Выпрямители

ИжГТУ

Кафедра Электротехники

Курсовая работа

Тема: «Выпрямители»

Выполнил: студент группы №372

СолодянкинА. 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

RН=100 Ом

UH=24 В

U1=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:

· Однополупериодный выпрямитель. Используется там, где требуется ток не более нескольких десятков миллиампер.

· Двухполупериодный выпрямитель. Используется для получения выпрямленного тока более 10 миллиампер.

· Мостовой выпрямитель. Является также двухполупериодным, применяется там, где нужно получить еще большую мощность.

· Выпрямитель с удвоением напряжения. Выгоден тем, что с его помощью можно получать выпрямленные напряжения, значения которых существенно больше действующего значения переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора питания.

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 Uобр. и макс³ 1,7U0

U0=UH=24 В Uобр. и макс³ 40,8 B

В месте с тем диоды должны удовлетворять условию:Iвп. ср. макс³ 1,6I0 , где Iвп. ср. макс – это средний за период ток через диод, при котором обеспечивается его надежная, длительная работа.

I0 – ток через нагрузку:

U0=24 B

R0=100 Om

Полученные параметры диодов

Средний за период ток через диод: Iвп. ср. макс³ 0,383 A;

Обратное напряжение на диоде: Uобр. и макс³ 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 rд » 0,25/0,24 » 1,04 Ом.

Рассчитаем значение мощности тока на входе сглаживающего фильтра Ро : Ро=UoIo=24´0,24=5,76 Вт

2. Параметры трансформатора. Найдем приведенное сопротивление трансформатора rт, поформуле:

rт=К1R0, где R0 – сопротивление нагрузки, К1 – коэффициент из номограммы на Рис.2

Рис.2

Для нашей схемы Р0=5,76 Вт, значит коэффициент К1»0,022. Получаем: rд=100´0,022=2,2 Ом.

Сопротивление диодов переменному току вычисляют по формуле: r~=rт+rд=2,2+1,04=3,24 Ом

По отношению с помощью графика на рис. 3, найдем

Рис. 3 вспомогательный коэффициентК3 и определим по формуле: Е11=К3´U0 э. д. с. вторичной обмотки трансформатора:

К3 » 0,5,

Вычислим Е11=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 rт=2,2 Ом;

Э. д. с. вторичной обмотки трансформатора Е11=12 В;

Действующее значение тока вторичной обмотки I11=0,8 A.

Расчет конденсаторов. Номинальное напряжение электролитических конденсаторов С1 и С2 должно быть не менее вычисленного по формуле: UНОМ³K4´E11. При использовании конденсаторов К50-7 с UНОМ£ 400 В принимаем в этой формуле коэффициент K4 равным 1,3 , а при использовании конденсаторов всех других типов и номинальных напряжений K4=1,5.

Возьмём конденсатор типа К50-7, тогда UНОМдолжно быть ³1,3´12=15,6 В.

Чтобы коэффициент пульсации напряжения не превышал значения РН=0,05, он должен иметь ёмкость не менее вычисленной по формуле:

Полученные параметры конденсаторов:

Номинальное напряжение UНОМ=15,6 В;

Нужная емкость С=3000 мкФ.

Данным условиям удовлетворяет электролитические конденсаторы К50-7 3300 Мкф номинальным напряжением 25 В.

Подбор элементов:

Iвп. ср. макс³ 0,383 A и Uобр. и макс³ 40,8; этим двум условиям удовлетворяет диод типа КД204В, у которого Iвп. ср. макс=0,6 А, а Uобр. и макс=50 В.

Ёмкость С=3000 мкФ:

Номинальное напряжение UНОМ=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 Iвп. ср. макс=0,6 А, а Uобр. 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