выбранного конденсатора Q больше минимальной, то схема с нагрузкой, начинающейся с емкости, даст меньшие пульсации, чем схема с нагрузкой, начинающейся с индуктивности. В противном случае выбирают вторую схему.

. § 6.13. Примеры расчета выпрямителей

При проектировании выпрямителя необходимо выбрать его схему, рассчитать требования к готовым изделиям, определить исходные данные для расчета трансформатора. Выведенные в предыдущих параграфах формулы позволяют провести эти расчеты. Порядок их покажем на примерах.

Пример 1. Рассчитаем выпрямитель, создающий на нагрузке постоянное напряжение 27 В при ее токе 1,35 А. Напряжение сети возьмем равным 220 В, а его частоту 50 Гц. Конденсаторы, входящие в схему выпрямителя и фильтра, пусть имеют, общую емкость, равную 300 мкФ, Коэффициент пульсаций напряжения на нагрузке меньше 0,04.

1. Сопротивление нагрузки в данном случае рдвно

Д„=Ун о=27/1,35 = 20 Ом.

2. Выпрямленная мощность Ро = Ulo- 27-1,35= 36,5 Вз .

3. Так как выпрямленная мощность мала, а требования к пульсациям высоки, то целесообразно выбрать двухфазную схему выпрямления. Выбираем мостовую схему.

4. Определяем вид нагрузки выпрямителя, для чего сравним заданную емкость с минимально допустимой для выпрямителя, нагрузка которого начинается с емкости. Согласно (6.50) имеем

Ci = lOe l(fR ) = 10в/(50 20) = 1000 мкФ,

Так как Cjj, > С^, то выбираем схему с нагрузкой, начинающейся с индуктивности.

5. Выпрямленный ток, приходящийся на один вентиль мостовой схемы, в два раза меньше тока нагрузки, т. е. равен 0,675 А. Выбираем в качестве вентиля кремниевый диод КД202Г, обеспечивающий выпрямленный ток 1 А, вьщерживающий обратное напряжение 100 В и имеющий порог выпрямления Е„ор == 0,35 В, прямое падение напряжения 0,45 В и обратный ток 2 мкА (см.[5]). По обратному напряжению вентили будут иметь хороший запас. Подсчитаем сопротивление вентиля

B = (t/np-£nop) np = (0,45-0,35)/l=0,l Ом.

6. Определяем ориентировочные значения омического и индуктивного сопротивления обмотки трансформатора, омического сопротивления обмотки дросселя [2]. Зададимся амплитудой индукции в сердечнике трансформатора, равной 1 Т. Получим

А \ Ш-з t/UJo . 27 У27.1,35 ... ,

Омическое сопротивление обмотки дросселя примем равным 3,8 Ом.

7. Определим выходное сопротивление выпрямителя и э. д. с. холостого хода на основе (6.33):

Bb.x = -Tp+2-B-f-n2/L,-f.r p= 1.55-f.2-0,1-2-50- 1,85- 10-8-f.3,8 = 5.7 Qm, £oxx = t/H-f-2£nop-f-/oRBbix = 27-b2.0,35-f.5.7. 1,35 = 35,4 В,

8. Определяем по (6.12) напряжение на вторичной обмотке трансформатора: Е2 = ЕоккВ (т) = 34,4. 1,11 =39,4 В.

9. Определяем по (6.17) критическую величину индуктивности дросселя;

= RbX (m)/co = 20 0,332/(6,28 50) = 0,0212 Г.

10. Определяем по (6.19) индуктивность дросселя, обеспечивающую получение пульсаций, меньше заданных:

L=A(m)/(co2C;fen) = 0,169/(6,28-50)2 300- Ю'в 0,04=0,143 Г.

Выбираем с некоторым запасом L= 0,16 Г (нормализованный дроссель Д44 для тока /о= 1,6 А). Приэтом коэффициент пульсаций будет равен 0,0358.

11. Определяем ток нагрузки, критический для выбранной индуктивности дросселя:

12. Для / > /окр, действующее, значение тока вентиля определяем по (6.23):

/в = 0,707-/о=0,953 А.

13. Действующее значение тока вторичной обмотки находим по (6.64):

/2=К2/в-/о^1.35 А.

14. ДействуюиГее значение рабочего тока первичной обмотки находим по (6.62):

/ip=ft/2 = 39,4- 1,35/220 = 0,242 А.

15. Определим габаритную мощность трансформатора:

= 1/2 = £2/2 = 39,4. 1,35 = 53,2 ВА.

16. Определяем напряжение на нагрузке при холостом ходе, которое, как и в схемах выпрямителей, работающих на емкость, равно £3:

£ош.х = К2£=.К2.39,4 = 55,6 В.

Таким же будет и максимальное напряжение на конденсаторе фильтра и обратное напряжение на вентиле.

17. Рассчитаем коэффициент пульсаций по первой гармонике для выходного напряжения. Коэффициент сглаживания пульсаций фильтром на основе (6.118) равен

9=co2LC-l =(2. 6,28-50)2. 0,16-300- 10-6-1 = 18,2.

fenibb,x = 0,666/18,2 = 0,0367.

Он практически равен fen-Пример 2. Рассчитаем выпрямитель, создающий на нагрузке постоянное напряжение 8 В при ее токе 0,8 А. Напряжение сети равно 115 В, а частота 400 Гц. Конденсаторы, входящие в схему выпрямителя и фильтра, имеют общую емкость 800 мкФ. Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения не более 0,005.

1. Из-за малой величины U выбираем основную схему двухфазного выпрямителя.

2. Подсчитываем /?н = UJIo = Ю Ом.

3. Определяем минимальную емкость конденсатора по (6.50): .

C in=0W?H) = 10e/(400-10) = 250 мкФ. .

Поскольку Cjj,; < С , выпрямитель должен работать на нагрузку, начинающуюся с емкости. Берем Ci = Q = 400 мкФ. ,

4. Подсчитаем средний ток одного вентиля и примерное значение обратного напряжения на вентиле:

/оз = / /2=0.8/2=0,4 А. .

£обр=2,66£о=2.66-8=21,3 В.

Выбираем в качестве вентилей германиевые диоды с малым прямым падением напря-жени - < 1 - п 1, D г, ,

DblLtiluai xv,.--------------f-------------i-i-------------- -I----------------------------1-

жения Д302, у которых /одоп = 1 А, Еобр.доп = 200 В, £пор= 0,11 В, Гв = 0,1 Ом = 0,1 мА.

5. Поскольку возникающее в схеме выпрямителя обратное напряжение на вентилях значительно меньше допустимого, имеем хороший запас по напряжению.

6. Определяем ориентировочные значения сопротивления и индуктивности рассеяния трансформатора [2];

7. Омическое сопротивление обмотки дросселя фильтра Гдр возьмем равным 2% от сопротивления нагрузки, т. е. равным 0,2 Ом. Таким образом рассчитываем выпрямитель на нагрузку /? + / дп = 10,2 Ом и выпрямленное напряжение Uqj, = = 1,02-8= 8,16 В, и 1/0= £пор = 8.27 В.

8. Определяем по (6.41) и (6.53) значения параметра А к х:

я(г,р+/-в)/о 3,14.(0,31+0,1)0,8

ШТ,-7-гтрт-. ,

х = со15/(Гт.р + /в)=6,28 400 0,39 10-4/0,41 =0,24.

9. Находим по графикам рис. 6.14 и 6.15 значения угла отсечки 6 = 30° и функций В (А х)= 0,815, D(A х)= 2,55, F (А х) = 6,3 и Н (Ах) = 4500.

10. Определяем по (6.42) действующее значение э. д. с. во вторичной обмотке трансформатора:

E2 = UoB(A л:) = 8,27. 0,815 = 6,74 В. И. Определяем по (6.43) действующее значение тока вентиля: /в = 0.5/оО(Л х)=0,5.0.8.2,55=1,02 А.

12. Определяем по (6.90) действующие значения токов первичной и вторичной обмоток трансформатора:

/i = ftlA2 / = (6,74/115) 2. 1.02=0,086 А, /2 = /в.

13. Определяем габаритную мощность трансформатора:

l/Tp = 0,5(£i/i-f 2£2/2) = 0,5(115 . 0,086-f2 . 6,74 .1,02)=11,9 ВА.

14. Определяем по (6.96) пику обратного напряжения на вентиле:

£o6pm = 2£2m = 2-l/2.6.74=19 В.

15. Определяем ло (6.48) коэффициент пульсаций по первой гармонике на выходе выпрямителя:

k Bi=H{A, X, m)/(/rCi) = 4500/(400. 0,41 400) 0,07.

16. Определяем коэффициент сглаживания первой гармоники пульсаций фильтром, необходимый для достижения заданных пульсаций напряжения на нагрузке;

9=0,07/0,005 = 14,