Указания к решению задания №2

Данные задачи относятся к расчету выпрямителей переменного тока, собранных на полупроводниковых дио­дах. Подобные схемы выпрямителей находят сейчас при­менение в различных электронных устройствах и приборах. При решении задачи следует помнить, что основны­ми параметрами полупроводниковых диодов являются допустимый ток I _доп, на который рассчитан данный диод, и величина обратного напряжения U_обр, которое вы­держивает диод без пробоя в непроводящий период.

Обычно при составлении реальной схемы выпрямите­ля задаются величиной мощности потребителя P_d, Вт, получающего питание от данного выпрямителя и вы­прямленным напряжением U_d, В, при котором работает потребитель постоянного тока. Отсюда нетрудно опре­делить ток потребителя . Сравнивая ток потребителя с допустимым током диода I _доп, выбирают диоды для схемы выпрямителя. Следует учесть, что для однополупериодного выпрямителя ток через диод равен току потребителя, т. е. надо соблюдать условие I _доп≥ I_d. Для двухполупериодной и мостовой схем вы­прямления ток через диод равен половине тока потреби­теля, т.е. следует соблюдать условие I _доп≥0,5 I_d. Для трехфазного выпрямителя ток через диод составляет треть тока потребителя, следовательно, необходимо, что­бы .

Величина напряжения, действующая на диод в не­проводящий период U_В, также зависит от той схемы вы­прямления, которая применяется в конкретном случае. Так, для однополупериодного и двухполупериодного вы­прямителей U_b = π U_d=3,14U_d для мостового выпрямителя , а для трехфазного выпрямителя U_b = 2,1U_d. При выборе диода, следовательно, должно быть выполнено условие U _обр≥ U_b.

Рассмотрим примеры на составление схем выпрями­телей.

Пример 1. Составить схему мостового выпрямителя, использовав один из четырех промышленных диодов: Д218, Д222, КД202Н, Д215Б. Мощность потребителя Р_d = 300 Вт, напряжение потребители U_d = 200 В.

Решение. 1. Выписываем из таблицы 11 параметры указанных диодов:

2. Определяем ток потребители I_d:

A.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы выпрямителя:

U_b = 1,57 U_d =1,57 ∙ 200 = 314 В.

4. Выбираем диод из условий

I _доп >0,5 I_d > 0,5∙1,5 > 0,75 А,

U_o6p > U_b > 314 В.

Этим условиям удовлетворяет диод КД202Н

I _доп = 1,0 А > 0,75 A; U _обр = 500 В > 314 В.

Диоды Д218 и Д222 удовлетворяют только напряже­нию, так как 1000 и 600 больше 314 В, но не подходят по допустимому току, так как 0,1 и 0,4 меньше 0,75 А. Диод Д215Б, наоборот, подходит по допустимому току, так как 2 > 0,75 А, но не подходит по обратному напряжению, так как 200<314 В.

5. Составляем схему мостового выпрямителя (рисунок 8). В этой схеме каждый из диодов имеет параметры диода КД202Н: I _доп=1,0 А; U _обр=500 В.

Рис. 8. Схема мостового выпрямителя

Пример 2. Для питания постоянным током потреби­теля мощностью Рd = 250 Вт при напряжении U_d = 100 В необходимо собрать схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды типа Д243Б.

Решение. 1. Выписываем из таблицы 11 параметры диода: I _доп = 2 А; U _обр = 200 В.

2. Определяем ток потребителя:

А.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

U_b = 3,14 U_d =3,14 ∙ 100 = 314 В.

4. Проверяем диод по параметрам I _доп и U_обр. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям U _o6p >U_b; I _доп>0,5 I_d. В данном случае первое условие не соблюдается, так как 200<314 В, т. е. U _o6p <.U_b. Второе условие выполняется, так как 0,5 I _d = 0,5∙2,5 = 1,25 < 2 А.

5. Составляем схему выпрямителя. Для того чтобы выполнить условие U _o6p >U_b, необходимо два диода соединить последовательно, тогда U _o6p = 200∙2 = 400 > 314 В.

Полная схема выпрямителя приведена на рисунке 9.

Пример 3. Для питания постоянным током потреби­теля мощностью P_d = 300 Вт при напряжении U_d = 20 В необходимо собрать схему однополупериодного выпрямителя, использовав имеющиеся стандартные диоды ти­па Д242А.

Решение. 1. Выписываем из таблицы 11 параметры диода: I _доп = 10 А; U _обр = 100 В.

Рис. 9. Схема двухполупериодного выпрямителя

2. Определяем ток потребителя:

А.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

U_b = 3,14 U_d =3,14 ∙ 20 ≈ 63 В.

4. Проверяем диод по параметрам I _доп и U _o6p. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям U _o6p >U_b; I _доп> I_d. В данном случае второе условие не соблюдается, так как 10 < 15А, т.е. I_доп< I_d. Пер­вое условие выполняется, так как 100>63В.

5. Составляем схему выпрямителя. Для того чтобы выполнить условие I _доп> I_d, надо два диода соединить параллельно, тогда I _доп= 2∙10 = 20 А; 20 > 15 А.

Полная схема выпрямителя приведена на рисунке 10.

Пример 4. Для составления схемы трехфазного вы­прямителя на трех диодах заданы диоды Д243. Выпря­митель должен питать потребитель с U_d =150 В. Опре­делить допустимую мощность потребителя и пояснить порядок составления схемы выпрямителя.

Решение. 1. Выписываем из таблицы 11 параметры диода: I _доп = 5 А; U _обр = 200 В.

2. Определяем допустимую мощность потребителя. Для трехфазного выпрямителя

, т. е. P_d = 3 U_d I _доп = 3∙150∙5 = 2250 Вт,

Следовательно, для данного выпрямителя P_d ≤2250 Вт.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

U_b = 2,1 U_d =2,1 ∙ 150 = 315 В.

Рис. 10. Схему однополупериодного Рис. 11. Схема трехфазного выпрямителя выпрямителя на трех диодах

4. Составляем схему выпрямителя. Проверяем диод по условию U _o6p >U_b. В данном случае это условие не соблюдается, так как 200 < 315 В. Для выполнения этого условия необходимо в каждом плече два диода соединить последовательно, тогда U _o6p= 200∙2 = 400 В; 400>315 В.

Полная схема выпрямителя приведена на рисунке 11.