2. Расчёт выпрямителя

Далее производим расчёт выпрямителя.

Исходные данные:

U₀= 14,08795(В);

I₀=0,044 (А);

P₀=0,044 · 14,08795=0,6198698 (Вт);

k_п=0,05

Сеть однофазная U₁=220 В с частотой f=50Гц и относительными отклонениями в сторону повышения α_max=5% и понижения α_min=10%.

2.1. Выбираем схему выпрямления (рис.2.1) и определяем m (фазность схемы выпрямителя):

выбираем однофазную мостовую схему выпрямления и m=2.

Рис. 2.1. Схема электрическая принципиальная мостового выпрямителя.

2.2. Ориентировочно определяем величины коэффициентов B=1; D=2,1 (табл.2.1).

Таблица 2.1.

Ориентировочные значения коэффициентов B и D

m	B	D
1	0,95…1,1	2,05…2,1
2	0,85…1,1	2,1…2,2
3	0,81…0,85	2,2…2,36
4	0,78…0,81	2,36…2,7

2.3. Максимальное выпрямленное напряжение

U_{0 max} = U₀ (1+ α_max) (2.1)

U_{0 max} = 14,08795(1+ 0,1)=15,496745 (В)

Ориентировочно определяем параметры вентилей в соответствии с рекомендациями табл. 2.2.

Таблица 2.2.

Основные параметры мостовой однофазной схемы

при работе на активно-емкостную нагрузку

B

1,41B

0,5

0,5F

D

0,707D

0,707D

0,707BD

0,707BD

0,707BD

2

По вычисленным значениям U_обри I_{пр. max}выбираем по справочнику [4] в качестве вентилей диоды 2Д122БС со следующими параметрами (табл. 2.3):

Таблица 2.3.

Основные параметры диода 2Д122БС

	Iпр. max А	Uобр.max В	Uпр. В	Частота преобразования кГц
2Д122БС	0,2	50	1	500

Определяем сопротивление вентиля в прямом направлении:

(2.2)

2.4. Сопротивление обмоток трансформатора

, (2.3)

где f_c — частота тока питающей сети, Гц;

s — число стержней трансформатора, на которых помещены его обмотки;

B_m — амплитуда магнитной индукции, Тл;

k_r — коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (для однофазной мостовой k_r=3,5.

2.5. Определяем активное сопротивление фазы

, (2.4)

где N — число диодов, включенных последовательно.

2.6. Определяем коэффициент А

, (2.5)

2.7. По графикам (рис.2.2) находим коэффициенты B, D, F.

Зависимость коэффициента В от А	Зависимость параметра D от А	Зависимость параметра F от А
Рис. 2.2. Зависимости параметров.

B≈1,12; D≈2,1; F≈5,4

Определяем параметры трансформатора и вентилей согласно табл.2.2:

E₂=U₂=B·U₀ E₂=U₂=1,12·14,09=15,78 (В)

I₂=0,707·D·I₀ I₂=0,707·2,1·0,044=0,065 (А)

U₁=E₁=220 (В)

I₁=0,707·D·I₀·(U₂ / U₁) I₁=0,707·2,1·0,044·(15,78/ 220) ≈0,0047 (А)

S₂=S₁' = S_тр' = 0,707·B·D·P₀ S₂=S₁' = S_тр' = 0,707·1,12·2,1·0,62≈1,03 (ВА)

I_пр=0,5·D·I₀ I_пр=0,5·2,1·0,044=0,0462 (А) < 1,57·I_прср.max=0,314 (А)

I_прm=0,5·F·I₀ I_прm=0,5·5,4·0,044=0,1188 (А)

Таким образом, предварительно выбранные диоды пригодны для работы в схеме выпрямления.

2.8. Для построения внешней характеристики выпрямителя необходимо найти:

Далее строим внешнюю характеристику выпрямителя, умножая ординаты (y) графика (рис. 2.3) на U_2m и абсциссы (x) на I_0кз.

Рис. 2.3. Обобщённая внешняя характеристика выпрямителя с ёмкостью.

Рис. 2.4. Внешняя характеристика выпрямителя с ёмкостью.

Определяем напряжение холостого хода:

U_{0 ххmax}=U_2m(1+α_max) (2.6)

U_{0 ххmax}=22,32·(1+0,05)=23,44 (В)

Определяем внутреннее сопротивление выпрямителя:

(2.7)

2.9. Определяем коэффициент H из графиков (рис.2.5).

Рис. 2.5. Зависимость параметра H от А для m=2.

При А=0,3365 (п.2.6) величина H≈510.

Находим ёмкость, необходимую для обеспечения заданного k_п=0,05:

(2.8)

Выбираем электролитический конденсатор К50-20 номиналом 200мкФ×50В.

Уточняем величину k_п:

(2.9)

, т.е. пульсация менее заданной.