Пример расчета. Рассчитать выпрямитель по следующим исходным данным: номинальное выпрямленное

Рассчитать выпрямитель по следующим исходным данным: номинальное выпрямленное напряжение U_{d н} = 1000 В, номинальный выпрямленный ток I_{d н} = 10 А, коэффициент пульсаций на выходе k _{п вых}= 0,03, напряжение сети U _с= 220 В с частотой f _с= 50 Гц.

1.3.1. Выбор схемы выпрямителя

Определим сопротивление нагрузки: R _н= U_{d н} / I_{d н}; R _н= 1000 / 10 = 100 Ом.

Выпрямленная мощность P_d = U_{d н}· I_{d н}; P_d = 1000 · 10 = 10 000 Вт.

При мощностях, превышающих 1 кВт, рекомендуется применять выпрямители трехфазного тока. Для уменьшения размеров трансформатора и фильтра выбираем схему Ларионова, имеющую высокие технико-экономические показатели.

1.3.2. Выбор вентилей

Для выбранной схемы определим средний ток через диод:

Ориентировочное значение обратного напряжения на вентиле U _{обр m} > 1,045 U_{d н}. Принимаем U _{обр m} = 1,1·1,045 U_{d н}; U _{обр m} = 1,1·1,045·1000 = = 1150 В.

По справочным данным выбираем тип вентиля из таблицы прил. 2. В данном случае подходит диод типа Д234Б (12 вентилей, по два последовательно соединенных вентиля в каждом плече моста), который имеет следующие параметры: номинальный прямой ток I _{а н} = 5 А; прямое падение напряжения U _а = 1,5 В; допустимое обратное напряжение U _{обр доп}= 600 В; среднее значение обратного тока I _обр= 3 мА.

Рассчитаем значение выравнивающих сопротивлений R _ш= (0,1,...,0,2) R _обр, где Ом = 200 кОм. Выбираем R _ш=0,15 R _обр; R _ш= 0,15 · 200 = 30 кОм.

1.3.3. Выбор и расчет схемы фильтра

В трехфазных схемах выпрямления средней и большой мощности наиболее целесообразно использовать сглаживающий фильтр с индуктивной реакцией, т. е. начинающийся с дросселя. Необходимый коэффициент сглаживания фильтра с учетом явления коммутации

где k _{п вх}– коэффициент пульсаций на выходе вентильной группы.

Для трехфазной мостовой схемы выпрямления Ларионова k _п= 0,057. Тогда коэффициент сглаживания S = (1,5,...,2,0) = 4.

Поскольку значение коэффициента сглаживания несущественно, выбираем простейший однозвенный L -фильтр.

Для схемы Ларионова f _о.г = 300 Гц. Тогда индуктивность дросселя

1.3.4. Расчет параметров выпрямителя

Прямое сопротивление вентиля Ом.

Коэффициенты для значений сопротивлений дросселя и трансформатора определяются по графикам рис.13 в зависимости от мощности выпрямителя:

R _т= 0,037 R _н, R _т= 0,037·100 = 3,7 Ом;

r _др= 0,034 R _н, r _др= 0,034·100 = 3,4 Ом.

Индуктивное сопротивление рассеивания обмотки трансформатора

Напряжение холостого хода для схемы Ларионова U_{d х.х} = 1000 + 10(2 · 2 ´ ´0,3 + 3,7 + 3,4 + ) = 1095 В.

Параметры трансформатора (с учетом выбранной схемы Ларионова):

– напряжение на вторичной обмотке

U ₂ = 0,43 U_{d х.х}; U ₂ = 0,43 · 1095 = 471 В;

– коэффициент трансформации

– ток вторичной обмотки I ₂ = 0,82 I_{d н}; I ₂= 0,82·10 = 8,2 А;

– ток первичной обмотки A;

– типовая (габаритная) мощность трансформатора

S _тр= 1,045 U_{d н}· I_{d н}; S _тр= 1,045·1000 ·10 = 10 450 Вт.

Проверим нагрузочную способность выбранных вентилей, определив максимальное значение обратного напряжения:

U _{обр m} = 1,045 U_{d х.х}; U _{обр m} = 1,045·1095 = 1144 В.

В данном примере для двух последовательно включенных диодов Д234Б

U _{обр m} < 2 U _{обр доп} ; 2 U _{обр доп}= 2·600 = 1200 В.

Следовательно, тип вентилей и схема их включения выбраны правильно.

Внешнюю характеристику выпрямителя (рис. 14) U_d= f (I_d), которая представляет собой прямую линию, строим по двум точкам: точке холостого хода (U_d= U_{d х.х}, I_d = 0) и точке номинальной нагрузки (U_d= U_{d н}, I_d= I_{d н}).

Рис. 14. Внешняя характеристика выпрямителя

2. РАСЧЕТ ТРАНЗИСТОРНОГО УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА

Цель работы: провести графоаналитическое исследование режима работы транзистора в классе А и определить основные параметры транзисторного усилительного каскада в схеме с общим эмиттером при одном источнике питания E _к с автоматическим смещением и эмиттерной стабилизацией рабочего режима, т. е. с последовательной отрицательной обратной связью по постоянной составляющей тока.

В процессе выполнения задания необходимо определить:

– положение рабочей точки покоя и соответствующие ей значения токов I _б0, I _к0, I _э0 и напряжений U _бэ0, U _кэ0;

– диапазон изменения входного ± U_{m вх} и выходного ± U_{m вых} напряжения;

– значения сопротивлений резисторов R ₁, R ₂, R _э, R _к и емкости конденсаторов C _э, C _р1и C _р2;

– параметры усилительного транзисторного каскада: входное R _{каск вх} и выходное R _{каск вых} сопротивления, коэффициенты усиления по току K_I, напряжению K_U и мощности K_P.

Тип биполярного транзистора для усилительного каскада необходимо выбрать по номеру своего варианта из табл. 3. Там же приведены предельно допустимые и h _б-параметры транзисторов. Семейство статических выходных вольт-амперных характеристик, а также входные характеристики транзисторов приведены в прил. 3. Напряжение источника питания E _к выбирается из табл. 4.

Таблица 3

Выбор типа биполярного транзистора

Последняя цифра номера варианта	Тип транзистора	h -параметры	Предельные значения
h 11б, Ом	h 12б	h 21б	h 22б, См	U кэ, В	I к, мА	P доп, мВт
	МП42А		2×10^-–3	-0,96	1×10^-6
	МП39		1×10^-3	-0,93	1×10^-6
	МП41		1×10^-3	-0,97	1×10^-6
	МП113		1×10^-3	-0,96	1×10^-6
	МП111		0,5×10^-3	-0,93	1×10^-6
	МП39Б		1×10^-3	-0,96	1×10^-6
	МП36А		5×10^-3	-0,96	2×10^-6
	П401		2×10^-3	-0,98	2×10^-6
	МП41А		2×10^-3	-0,98	1×10^-6
	МП25		3×10^-3	-0,93	2×10^-6

Таблица 4

Выбор напряжения источника питания

Дата добавления: 2015-07-17