2. Задачи

1. В однополупериодном выпрямителе напряжение на вторичной обмотке трансформатора  В, частота сети  = 50 Гц. Сопротивление диода в прямом направлении  = 0. Для нагрузочного резистора сопротивлением 200 Ом определить средние значения выпрямленного напряжения и тока на нагрузочном резисторе, среднее значение тока в диоде , максимальное обратное напряжение диода . Выбрать параметры необходимого диода.

2. В схеме однополупериодного выпрямителя задан диод КД208А с параметрами  = 1,5 А и  = 100 В. Определить максимальное напряжение вторичной обмотки трансформатора и мощность, выделяемую в нагрузке  = 200 Ом.

3. Определить среднее и максимальное значение прямого тока, а также максимальное обратное напряжение полупроводникового диода в однополупериодном выпрямителе (рисунок 2.1 а) и коэффициент трансформации трансформатора, если на нагрузочном резисторе сопротивлением  = 3 кОм среднее значение выпрямленного напряжения =180 В. Напряжение сети В. Сопротивление диода в прямом направлении и обратный ток считать равными нулю.

4. Определить амплитуду тока в нагрузочном резисторе сопротивлением  = 2,5 кОм однополупериодного выпрямителя (рисунок 2.1 а), если напряжение на первичной обмотке трансформатора  В, коэффициент трансформации п = 0,4. Сопротивление диода в прямом направлении считать равными нулю.

5. Для питания постоянным током потребителя мощностью 250 Вт при напряжении U_d = 100 В необходимо собрать схему однополупериодного выпрямителя, подобрав диоды из справочника. Указать допустимые параметры для выбранного диода.

Вопросы к практическому занятию

1. Из чего состоит однополупериодный выпрямитель?

2. Приведите соотношения между входным напряжением выпрямителя и его средним значением.

3. Пояснить связь между действующим значением тока выпрямителя и его постоянной составляющей.

4. Что называется коэффициентом пульсаций выпрямленного напряжения?

5. Чему равен коэффициент пульсаций для однополупериодного выпрямителя?

6. Какое условие используется при выборе диодов после расчета однополупериодного выпрямителя?

7. Каковы различия между входным и выходным сигналами однополупериодного выпрямителя?

8. Поясните принцип действия однополупериодного выпрямителя.

Практическое занятие 3 Тема: Расчет двухполупериодного выпрямителя

Цель: Формирование у студента компетенции ПК-18, ПК-45

1. Теоретическая часть

Двухполупериодный выпрямитель. Двухполупериодные выпрямители бывают двух типов: мостовыми и с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора. Эти выпрямители являются более мощными, чем однополупериодные, так как с их помощью нагрузочные устройства используют для своего питания оба полупериода напряжения сети. Они свободны от недостатков, свойственных однополупериодным выпрямителям. Однако это достигается за счет усложнения схем двухполупериодных выпрямителей.

Наибольшее распространение получил двухполупериодный мостовой выпрямитель (рисунок 3.1а). Он состоит из трансформатора и четырех диодов, подключенных к вторичной обмотке трансформатора по мостовой схеме. К одной из диагоналей моста подсоединяется вторичная обмотка трансформатора, а к другой – нагрузочный резистор . Каждая пара диодов VD1, VD4 и VD2, VD3 работает поочередно.

Диоды VD1, VD4 открыты в первый полупериод напряжения вторичной обмотки трансформатора (интервал времени 0 – Т/2). При этом в нагрузочном резисторе появляется ток . В этом интервале диоды VD2, VD3 закрыты.

В следующий полупериод напряжения вторичной обмотки (интервал времени Т/2 – Т) диоды VD2, VD3 открыты, а диоды VD1, VD4 закрыты. В оба полупериода через нагрузочный резистор протекает ток, имеющий одно и то же направление.

а)

б)

Рисунок 3.1

Анализ временных диаграмм позволяет получить выражения для средних значений выпрямленных напряжений и токов:

, (3.1)

.

Средний ток каждого диода:

.

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора:

. (3.2)

Максимальное обратное напряжение на диодах

.

Максимальный прямой ток диода

.

Коэффициент пульсаций можно получить из разложения в ряд Фурье выходного напряжения двухполупериодного выпрямителя:

,

.

Частота основной гармоники .

Анализ приведенных соотношений показывает, что при одинаковых значениях параметров трансформаторов и сопротивления мостовой выпрямитель по сравнению с однополупериодным имеет следующие пре­имущества: средние значения выпрямленных тока и напряжения , в 2 раза больше, а пульсации значительно меньше.

В то же время максимальное обратное напряжение на каждом из за­крытых диодов, которые по отношению к зажимам вторичной обмотки вклю­чены параллельно, имеет такое же значение, что и в однополупериодном выпрямителе, т.е. . Все эти преимущества достигнуты за счет увеличения числа диодов в 4 раза, что является основным недостатком мостового выпрямителя.

Промышленность выпускает полупроводниковые выпрямительные блоки, в которых диоды соединены по мостовой схеме.