Художественная культура и искусство Курс лекций по истории искусства Теория машин и механизмов Математический анализ Расчеты электрических цепей Начертательная геометрия Примеры выполнения заданий
контрольной работы
Лекции и задачи по физике Компьютерная  безопасность Информационные системы Получение электрической энергии Атомная физика
Электротехника и электроника Закон Ома Второй закон Кирхгоф Расчет смешанной цепи с одной э.д.с. Векторная диаграмма Соединение фаз звездой Соединение фаз треугольником Асинхронный электродвигатель Полупроводниковые диоды

Расчет выпрямителя.

Расчет выпрямителя сводится к выбору вентилей, определению типа и параметров фильтра и трансформатора. Исходными данными к расчету являются напряжение U1=Uс и частота f1 питающей сети, напряжение Uн и мощность Pн нагрузки.

Для надежной работы вентилей их выбирают из условия, чтобы среднее значение тока через открытый вентиль Iпр и максимальное обратное напряжение на закрытом вентиле Uобр.m не превышали допустимый прямой ток вентиля Iпр.max и обратное максимальное напряжение Uобр.max

Iпр < Iпр.max И Uобр.m < Uобр.max .

Iпр и Uобр.m рассчитываются из соотношений, приведенных в табл. 4.2 для соответствующей выпрямительной схемы, а Iпр.max и Uобр.max определяются из справочника для выбираемых вентилей.

Выбор трансформатора проводится по расчетной мощности Sт и коэффициенту трансформации  (см. табл. 4.2).

 Таблица 4.1

Тип фильтра

Коэффициент

Сглаживания

фильтра

Условия

Эффективной

Работы

1. Емкостной

,

где m – число пульсаций выпрямленного

напряжения

;

,

где  - частота основной гармоники пульсаций;

2. Индуктивный

3. Г-образный

где

;

;

4. П-образный

Задавшись Cф1=Cф2,

Определяют

,

При расчете фильтра известными являются: величина допустимого коэффициента пульсаций на нагрузке qн=qвых, коэффициент пульсаций выпрямителя q=qвх, и соотношения определяемых параметров фильтра с его коэффициентом сглаживания (см. Табл. 4.1).

Таблица 4.2

Схема

U2/Uн.ср.

I2/Iн

I1nТ/Iн

SТ/Pн

Uобр.m/Uн

IВ/Iн

q

m

Однополу-периодная

2.22

1.57

1.21

3.5

3.14

1

1.57

1

 

Мостовая

1.11

1.11

1.11

1.23

1.57

0.5

0.667

2

 

Характеристики выпрямителей.

Основной характеристикой выпрямителя является внешняя характеристика, которая показывает зависимость выходного напряжения от тока нагрузки Uн=f(Iн). Приблизительный расчет выходного напряжения выпрямителя с учетом внутреннего падения напряжения на вторичной обмотке трансформатора, вентилях и элементах фильтра может быть выполнен по формуле:

,

где  - выходное напряжение выпрямителя в режиме холостого хода;

RТ – сопротивление вторичной обмотки трансформатора;

Rпр – суммарное сопротивление открытых вентилей;

Rф – суммарное сопротивление фильтра.

Усилительный каскад на биполярном транзисторе

Каскад усиления переменного тока по схеме ОЭ построен на биполярном транзисторе n-p-n (рис.7.1). Расчет каскада сводится к выбору точки покоя на статической линии нагрузки, определению величин Rк и RБ по заданным параметрам нагрузки, например, Um вых и Rн, и напряжению источника питания Eк.

Выбранная точка покоя должна обеспечить требуемую величину тока в нагрузке, напряжения на нагрузке без нелинейных искажений и удовлетворять предельным параметрам транзистора. Поэтому ток покоя:

Iкп³Imн=Um вых/Rн

Напряжение покоя обычно выбирается Uкэп=Eк/2, чтобы обеспечить максимальное выходное напряжение без искажений.

Уравнение статической линии нагрузки

Iк=

Линию нагрузки можно построить в координатах Iк, Uкэ по двум точкам. Одна из них - точка покоя П, координаты которой определены. Вторая может быть получена согласно уравнению - если принять Iк=0, то Uкэ=Eк. Построение статической линии нагрузки показано на рис.7.2 (линия ав).

Чтобы обеспечить заданный режим покоя, надо рассчитать величины Rк и RБ:

Rк=;

RБ=; IБп=IКп/h21

При работе каскада в режиме холостого хода и iвх=Imвхsinwt рабочая точка перемещается по статической линии нагрузки в обе стороны от точки покоя. Амплитуда переменной составляющей напряжения коллектор-эмиттер или равного ей выходного напряжения не может быть больше Eк/2.

При работе каскада на нагрузку в коллекторную цепь параллельно Rк включается Rн. Поэтому режим работы каскада меняется. Рабочая точка перемещается по динамической линии нагрузки, уравнение которой

;

Динамическая линия нагрузки должна проходить через точку покоя П (частный случай - Diкэ=0). Вторую точку можно получить, задавшись приращением Diк и подсчитав изменение напряжения DUкэ относительно координат точки покоя. Динамическая линия нагрузки показана на рис.7.2 (c-d). Очевидно, что угол между осью Uкэ и динамической линией нагрузки тем больше, чем меньше Rн (при Rн=0 он составит 90°). В связи с этим предельная амплитуда выходного напряжения Uвых пр с уменьшением Rн становится меньше Eк/2. Это может вызвать появление нелинейных искажений. Если заданное значение Um вых, больше, чем Uвых пр, чтобы избежать нелинейных искажений, надо сместить точку покоя. Увеличивают Iкп и анализ повторяют.

Динамические параметры каскада:

ки=;

;

кр=кикi.

Сравнивая измеренные значения токов и напряжений в цепи с рассчитанными по законам Ома и Кирхгофа, мы убедились в том, что они реально действуют. Значения измеренных токов и напряжений в цепи отличаются от рассчитанных по причине неидеальности измерительных приборов, которые имеют свое собственное со-противление.
Активная мощность трехфазной системы