3 вспомогательный коэффициент К 3 и определим по формуле: Е 11 =К 3 ´ U 0 э. д. с. вторичной обмотки трансформатора:
По графику находим
К
3
»
0,5
,
Вычислим Е 11 =0,5 ´ 24=12 В, следовательно для того что бы на нагрузке было 24 В, нужен трансформатор, с напряжением вторичной обмотки 12 В.
Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора определим по формуле:
;
Полученные параметры трансформатора:
Приведенное сопротивление трансформатора r т =2,2 Ом;
Э. д. с. вторичной обмотки трансформатора Е 11 =12 В;
Действующее значение тока вторичной обмотки I 11 =0,8 A.
Расчет конденсаторов. Номинальное напряжение электролитических конденсаторов С1 и С2 должно быть не менее вычисленного по формуле: U НОМ ³ K 4 ´ E 11 . При использовании конденсаторов К50-7 с U НОМ £ 400 В принимаем в этой формуле коэффициент K 4 равным 1,3 , а при использовании конденсаторов всех других типов и номинальных напряжений K 4 =1,5.
Возьмём конденсатор типа К50-7 , тогда U НОМ должно быть ³ 1,3 ´ 12=15,6 В .
Чтобы коэффициент пульсации напряжения не превышал значения Р Н =0,05, он должен иметь ёмкость не менее вычисленной по формуле:
Полученные параметры конденсаторов:
Номинальное напряжение U НОМ =15,6 В;
Нужная емкость С=3000 мкФ.
Данным условиям удовлетворяет электролитические конденсаторы К50-7 3300 Мкф номинальным напряжением 25 В.
Подбор элементов:
I вп. ср. макс ³ 0,383 A и U обр. и макс ³ 40,8; этим двум условиям удовлетворяет диод типа КД204В, у которого I вп. ср. макс =0,6 А , а U обр. и макс =50 В .
Ёмкость С=3000 мкФ:
Номинальное напряжение U НОМ =15,6 В. Этим условиям удовлетворяют электролитические конденсаторы С номинальным напряжением больше 16 В и ёмкостью больше 3000 МкФ.
Данным условиям удовлетворяет электролитические конденсаторы К50-7 3300 Мкф номинальным напряжением 25 В.
Напряжение вторичной обмотки 12 В;
Сопротивление вторичной обмотки 2,2 Ома;
Ток вторичной обмотки 0,8 А.
Результаты расчетов.
Схема:
Удовлетворяет заданным параметрам т. е. имеет коэффициент пульсации меньше 0,05, выходное напряжение 24 В, если взять элементы: диоды VD1-VD2 - КД204В, у которого I вп. ср. макс =0,6 А , а U обр. и макс =50 В . Конденсаторы С1-С2 К50-7 емкостью 3300 Мкф и напряжением 25 В.
Трансформатор должен удовлетворять следующим условиям: напряжение на вторичной обмотке – 12В, сопротивление вторичной обмотки 2,2 Ома, ток вторичной обмотки 0,8 А.
Список используемой литературы