Задание 1. Рассчитать схему простейшего стабилизатора напряжения, построенного на однополупериодном выпрямителе при напряжении питающей сети UC = 2100 В

СОДЕРЖАНИЕ

Задание 1. 3

Задание 2. 5

Задание 3. 6

Задание 4. 7

Задание 5. 9

Задание 8. 11

Вопрос № 1. 12

Вопрос № 2. 15

Вопрос № 3. 17

Вопрос № 4. 18

Вопрос № 5. 22

Вопрос № 6. 26

Вопрос № 7. 27

Вопрос № 8. 29

Вопрос № 9. 34

Задание 1

Рассчитать схему простейшего стабилизатора напряжения, построенного на однополупериодном выпрямителе при напряжении питающей сети U_C = 2100 В, падении напряжения на p-n переходе выпрямляющего диода U_VD = 2,1 В, напряжение стабилизации U_СТ = 1218 В, сопротивлении нагрузки R = 735 Ом, токе стабилизации I_СТ = 48,3 мА. Описать работу выпрямителя с использованием векторных диаграмм, дать их пояснение.

Решение:

Зададим коэффициент пульсаций p = 0,19

Рис. 1 – Схема простейшего стабилизатора напряжения, построенного на однополупериодном выпрямителе

Напряжение U₂ = (1.5÷2)∙U_н. Следовательно, можем найти напряжение на входе стабилизатора:

U₂ = 2∙U_н = 2∙1218 = 2436 В

Так как напряжение подается не постоянное, то находим U_2min и U_2max по формулам:

U_2min = U₂ – U_VD – pU_VD = 2436 – 2.1 – 0,19∙2.1 = 2433.5 В

U_2max = U₂ + U_VD + pU_VD = 2436 + 2.1 + 0,19∙2.1 = 2438.5 В

Рис. 2 – Схема стабилизатора напряжения

Для ограничения тока через стабилитрон ставим R_бал. Составим систему уравнений Кирхгофа:

I₂=I_СТ+I_H

U_H=U_СТ

U₂=I₂R_бал+U_H

Рассчитываем балластное сопротивление:

R_бал= =713 Ом

Для выбора конденсатора необходимо рассчитать его емкость и рабочее напряжение. Емкость фильтра, в случае малых пульсаций, определяется по формуле для однополупериодного выпрямителя

При коэффициенте пульсаций р = 0,19

Принцип сглаживания сводится к следующему: в первый полупериод (0 – Т/2), диод – открыт и конденсатор заряжается через низкое внутреннее сопротивление диода до U_{2 max}. Во второй полупериод (Т/2 – Т) – диод закрыт и конденсатор разряжается через нагрузочный резистор Rн.

Рис. 3 – Временные диаграммы напряжения однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром