Порядок расчета выпрямителя напряжения

Точный аналитический расчет выпрямителей представляет определенные трудности, в связи с тем, что полупроводниковые приборы, применяемые в качестве преобразователей переменного напряжения в постоянное напряжение, являются нелинейными элементами. Расчет таких электрических цепей проводится по приближенным формулам с использованием графических зависимостей.

В табл. 6.3. приведены формулы для расчета схем выпрямителей, приведенных на рис. 6.5 – 6.10. Для определения параметров элементов выпрямителя необходимо нахождение коэффициентов B, D, F и H. Чтобы приступить к нахождению данных коэффициентов, необходимо рассчитать следующие базовые величины:

1. Внутреннее сопротивление вентиля

,

где U _пр – прямое падение напряжения на вентиле (0, 4 – 0, 5 В для германиевых диодов и 1, 0 – 1, 1 В для кремниевых диодов), k _В – коэффициент, учитывающий динамические свойства характеристики диода (2, 0 – 2, 2 для германиевых диодов и 2, 2 – 2, 4 для кремниевых диодов), I _ОВ – среднее значение тока вентиля выбирается по таблице 6 для соответствующей схемы выпрямления.

Таблица6.3.

.2. Активное сопротивление обмоток трансформатора

где k _r – коэффициент, зависящий от схемы выпрямления, определяется по таблице 7; B – магнитная индукция в сердечнике, Т. Величину магнитной индукции В для трансформаторов мощностью до 1000 Вт можно предварительно принимать равной 1, 2 – 1, 6 Т для сети с частотой тока 50 Гц и 1, 0 – 1, 3 Т для сети с частотой тока 400 Гц; f – частота переменного тока питающей сети; s – число стержней сердечника трансформатора (s = 1 для броневой, s = 2 для стержневой и s = 3 для трехфазной конфигурации магнитопровода).

Таблица 6.4.

Схема выпрямления	kr
Однофазная однополупериодная	2, 3
Однофазная двухполупериодная, с выводом средней точки	4, 7
Однофазная мостовая	3, 5
Удвоения	0, 9
Трехфазная однополупериодная, с выводом нулевой точки	6, 9
Трехфазная двухполупериодная мостовая (схема Ларионова)	4, 5

3. Активное сопротивление фазы выпрямителя

.

4. Основной расчетный коэффициент А

где p – число импульсов пульсаций в цепи выпрямленного тока за период переменного напряжения. Для схемы на рис.6.5 p = 1; на рис. 6.6, 6.7, 6.8 p = 2; на рис. 6.9 p = 3; на рис.6.10 p = 6.

5. Проводят определения вспомогательных коэффициентов B, D, F и H по графикам, приведенным на рис. 6.11, 6.12, 6.13.

6. С помощью коэффициентов B, D, F и H по формулам таблицы 6 проводят расчет параметров выпрямителя.

7. По значениям U _ОБР и I _В с помощью справочных данных для диодов, приведенных в табл. 6.5, выбираем тип выпрямительных диодов. Выбранные из справочной таблицы данные диодов должны несколько превосходить расчетные значения, создавая, тем самым, запасной ресурс мощности выпрямителя.

Таблица 6.5.

Тип диода	Электрические параметры при tОКР = + 20 ± 50 С
Наибольшая амплитуда обратного напряжения, В	Наибольший выпрямленный ток (среднее значение), А	Обратный ток при наибольшем обратном напряжении, мА	Падение напряжения в прямом направлении при наибольшем токе, В
Германиевые диоды
Д7А		0, 3	0, 3	0, 5
Д7Б		0, 3	0, 3	0, 5
Д7В		0, 3	0, 3	0, 5
Д7Г		0, 3	0, 3	0, 5
Д7Д		0, 3	0, 3	0, 5
Д7Е		0, 3	0, 3	0, 5
Д7Ж		0, 3	0, 3	0, 5
Д302				0, 25
Д303				0, 3
Д304				0, 3
Д305				0, 35
Кремниевые диоды
Д217		0, 1	0, 05	0, 7
Д218		0, 1	0, 05	0, 7
МД226		0, 3	0, 03	1, 0
МД226А		0, 3	0, 03	1, 0
Д229А		0, 4	0, 05	1, 0
Д229Б		0, 4	0, 05	1, 0
Д230А		0, 3	0, 05	1, 0
Д230Б		0, 3	0, 05	1, 0
Д231А,				1, 0
Д231Б,				1, 5
Д237А		0, 3	0, 05	1, 0
Д237Б		0, 3	0, 05	1, 0
Д237В		0, 1	0, 05	1, 0
Д232А,				1, 0
Д232Б,				1, 0
Д233,				1, 5
Д233Б,				1, 0
Д234Б,				1, 5
Д242,				1, 5
Д242А,				1, 0
Д242Б,				1, 0
Д243,				1, 0
Д243А,				1, 0
Д243Б,				1, 0
Д244,				1, 0
Д244А,				1, 0
Д244Б,				1, 0
2Д201А,				1, 0
2Д201Б,				1, 0
2Д201В,				1, 0
2Д201Г,				1, 0
Д1004		0, 1	0, 1	4, 0
Д1005А		0, 5	0, 1	4, 0
Д1005Б		0, 1	0, 1	6, 0
Д1006		0, 1	0, 1	6, 0
Д1007		0, 075	0, 1	6, 0
Д1008		0, 05	0, 1	6, 0
Д1009		0, 1	0, 1	7, 0
Д1009А	1000·2	0, 1·2	0, 1	3, 5
Д1010		0, 3	0, 1	11, 0

8. Определив по графику на рис. 6.13 значение коэффициента H и задаваясь коэффициентом пульсаций K_п% на выходе выпрямителя по таблице 5, определяют емкость конденсатора, необходимую для получения заданного коэффициента пульсаций по формуле из таблицы 6

откуда имеем

9. По справочнику необходимо выбрать тип конденсатора, его номинальную емкость и номинальное напряжение. Номинальное напряжение конденсатора должно не менее чем на 20% превосходить значение напряжения на нагрузке.