Розрахунок випрямляча З подвоєнням напруги

Виконати розрахунок випрямляча з подвоєнням напруги при авто­трансформаторному живленні від мережі і транзисторним фільтром, схема якого зображена на рисунку 3.1

Вихідні дані U_ОH = 330 В: І₀ = 100 mA; U₁ = 1 27 В; К_п.вш = 0.1%.

 

 

Рисунок 3.1 Схема випрямляча і помноженням напруги і транзисторним фільтром

 

 

Розрахунок

3.2.1 Вибір діодів:

а)зворотна напруга: U_зв = 1,5 × U _о = 1,5 ×380 = 540В,

де U _o = 1,1 × U_0H = 1,1 × 330 = 360 В;

б) середній струм через діод І_сер = І₀= 100 mA,

в) вибираємо високовольтні діоди типу Д211, для якого U_:зв = 600 В: І_сер = І₀= 100 mA, Ri = 5 Ом.

3.2.2 Розрахунок автотрансформатора

У наведеному прикладі потрібне використання підвищувального автотрансформатора, тому що U _o > 2,5 U1.

Визначаємо потужність підвищувального автотрансформатора. В схемі з подвоєнням напруги ця потужність дорівнює.

Р= 4(0,5 U _o – U ₁) І₀ =4(0,5 -360 -127) 100 ·10^-3 = 21 Вт.

Для знижувального автотрансформатора

 

Знаходимо вихідну напругу автотрансформатора U₂:

U ₂» 4(0,4 ¸0,5) U _o = 4(0,4 ¸0,5)360 = 145 ¸180 В.

Приймаємо U ₂ = 160 В, визначаємо струми:

 

 

Габаритна потужність підвищувального автотрансформатора

Для знижувального автотрансформатора

Визначаємо добуток Q_с × Q_о для осердя автотрансформатора. Приймаємо марку проводу обмотки ПЄШО, одержимо: Q_с -Q_о= 2,1-3,9 = 8,2см⁴

За знайденим значенням Q_с × Q_а із таблиці А2 вибираємо пластини типу Ш-15 з Q_о = 3,65 см²: а = 1,5 см: b =1,35 см.

Одержимо:

(знаходиться в допустимих межах 1¸2)

 

Знаходимо кількість витків W₁, і товщину проводу d₁ в обмотці ме­режі та кількість витків W₂ і товщину проводу d₂ у підвищувальній частині автотрансформатора:

 

Для знижувального автотрансформатора

 

 

3.2.3 Розрахунок фільтра

Ємність конденсатора на вході фільтра:

Номінальна напруга конденсаторів має відповідати умові

U_С ³0,6× U _o:

U_С ³ 0,6×360 = 216 В.

Вибираємо конденсатори типу К5О-15 ємністю 40 мкФ на робочу напругу 250 В.

Коефіцієнт пульсації напруги на вході фільтра:

 

Коефіцієнт згладжування q має бути

3.2.4 За вихідними даними вибираємо і розраховуємо транзисторний фільтр

 

Необхідно вибрати транзистор, колекторний струм якого задоволь­няв би умові

І_К.тах _> 2 І₀, тобто

І_Ктах ³ 2-100 =200 mА.

У схемах фільтрів у більшості випадків використовуються низько­частотні транзистори середньої потужності. Вибираємо транзистор герма­нієвий з p-n-р переходом типу ГТ403 А із такими параметрами:

І_Ктах – 1_,5 А; h_21E = 20¸60; (вибираємо h_21E = 30);

І_КЕтах = 30 В; зворотний струм колектора I_К.Б.О ≤50 мкА,

опір колекторного переходу для германієвих транзисторів

R_К =10⁵Ом.

Приймаємо опір резистора R₁ = 100 Ом і визначаємо ємність кон­денсатора С₁:

де т — кількість фаз випрямляча, т = 2,

ƒ_М - частота мережі живлення, ƒ= 50 Гц. Номінальна напруга конденсатора має задовольняти умові

U_С ³1,5× І₀ × R₁ = 1,5 10^-3×100=15 В.

Як правило, спад напруга на транзисторі U_КЕ знаходиться в межах

U_КЕ»(03 ¸07)× U_{КЕ max},

 

але не більше 15¸30 В. Приймаємо U_КЕ= 20 В. Визначаємо опір ре­зистора R₂ за формулою

 

Із виразу для коефіцієнта згладжувального фільтра

 

де ƒ_п - частота пульсацій випрямленої напруги (для двопівперіод­ної схеми ƒ_п = 2ƒ_м =2 ×50 = 100 Гц).

Визначаємо ємність конденсатора С_ф, необхідну для одержання по­трібного значення q:

С_ф ³ = =1,2 мкФ

 

Приймаємо С_ф = 10 мкФ з номінальною напругою

U_с ³ 1,2 × U_Ho = 1,2 × 330 = 400 В.

3.2.5 Перевіряємо значення випрямленої напруги на навантаженні:

U _{Н 0} = U₀-Uф = 360-30 = 330В

де U_ф - спад напруги на фільтрі:

Таким чином, розрахунки проведені правильно, напруга на наван­таженні відповідає заданій

 

ДОДАТОК А

Вихідні дані для розрахунку випрямляча

Тип випрямляча:

1)з подвоєнням напруги;

2)двопівперіодний з виводом нульової точки,

3)двопівперіодний мостовий

 

Таблиця А1 – Вихідні данні для розрахунку випрямлячя

 

Варіант	Первинна напруга U1, B	Напруга на на­вантаженні UH, В	Опір навантаження	Тип випрямляча	Система живлення	Амплітуда пульсацій напруга на навантаженні % від UH, В	Тип згладжувального фільтра
					Транс.	1,75	LC
					Автотр.	1.2	Транзист.
					Транс.	0.5	LC
					Транс.	1,1	LC
					Транс.	1,9	Транзист.
					Автотр.	1,6	Транзист.
					Транс.	1.5	LC
					Транс.	1,1	LC
					Транс.	0,8	LC
					Автотр.	0,9	Транзист
					Автотр.	1,9	Транзист.
					Транс.	1,3	І.С
					Автотр.	1,7	Транзист.
					Транс.	1,9	LC
					Транс.	1,2	Транзист.
					Автотр.	2,0	Транзист.
					Транс.	0,9	LC
					Транс.	0.8	LC
					Транс.	0.5	Транзист.
					Транс.	0.9	Транзист.
					Транс.	1.1	LC
					Транс.	1,3	LC
					Автотр.	0,8	І,С
					Транс.	1.0	LC
					Транс.	1,1	Транзист.
					Транс	1,1	І.С

 

Таблиця А2 - Maгнітопроводи із Ш-подібних пластин

 

 

	Розміри	Межі Qс, Q0. см^4
Тип пластини	Ширина середнього стержня a, см	Ширина вікна b, см	Висота вікна h, см	Площина вікна Q0 = b h, см
Ш-10		0:5	1,5	0.75	0,75-1,5
Ш-10		0.65	1,8	0,17	1.17-2.34
Ш-10		1,2	3.6	4,32	4,32-8,64
Ш-12	1.2	0,6	1,8	1,08	1-56-3.12
УШ-19	1.2	0,8	2,2	1,76	2,53-5,00
Ш-12	1,2	1,6	4,8	7,68	11.1-22.2
Ш-14	1,4	0,7	2,1	1,47	2.88-5,76
Ш-14	1,4	0.9	2.5	2,25	4.41-8,82
Ш-15	1,5	1,35	2,7	3.65	8,21-16,4
Ш-16	1,6	0,8	2.4	1,92	4.91-9.82
Ш-16	1,6		2.8	2.8	7,17-14,3
Щ-18	1,8	0.9	2 7	2,43	7,87-15-7
Ш-19	1,9	1.2	3.35	4.02	14,5-29
Ш-20					19-74
Ш-20		1.7	4.7	7,99	32-64
УШ-22	2,2	1,4	3,9	5,45	26-4-52,8
УШ-25	2.5	2,5			93,7-180,7
Ш-25	2,5	3,15	5,8	18,3	' 11-4-228
Ш-28	2,8	1,4	4,2	5,88	46,5-93
УШ-30		1.9	5.3	10,1	91-182
Ш-32	3.2				265-539
УШ-35	3,5		6,15	13,5	165-540
УШ-40		2,6	7.2	18,7	300-600

 

Таблиця A3 - Найбільш поширені дані обмоткових проводів

 

Діаметр проводу по міді, мм	Переріз проводу, мм	Діаметр проколу з ізоляцією, мм^2	Вага 1 км про­воду без ізоляції). кг	Опір 1 км проводу при -+20^оС, Ом
ПЕЛ й ПЕТ	ПЕВ-2	ПЕЛШО Й ІІЕЛШКО	ПБД
0,05	0,00196	0,065	0,08	0,12	—	0,0175
0,06	0,00283	0,075	0,09	0,13	—	0,0252
0,07	0,00385	0,085	0,1	0,14	—	0,0343
0,08	0,00502	0,095	0,11	0,15	—	0,0448
0,09	0,00686	0,105	0,12	0,16	—	0,0567
0,1	0,00785	0,12	0,13	0,175	—	0,070
0,11	0,0095	0,13	0,14	0,185	—	0,085
0,13	0,0132	0,15	0,16	0,205	—	0,118
0,15	0,0176	0,17	0,19	0,225	—	0,158
0,17	0,0227	0,19	0,21	0,245	—	0,202
0,19	0,0283	0,21	0,23	0,265	—	0,253
0,21	0,0346	0,235	0,25	0,3	0,4	0,309
0,23	0,0415	0,255	0,28	0,32	0,42	0,370
0,25	0,044	0,275	0,3	0,34	0,44	0,437
0,29	0,066	0,325	0,34	0,39	0,51	0,589
0,31	0,0754	0,35	0,36	0,415	0,53	0,673
0,33	0,0855	0,37	0,38	0,435	0,55	0,762
0,35	0,0962	0,39	0,41	0,455	0,57	0,857
0,41	0,132	0,45	0,47	0,52	0,63	1,011
0,47	0,173	0,515	0,53	0,58	0,69	1,545
0,53	0,22	0,58	0,6	0,645	0,75	1,956	79,5
0,59	0,273	0,64	0,66	0,705	0,81	2,437	64,3
0,64	0,321	0,69	0,72	0,755	0,86	2,877	54,6
0,69	0,374	0,74	0,77	0,805	0,91	3,333	46,9
0,74	0,43	0,80	0,83	0,865	0,96	Ї,833	40,8
0,8	0,503	0,86	0,89	0,925	1,02	4,43	34,9
0,86	0,581	0,92	0,95	0,985	1,08	5,177	30,2
0,93	0,679	0,99	1,02	1,055	1,15	6,054	25,8
	0,785	1,07	1,11	1,135	1,27		22,4
1,12	0,985	1,196	1,23	1,255	1,39	8,81	17,8
1,25	1,21	1,33	1,36	1,385	1,52	10,937	14,3
1,5	1,77	1,58	1,6!	1,655	1,77	15,86	9,95
1,74	2,37	1,82	1,85	1,895	2,01	21,22	7,45
1,81	2,57	1,89	1,93	1,965	2,08	23,12	6,8
2,02	3,2	2,1	2,11	2,175	2,29	28,563	5,48
2,26	4,02	2,34	2,39	2,415	2,53	35,753	4,38
2,44	4,65	2,52	2,57	2,595	2,71	41,675	3,75