ИДЗ / ИДЗ1 (1)
.docxМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральноегосударственноеавтономноеобразовательноеучреждениевысшегообразования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ»
Инженерная школа энергетики
Отделение электроэнергетики и электротехники Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
Полупроводниковые диоды и их применение в выпрямительных устройствах
ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ №1
Вариант – 76
по дисциплине:
Электроника 1.1
Выполнил: |
|
|
студент гр. 5А21 |
Кулешов К.Д. |
08.04.2024 |
Проверил: |
|
|
доцент ОЭЭ ИШЭ |
Глазачев А.В. |
|
Томск – 2024
Общие методические указания
В индивидуальном задании необходимо: провести анализ технического задания, выбрать принципиальную схему выпрямителя, выпрямительные диоды, рассчитать сглаживающий фильтр, параметры питающего трансформатора, построить временные диаграммы для рассчитанного выпрямителя.
Исходные данные:
номинальное выпрямленное напряжение на нагрузке Ud = 5 В
ток нагрузки Id = 1,5 А
допустимый коэффициент пульсаций выходного напряжения на нагрузке kп= 0,06
частота питающей сети f = 50 Гц
количество фаз n=1
номинальное напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора U1 = 220 В
Расчет выпрямительного устройства
Процесс расчета выпрямительных устройств можно разделить на несколько этапов:
1) Анализ исходных данных и выбор принципиальной схемы выпрямителя;
2) Расчет параметров сглаживающего фильтра;
3) Расчет параметров вентильного узла и выбор типа выпрямительных диодов;
4) Расчет параметров трансформатора;
5) Построение временных диаграмм рассчитанного выпрямителя.
1) Анализ исходных данных и выбор принципиальной схемы выпрямителя
Определяем выходную мощность и сопротивления нагрузки:
Исходя из полученных значений выбираем двухполупериодный выпрямитель со средней точкой. Их можно использовать при напряжении нагрузки до нескольких десятков вольт и выходной мощности до 50 Вт
2)Расчет параметров сглаживающего фильтра
Т.к. ток нагрузки составляет единицы ампер, применяем Г‐образный LC‐ фильтр.
Минимальное значение индуктивности фильтра:
где m пульсность схемы, в нашем случае m=2, т.к. схема двухполупериодная; круговая частота напряжения сети (=2f=2*50=314), рад/с
q коэффициент сглаживания
Величину емкости найдем из выражения:
Проводим проверку условий эффективной работы фильтра:
;
Посмотрим на полученную осциллограмму после вентильной группы
Рис. 1 Осциллограмма после вентильной группы 1
Как мы видим из осциллограммы условия не выполняются. Следует увеличить значение индуктивности катушки до . Тогда емкость конденсатора получается
Осциллограмма с новыми значениями
Рис. 2 Осциллограмма после вентильной группы 2
Вновь произведем проверку
Условия выполняются и осциллограмма удовлетворительная.
3) Расчет параметров вентильного узла и выбор типа выпрямительных диодов
Характер нагрузки выпрямителя может быть активным (R), активно‐ индуктивным (RL) или активно‐ёмкостным (RC). Выпрямитель с выходным ёмкостным или резистивно‐ёмкостным фильтром считается нагруженным на активно‐емкостную нагрузку, а выпрямитель с фильтром, начинающимся на индуктивность – на активно‐индуктивную нагрузку. В нашем случае нагрузка активно‐ индуктивная.
Максимальное обратное напряжение:
Максимальный прямой ток:
По справочнику выбираем диод, имеющий ближайшие большие значения предельных параметров.
Выбираем диод 1N3880 Uобр max = 100 В Iпр ср max =6 А
Рис. 3. Параметры диода 1N3880. Datasheet доступен в открытом доступе.
4) Расчет параметров трансформатора
Для расчета используем таблицу, в которой приведены соотношения для расчета параметров трансформаторов, работающих при различной нагрузке. Расчет проводим для активно‐индуктивной нагрузки.
Действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора:
Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора:
Минимальная требуемая мощность вторичной обмотки трансформатора:
5) Построение временных диаграмм рассчитанного выпрямителя.
Рис. 4. Осциллограмма напряжения на вторичной обмотке трансформатора
Рис. 5. Осциллограмма напряжения после вентильной группы
Рис. 5. Осциллограмма напряжения на нагрузке 1
Напряжение на нагрузке недостаточно, поэтому изменим напряжение на вторичной обмотке трансформатора, дабы получить требуемые значения
Рис. 6. Осциллограмма напряжения на нагрузке 2
Учебно-методическое пособия, использовавшиеся для выполнения работы
Электронная информационно-образовательная среда ТПУ (ЭИОС ТПУ) [Электронный ресурс], режим доступа: https://stud.lms.tpu.ru/pluginfile.php/168018/mod_assign/intro/MU_IDZ1.pdf, для доступа к информационному ресурсу требуется авторизация (08.04.2024)
Электронная информационно-образовательная среда ТПУ (ЭИОС ТПУ) [Электронный ресурс], режим доступа: https://stud.lms.tpu.ru/pluginfile.php/168018/mod_assign/intro/Spr.pdf?time=1663636096207, для доступа к информационному ресурсу требуется авторизация (08.04.2024)