А. Однофазная однополупериодная выпрямительная схема

Расчет выпрямительных схем

Выпрямительная схема входит в состав источники вторичного электропитания (ИВЭП) – электронного устройства, предназначенного для получения постоянного по направлению тока из переменного, например из синусоидального промышленной частоты 50 Гц. Структурная схема ИВЭП классического варианта с сетевым трансформатором приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Структурная схема неуправляемого выпрямителя:

Т – трансформатор; В – выпрямительная схема;

Ф – сглаживающий фильтр; СН – стабилизатор напряжения;

Н – нагрузка

Конечной целью расчета выпрямителя обычно является определение параметров элементов, входящих в состав этого выпрямителя и выбор типов элементов со стандартными электрическими параметрами. Исходными данными для расчета, как правило, являются параметры нагрузки.

В случае полного набора функциональных узлов в схеме (см. рис.1) расчет производится от нагрузки, то есть сначала рассчитывают стабилизатор, затем фильтр и только после этого выпрямительную схему. Так как в состав выпрямителя могут не входить фильтр и стабилизатор напряжения, то анализ расчета начнем с выпрямительной схемы.

Рассмотрим порядок расчета трех вариантов однофазных выпрямительных схем.

А. Однофазная однополупериодная выпрямительная схема

Схема представлена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Принципиальная электрическая схема

однофазного однополупериодного выпрямителя

Основными электрическими параметрами выпрямительных диодов являются:

I пр.ср – прямой средний за период повторения максимально допустимый ток;

U обр.макс – максимально допустимое обратное напряжение;

Ток нагрузки Iн равен току диода для рассматриваемой схемы поэтому

I пр.ср = Iн, где Iн = Uн / Rн;

Uн – среднее напряжение на нагрузке (постоянное, выпрямленное);

Rн – сопротивление нагрузки.

Максимальное напряжение на выпрямительном диоде в обратном направлении возникает в середине отрицательного полупериода напряжения вторичной обмотки трансформатора, которое является амплитудным его значением U_2m.

Таким образом, U обр.макс = U_2m = 1, 41 U₂.

Связь между Uн и U₂ в расчетах принимают следующей: Uн = 0, 45 U₂.

Пример выполнения расчета:

Дано: Rн = 500 Ом; Uн = 150 В.

Рассчитать параметры диода и выбрать его тип по справочнику.

Рассчитаем ток нагрузки

Iн = Uн / Rн = 150 / 500 = 0, 3 А,

I пр.ср = Iн = 0, 3 А.

Обратное напряжение на диоде

U обр.макс = U_2m = 1, 41 U₂ = 1, 41 (U_н / 0, 45) = 1, 41 (150 / 0, 45) = 471 В.

По справочнику выбираем диод типа КД205Е с параметрами U обр.макс = 500 В,

I пр.ср = 0, 3 А.