МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)»
(РУТ (МИИТ)
Одобрено кафедрой
«ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ»
Протокол № 8 от 17 апреля 201 8 г.
Авторы: Гирина Е.С., Ручкина Л.Г., Слутин А.Ф.
ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ № 2
С МЕТОДИЧЕСКИМИ УКАЗАНИЯМИ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Электротехника и электроника
Уровень ВО: Специалитет
Форма обучения: Заочная
Курс: 3
Специальность/Направление: 23.05.03 Подвижной состав железных дорог
(ПСс)
Специализация/Профиль/Магистерская программа: Все специализации
Москва
РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ, МАГНИТНЫХ ЦЕПЕЙ
ПОСТОЯННОГО ТОКА, ВЫПРЯМИТЕЛЯ ИСТОЧНИКОВ
ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ № 2
В контрольной работе студенты решают три задачи:
1. Расчет переходных процессов в линейных цепях при постоянном
напряжении источника.
2. Расчет разветвленной магнитной цепи при постоянных токах.
3. Расчет выпрямителя источника электропитания электронных устройств.
Контрольные задания имеют 100 вариантов. Варианты задач отличаются
друг от друга схемами и числовыми значениями заданных величин.
Вариант задач 1 и 2, подлежащий решению, определяется по двум
последним цифрам учебного шифра студента: по последней цифре выбирается
номер схемы, а по предпоследней – номер числовых значений величин.
Например, шифру 1510-ПСс-1324 соответствуют схемы 4 и вторые варианты
числовых значений.
1. Работа выполняется в отдельной тетради, на обложке которой
указывают название дисциплины, курс, фамилию, имя, отчество, учебный шифр
студента.
2. Писать следует на одной стороне листа или на двух при наличии
широких полей для замечаний.
3. Условие задачи должно быть переписано в контрольную работу со
схемой и числовыми значениями для своего варианта.
4. Расчетную часть каждой задачи следует сопровождать краткими и
четкими пояснениями.
5. Основные положения решения объясняют и иллюстрируют
электрическими схемами, чертежами, векторными диаграммами и т.д., которые
выполняют аккуратно с помощью чертежного инструмента. На электрических
схемах показывают положительные направления токов.
6. Выдерживают следующий порядок записи при вычислениях: сначала
приводят формулу, затем подставляют числовые значения величин, входящих в
формулу, без каких-либо преобразований, далее выполняют преобразования с
числами, после этого записывают результат вычислений с указанием единиц
измерения.
7. К работе прилагают перечень использованной литературы, в конце
работы ставят дату и подпись.
8. Работы, выполненные не по своему варианту, а также написанные
неразборчиво, не рецензируются.
9. Правильно выполненная контрольная работа возвращается к студенту
с указанием «Допущен к зачету» и при необходимости с перечнем замечаний,
которые студент должен исправить к зачету.
10. После получения отрецензированной работы студент должен
исправить все ошибки и сделать требуемые дополнения. При большом количестве
исправлений они делаются в конце работы.
Задача № 1
В электрической цепи (рис. 1) в результате коммутации возникает
переходный процесс. Параметры цепи для каждого варианта приведены в табл. 1,
постоянное напряжение источника питания U = 100 А, сопротивления
резисторов в схемах рис. 1 одинаковы.
Необходимо:
1. Определить начальные значения токов в ветвях и напряжения на
конденсаторе (если он есть) до коммутации и в первый момент после
коммутации.
2. Определить принужденные значения токов в ветвях и напряжения на
конденсаторе (если он есть).
3. Определить постоянную времени цепи.
4. Построить графики изменения во времени токов в ветвях и
напряжения на конденсаторе (если он есть) на основе начальных и принужденных
значений
Таблица 1
|
Предпоследняя |
r , Ом |
L, мГн |
С, мкФ |
|
1 |
10 |
120 |
100 |
|
2 |
20 |
100 |
120 |
|
3 |
30 |
250 |
40 |
|
4 |
40 |
12 |
250 |
|
5 |
50 |
10 |
60 |
|
6 |
10 |
20 |
150 |
|
7 |
20 |
150 |
125 |
|
8 |
30 |
80 |
35 |
|
9 |
40 |
30 |
75 |
|
0 |
50 |
30 |
150 |
Теоретический материал и примеры расчета приведены в [ 1; 7 ].
Рис. 1 (выбор схемы по последней цифре учебного шифра студента)
Переходные процессы возникают в электрических цепях при смене
режимов в результате коммутации (включение, выключение, переключение,
скачкообразное изменение параметров цепи и т.п.). Переходные процессы
возникают только в тех цепях, в которых имеются реактивные элементы –
инерционные накопители энергии, так как переход от одного установившегося
состояния в другое связан с изменением энергии в электрических и магнитных
полях.
Считается, что коммутация происходит мгновенно, исключается
электрическая дуга, которая может возникнуть при коммутации. Изменение же
энергии не происходит мгновенно.
Коммутация происходит в момент t = 0. Режим до коммутации
(предыдущий установившийся) характеризуется временем t = 0 , а момент сразу
после коммутации - временем t = 0+. Конечный установившийся режим (как
следует из математического обоснования) теоретически наступает через t = ® , но
с учетом практических оценок – через конечное время.
Расчет переходных процессов в электрических цепях основан на законах
коммутации.
I закон коммутации
В любой ветви с индуктивностью L ток в момент коммутации
iL ( 0 )
сохраняет то значение, которое он имел непосредственно перед коммутацией
iL (0_), и далее плавно изменяется, начиная с этого значения.
iL (0+) = iL (0-)
Рис. 2
В любой ветви с емкостью С напряжение на емкости в момент
коммутации uc (0) сохраняет то значение, которое оно имело непосредственно
перед коммутацией ис (0 _), и далее плавно изменяется, начиная с этого
значения.
un ( 0+) = un ( 0-)
Рис. 3
Токи или напряжения во время переходного процесса могут достигать
значений, во много раз превышающих значения при начальном и принужденном
режимах.
Начальные условия переходных процессов могут быть нулевыми, когда
токи в ветвях с индуктивностями и напряжения на емкостях в момент коммутации
равны нулю (энергия, запасенная в магнитных и электрических полях, в момент
коммутации равна нулю) и ненулевыми, когда значения токов в ветвях с
индуктивностями и напряжения на емкостях отличны от нуля.
Классический метод расчета переходных процессов в электрических цепях
сводится к составлению системы уравнений для мгновенных значений токов и
напряжений переходного режима по законам Кирхгофа. Так как падение
di
напряжения на сопротивлении r : и = ri, на индуктивности L : uL = L — и на
L dt
емкости C:uc =— idtt, то по законам Кирхгофа может быть составлена
C
система интегрально-дифференциальных уравнений для заданной цепи.
Далее полученную систему уравнений преобразуют к неоднородному
дифференциальному уравнению, записанному в общем случае относительно тока.
Порядок этого уравнения равен числу независимых мест накопления энергии в
схеме. В случае одного накопителя энергии линейное дифференциальное
уравнение имеет вид:
di
a---+ b • i = f (и ) ,
dt
где a , b – коэффициенты, которые зависят от параметров цепи;
f (и) - неоднородный член уравнения, зависящий от величины и формы
приложенного к цепи напряжения.
Далее решают неоднородное линейное дифференциальное уравнение, в
результате чего находят искомый ток переходного режима.
Решение неоднородного дифференциального уравнения складывается из
общего решения однородной части этого уравнения (правая часть равна нулю) и
частного решения неоднородного уравнения, определяемого видом функции
f (и).
Частное решение выражает принужденный режим, задаваемый
источниками энергии, а общее решение – свободный режим. Таким образом, ток
переходного процесса имеет две составляющие:
i = ii б + ina .
Принужденная составляющая тока совпадает с установившимся значением
после окончания переходного процесса и определяется методами, изученными в
первой части курса. Общее решение однородного уравнения имеет вид:
t
- —
i = A • e т
na
где A – постоянная интегрирования;
т - постоянная времени цепи.
Постоянную времени цепи можно определить для схем с одним
накопителем энергии (только индуктивность или только емкость) по следующим
формулам:
L
для схемы с индуктивностью т =---;
r
yea
для схемы с емкостью т =
Ñr
yea
где r – эквивалентное активное сопротивление цепи относительно зажимов
индуктивности или емкости при закороченном источнике питания.
Для постоянного тока индуктивность L обладает нулевым сопротивлением,
а емкость C – бесконечно большим сопротивлением. Если начальные условия
переходного процесса нулевые (токи в ветвях с индуктивностями и напряжения
на емкостях в момент коммутации равны нулю), то емкость C при t = 0+
считается закороченной накоротко (ее сопротивление равно нулю), а
сопротивление индуктивности L при t = 0+ наоборот бесконечно большое.
Переходные процессы можно считать законченными для t > 3т.
Пример 1
Цепь, изображенная на рис. 4, подключается к источнику постоянного
напряжения U = 60 А. Параметры цепи: r = r2 = r = r = 10 t i ,
L = 0,1 Ai . Определить начальные значения токов в ветвях до коммутации и в
первый момент после коммутации, принужденные значения токов в ветвях,
постоянную времени цепи. Построить графики изменения во времени токов в
ветвях на основе начальных и принужденных значений.
Рис. 4
1. Расчет режима до коммутации.
Так как ключ находится между источником и всей остальной цепью, то до
его замыкания, т.е. до начала коммутации в момент времени t = 0 , значения всех
токов в ветвях равны нулю:
it(0_ ) = 0, i2 (0_ ) = 0, i3 (0_ ) = 0.
Из этих трех токов останется неизменным в
коммутации по I закону коммутации только ток через
i2 (0+) = i2 (0_) = 0.
2. Расчет принужденного режима ( t = ^).
Так как для постоянного тока индуктивность
первый момент после
индуктивность
L обладает нулевым
сопротивлением, то принужденные значения токов определяются по закону Ома
U
in б .
Г1 + Г23
60
= 4 А,
10 + 5
rr 10 • 10
где r. =------=-------= 5 Oi .
23 r2 + r 10 + 10
Из-за равенства сопротивлений r = r токи
; =i = ill = 4 = ? А
l^- I,*.. ^2 .
2i б 3i б 2 2
3. Расчет режима сразу после коммутации (t = 0+).
Так как начальные условия переходного процесса нулевые (ток в ветви с
индуктивностью L в момент коммутации
сопротивление индуктивности L при t = 0+
Тогда
равен нулю i2 (0+ ) = 0), то
бесконечно большое.
U
i1(0 + ) = i 3(0 + ) =-------
r1 + r3
" = 3 А.
10 +10
4. Определение постоянной времени цепи.
Постоянную времени цепи можно определить для схемы только с
L
индуктивностью по
формуле т =---; где ryea
–
эквивалентное активное
сопротивление цепи
источнике питания:
r
уеа
относительно зажимов индуктивности при закороченном
r . = r + r, = 10 + 5 = 15 li ,
уеа 2 13,
rr10•10
где r. =-----=------= 5 Oi и
13 r + r 10 +10
L0,1
т =--= — = 0,0067 n = 6,7 i n.
r-15
уеа
Длительность всего переходного процесса приблизительно 3т, т.е. около 20
мс.
5. Построение графиков зависимостей токов в ветвях от времени
Графики приближенно можно построить на основе начальных и
принужденных значений (рис. 5).
Рис. 5
В электрической цепи (рис. 6) в результате коммутации возникает
переходный процесс. Параметры цепи r = r2 = r3 = r = 10 li , постоянное
напряжение источника питания U = 60 А.
Определить начальные значения токов в ветвях и напряжения на
конденсаторе до коммутации и в первый момент после коммутации,
принужденные значения токов в ветвях и напряжения на конденсаторе,
постоянную времени цепи. Построить графики изменения во времени токов в
ветвях и напряжения на конденсаторе на основе начальных и принужденных
значений.
Рис. 6
1. Расчет режима до коммутации.
Так как ключ находится в третьей ветви, то до его замыкания, т.е. до начала
коммутации в момент времени t = 0 , значения токов в ветвях равны:
60
i1 (0_) i 2 (0_)
r + r2 10 +10
= 3 A; i3 (0_ ) = 0.
Напряжение на конденсаторе ис ( 0_ ) = 0.
Из этих значений неизменным в первый момент после коммутации по II
закону коммутации останется только напряжение на конденсаторе
2. Расчет принужденного режима ( t = ж).
Так как для постоянного тока емкость С
–
это разрыв цепи, то
принужденные значения токов определяются по закону Ома
U
in б i21 б
Г1 +
uC16 = i.
60
- =-------= 3 A, A . = 0.
2 10 +10 3 :
2i б
. r2 = 3-10 = 30 А.
3. Расчет режима сразу после коммутации (t = 0+).
Так как начальные условия переходного процесса нулевые (напряжение на
конденсаторе в момент коммутации равно нулю ис (0+ ) = 0), то сопротивление
емкости С при t = 0+ равно нулю.
Тогда
U
i1(0 +) =-----
1 1 '23
60
-----= 4 A,
10 + 5
ж 10-10
где r. =------=-------= 5 Oi .
23 r2 + r 10 + 10
Из-за равенства сопротивлений r2 = r3 токи
i2(0+) = >3(0 +) = АА = 4=2 A.
4. Определение постоянной времени цепи.
Постоянную времени цепи можно определить для схемы только с емкостью
по формуле т = Nr.а; где r^ - эквивалентное активное сопротивление цепи
относительно зажимов емкости при закороченном источнике питания:
r ... = r + r, = 10 + 5 = 15 ii ,
yea 3 12 9
rr 10 -10
где r„ =-----=------= 5 Oi и
12 r + r2 10 + 10
т= Nr... = 100 -10
yea
—I
6-15 = 0,0015 п = 1,5 in.
Длительность всего переходного процесса приблизительно 3т, т.е. около 5
мс.
5. Построение графиков зависимостей токов в ветвях и напряжения на
конденсаторе от времени.
Графики приближенно можно построить на основе начальных и
принужденных значений (рис. 7).
Рис. 7
Для магнитной цепи, изображенной на рис. 8, выполнить следующее:
1. Начертить эквивалентную схему, указав на ней направления магнитных
потоков и магнитодвижущих сил (МДС).
2. Составить для магнитной цепи систему уравнений по законам
Кирхгофа.
3. Определить магнитные потоки в стержнях и значение магнитной
индукции в воздушном зазоре.
Размеры магнитопровода на рис. 8 даны в мм. Магнитопровод выполнен из
электротехнической стали, кривая намагничивания которой представлена в
табл.2. Величины токов и число витков обмоток для каждого варианта даны в
табл. 3. При расчете цепи магнитными потоками рассеяния пренебречь.
Рис. 8, а (выбор схемы по последней цифре учебного шифра студента)
Рис. 8, б (выбор схемы по последней цифре учебного шифра студента)
Рис. 8, в (выбор схемы по последней цифре учебного шифра студента)
Кривая намагничивания стали магнитопровода
|
В, Тл |
0 |
0,4 |
0,8 |
1,2 |
1,6 |
2 |
|
Н, А/м |
0 |
200 |
400 |
950 |
3900 |
15000 |
Таблица 3
Исходные данные
|
Предпоследняя |
I1 , А |
Число |
I2, А |
Число |
|
1 |
15 |
120 |
45 |
130 |
|
2 |
20 |
110 |
30 |
200 |
|
3 |
15 |
120 |
35 |
120 |
|
4 |
25 |
100 |
50 |
100 |
|
5 |
10 |
150 |
30 |
120 |
|
6 |
15 |
200 |
45 |
100 |
|
7 |
20 |
250 |
50 |
120 |
|
8 |
15 |
300 |
25 |
220 |
|
9 |
15 |
150 |
30 |
200 |
|
0 |
20 |
130 |
45 |
120 |
Теоретический материал и примеры расчета приведены в [ 3; 4; 5; 6 ].
Магнитная цепь состоит из элементов, возбуждающих магнитное поле, и
ферромагнитных или каких-либо иных тел (сред), по которым замыкаются
магнитные потоки. Расчеты разветвленных магнитных цепей основаны на законах
Кирхгофа для магнитных цепей. Вследствие нелинейной связи между индукцией
В и напряженностью магнитного поля Н для ферромагнитных материалов расчеты
разветвленных магнитных цепей ведутся графическими методами, аналогично
методам расчета нелинейных электрических цепей.
При расчете магнитной цепи, прежде всего, нужно указать на схеме
направления магнитодвижущих сил (МДС) по известным направлениям токов и
расположению обмоток и задаться направлениями магнитных потоков.
Для определения положительного направления МДС часто пользуются
правилом правой руки: если сердечник мысленно охватить правой рукой,
расположив ее пальцы по направлению тока в обмотке, то отогнутый большой
палец укажет направление МДС.
Так как формально любая магнитная цепь аналогична нелинейной
электрической цепи, то аналогами токов электрической цепи являются магнитные
потоки, аналогами ЭДС являются МДС, аналогом вольтамперной характеристики
является вебер-амперная характеристика.
Магнитопровод электромагнитных устройств характеризуется магнитным
сопротивлением участков и величиной МДС обмоток возбуждения магнитного
поля. Схема замещения содержит нелинейные элементы R (магнитные
сопротивления участков магнитопровода) и линейные сопротивления воздушных
промежутков R .
Для определения магнитных сопротивлений участков магнитопровода
магнитную цепь разбивают на однородные участки, каждый из которых выполнен
из одного и того же материала и имеет одинаковое поперечное сечение вдоль всей
своей длины. Предполагается, что магнитное поле в участках магнитопровода
однородно распределено по их длине.
Магнитные потоки замыкаются по средним линиям участков сердечника
(магнитопровода). В месте пересечения средних линий горизонтальных участков
и средней линии среднего стержня присутствуют узлы эквивалентной схемы
(точки а и b). Длины трех участков £^, м, определяют от узла а до узла b с
учетом зазора; площади поперечного сечения стержней S вычисляют в м2.
Для графического расчета разветвленной магнитной цепи необходимо
построить зависимости магнитных потоков ветвей Φ , Φ и Φ от магнитного
напряжения U между узлами а и b. Магнитное напряжение U представляет
собой разность магнитных потенциалов между узлами а и b, то есть
U аь = Ф1 а — Ф1 ь • Эти расчеты рекомендуется выполнять для каждой ветви в
отдельной таблице (табл. 4 – табл. 6).
Сначала задаются значениями магнитной индукции из табл. 2 и определяют
магнитные потоки ветвей и напряженности магнитного поля участков. Для
ферромагнитных участков напряженность поля определяют по кривой
намагничивания. Напряженность в воздушном зазоре рассчитывают по известной
формуле, считая, что индукция в зазоре равна индукции ветви. Затем для каждого
значения магнитного потока на основе эквивалентной схемы находят и заносят в
таблицу для каждой ветви межузловое магнитное напряжение U с учетом
знаков МДС относительно потоков. Для определения U можно использовать
уравнения, составленные по второму закону Кирхгофа. Затем на основании
результатов вычислений на одном графике строят зависимости магнитных
потоков ветвей от общего аргумента U .
Графически определяют то значение магнитного напряжения, при котором
выполняется первый закон Кирхгофа для магнитной цепи (^Ф = 0). Потоки Ot,
Ф2 и Ф з, соответствующие этому магнитному напряжению, являются искомыми
величинами. Индукцию в зазоре находят по потоку соответствующей ветви.
Пример подробного решения аналогичной задачи приведен в
рекомендованной литературе (например, [ 4]).
3-й стержень (£3 = м; S3 =
м2)
Таблица 4
|
№ |
B 3 |
Ф3 = B3S3 |
H 3 |
U1 ab = |
|
Тл |
Вб |
А/м |
А | |
|
1 |
0 |
0 | ||
|
2 |
0,4 |
200 | ||
|
3 |
0,8 |
400 | ||
|
4 |
1,2 |
950 | ||
|
5 |
1,6 |
3900 | ||
|
6 |
2,0 |
15000 |
1-й стержень (Iw =
А; Л=
м; S1 =
м2)
Таблица 5
|
№ |
B1 |
Ф1 = B1S1 |
H1 |
H 1£ 1 |
U1 ab = |
|
Тл |
Вб |
А/м |
А |
А | |
|
1 |
0 |
0 | |||
|
2 |
0,4 |
200 | |||
|
3 |
0,8 |
400 | |||
|
4 |
1,2 |
950 | |||
|
5 |
1,6 |
3900 | |||
|
6 |
2,0 |
15000 |
2-й стержень ( I w
А; £ 2=
м; 8 = м, S2 = м2)
Таблица 6
|
№ |
B 2 |
Ф2 = B2S2 |
H 2 |
H 2 £ 2 |
Hai да |
ai да |
U1 ab = |
|
Тл |
Вб |
А/м |
А |
А/м |
А |
А | |
|
1 |
0 |
0 | |||||
|
2 |
0,4 |
200 | |||||
|
3 |
0,8 |
400 | |||||
|
4 |
1,2 |
950 | |||||
|
5 |
1,6 |
3900 | |||||
|
6 |
2,0 |
15000 |
В табл. 7 заданы основные параметры выпрямителя:
U – среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке;
I – среднее значение выпрямленного тока;
Напряжение питающей сети U = 220 В.
Требуется:
1. Начертить принципиальную электрическую схему однофазного
мостового выпрямителя и описать его работу.
2. Выбрать тип диодов выпрямителя.
3. Рассчитать действующие значения напряжения вторичной обмотки
трансформатора U , токов обмоток трансформатора I и I .
4. Определить габаритную мощность трансформатора.
5. Построить временные диаграммы
а) напряжения и тока во вторичной обмотке трансформатора
б) напряжения и тока в активной нагрузке.
Таблица 7
|
Номер |
Последняя цифра учебного |
Предпоследняя цифра учебного |
|
Uн.ср, В |
I A н.ср , | |
|
1 |
5 |
0,7 |
|
2 |
6,3 |
0,8 |
|
3 |
9 |
0,25 |
|
4 |
12,6 |
0,15 |
|
5 |
15 |
0,2 |
|
6 |
20 |
1,0 |
|
7 |
24 |
0,5 |
|
8 |
27 |
0,4 |
|
9 |
30 |
0,6 |
|
0 |
36 |
0,125 |
Теоретический материал и примеры расчета приведены в [ 2; 8 ].
Для питания электронных устройств небольшой мощности обычно
применяют двухполупериодные выпрямители двух типов: мостовые и с выводом
средней точки вторичной обмотки трансформатора.
Наибольшее распространение получил двухполупериодный мостовой
выпрямитель, который обладает лучшими технико-экономическими
показателями, а именно: повышенная частота пульсаций, относительно
небольшое обратное напряжение, хорошее использование трансформатора,
возможность работы от сети переменного тока без трансформатора.
Рассчитываемый выпрямитель состоит из трансформатора, четырех диодов
и сглаживающего фильтра. Диоды выпрямителя собраны по однофазной мостовой
схеме.
В выпрямителях диоды являются основными элементами, поэтому они
должны соответствовать всем электрическим параметрам выпрямителей. При
выборе типа диода необходимо знать: максимальное обратное напряжение на
диоде U обр.макс и среднее значение прямого тока диода Iпр.ср .
Для обеспечения надежной работы диодов в выпрямителях требуется
выполнение условий превышения значений прямого тока и обратного напряжения
примерно на 30% [ 2; 8 ] по сравнению с расчетными.
Максимальное обратное напряжение на диодах
U обр. макс
= U2m = V2U2 - 1,57Uн.ср ,
где U – амплитудное значение напряжения вторичной
трансформатора;
U – действующее значение напряжения вторичной
трансформатора.
Средний прямой ток каждого диода мостового выпрямителя
I
пр.ср
0,5Iн.ср
обмотки
обмотки
С учетом требуемого запаса в 30% по прямому току и максимальному
обратному напряжению рассчитываются необходимые параметры диода
Iпр.д ~ 1,3Iпр.ср и Uобр.макс.д ~ 1,3Uобр.макС .
На основании выполненных расчетов по справочной литературе или по
табл. 8 выбирается соответствующий тип диода с указанием основных его
параметров.
Параметры выпрямительных диодов
|
№ |
Тип диода |
Допустимое |
Выпрямленный |
Падение |
Постоянный |
|
1 |
Д202 |
100 |
0,4 |
1,0 |
500 |
|
2 |
Д206 |
100 |
0,1 |
1,0 |
50 |
|
3 |
Д223А |
100 |
0,05 |
1,0 |
1 |
|
4 |
МД226Е |
200 |
0,3 |
1,2 |
50 |
|
5 |
Д226Е |
150 |
0,3 |
1,0 |
50 |
|
6 |
Д229А |
200 |
0,4 |
1,0 |
50 |
|
7 |
Д229В |
100 |
0,4 |
1,0 |
200 |
|
8 |
Д229Ж |
100 |
0,7 |
1,0 |
200 |
|
9 |
Д237А |
200 |
0,2 |
1,0 |
50 |
|
10 |
2Д101А |
30 |
0,02 |
1,0 |
5 |
|
11 |
КД103А |
75 |
0,1 |
1,2 |
50 |
|
12 |
КД105Б |
400 |
0,3 |
1,0 |
100 |
|
13 |
КД106А |
100 |
0,3 |
1,0 |
100 |
|
14 |
КД109А |
100 |
0,3 |
1,0 |
100 |
|
15 |
2Д121А |
80 |
0,1 |
0,8 |
10 |
|
16 |
2Д123А9 |
100 |
0,3 |
1,0 |
1 |
|
17 |
КД204В |
50 |
0,1 |
1,4 |
50 |
|
18 |
2Д207А |
600 |
0,5 |
1,5 |
150 |
|
19 |
КД209А |
400 |
0,7 |
1,0 |
0,1 |
|
20 |
КД212Б |
100 |
1,0 |
0,8 |
100 |
|
21 |
КД226А |
100 |
1,7 |
1,4 |
50 |
|
22 |
2Д215В |
200 |
1,0 |
1,1 |
100 |
|
23 |
2Д217А |
100 |
3 |
1,3 |
2000 |
|
24 |
КД221А |
100 |
0,7 |
1,4 |
50 |
|
25 |
2Д237А |
100 |
1,0 |
1,3 |
5 |
|
26 |
КД240А |
200 |
2,0 |
1,45 |
30 |
Действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора U
определяется из следующего соотношения
U н. ср = 0,636 U 2 m = 0,636 ■ Ли 2 = 0,9U 2.
Следовательно U = 1,11U„ _.
2 н.ср
Коэффициент трансформации
U
n = —-
U2
Сопротивление нагрузки
Rн
U
н.ср
I н.ср
Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора
определяют по закону Ома
I2
U
R
2
.
н
Габаритная мощность трансформатора для однофазной мостовой схемы
выпрямления
Sг = S +S2 и 1,23U212,
где S и S – расчетные мощности первичной и вторичной обмоток
трансформатора.
Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения в выпрямительных
устройствах небольшой мощности применяют пассивные сглаживающие
фильтры, состоящие из сопротивления и емкости ( RC -фильтр) или катушки
индуктивности и емкости ( LC -фильтр).
Работу выпрямителя удобно рассматривать с помощью временных
диаграмм. В соответствии с заданием необходимо построить временные
диаграммы напряжений и токов:
на входе u2 (юt) = U2msin( юt) , i2 (юt) = I2msin( юt) и
на выходе щ (юt) = U2m |sin(юt)|, ц (юt) = I2w|sin(юt)| выпрямителя.
Построение диаграмм необходимо выполнить в интервале времени,
составляющем 1,5 т 2 периода питающего напряжения.
Построение диаграмм производится в одном масштабе времени,
отложенном по оси абсцисс, одна под другой так, чтобы в любом вертикальном
сечении графика значения всех величин соответствовали одному и тому же
моменту времени.
Основная литература
1. Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Учебник для вузов. Том 2/
К. С. Демирчян, Л. Р. Нейман, Н. В. Коровкин – СПб.: Питер, 2009 (в ЭБС
«Айбукс»).
2. Чижма С.Н. Электроника и микросхемотехника. М.: УМЦ ЖДТ, 2012 (в ЭБС
«Айбукс»).
Дополнительная литература
3. Серебряков А.С. Электротехника. Магнитные цепи: учебное пособие. – 3-е
изд. перераб. и доп. – М.: РГОТУПС, 2007. - Утверждено редакционно-
методическим. советом РГОТУПСа (в библ. РОАТ).
4. Климентов Н.И. Теоретические основы электротехники. Нелинейные
электрические и магнитные цепи постоянного тока. Учебное пособие. – М.:
РГОТУПС, 2010 (в библ. РОАТ).
5 Серебряков А.С. Нелинейные электрические и магнитные цепи переменного
тока. Конспект лекций. – М.: РГОТУПС, 2009 (в библ. РОАТ).
6 Серебряков. А.С. Mathcad и решение задач электротехники: учеб. пособ. /
А.С. Серебряков, В.В. Шумейко. - М.: Маршрут, 2005 (в библ. РОАТ).
7. Частоедов Л.А., Ручкина Л.Г., Гирина Е.С. Теоретические основы
электротехники. Электротехника и электроника. Ч.2., Методические указания
по решению задач для студентов II курса. – М.: РГОТУПС, 2008 (в СДО
КОСМОС).
8. Электротехника и электроника. Учебник для вузов. – В 3-х кн. Кн. 3.
Электрические измерения и основы электроники/ Г.П. Гаев, В.Г. Герасимов,
О.М. Князьков и др.; Под ред. проф. В.Г. Герасимова. – Энергоатомиздат, 1998
(в библ. РОАТ).
Комментарии (0)