ИДЗ / ИДЗ 1. Мингазова С

МИНИСТЕРСТВО 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 – 1

по дисциплине:

Электроника 1.1

Выполнил:
студент гр. 5А21	Мингазова С.А	03.04.2024
Проверил:
доцент ОЭЭ ИШЭ	Глазачев А.В.

Томск – 2024

1. 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 = 15 В

 ток нагрузки Id = 2,5 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

2. 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 мостовой выпрямитель. Их можно использовать при любом характере нагрузки

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 (=2f=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.

Увеличим 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 1N5402 U_{обр max} = 200 В I_{пр ср max} =3 А

Рис. 3. Параметры диода 1N5402. Взят из методических указаний по выполнению ИДЗ

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

Список литературы

1. Глазачев А.В., Петрович В.П. Физические основы электроники: Учебное пособие /  Томск Издательство Томского политехнического университета, 2013.  208 с.

2. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: справочник. – М.: Изд-во стандартов, 1989. – 325 с.

3. Ровдо А.А. Полупроводниковые диоды и схемы с диодами. – М.: Лайт Лтд., 2000. – 288 с.

4. Аксенов А. И. Отечественные полупроводниковые приборы: Справочное пособие: Кн.1. Аналоги отечественных и зарубежных приборов / А. И. Аксенов, А. В. Нефедов . – 4-е изд., перераб. и доп . – М. : Солон-Пресс, 2003 . – 544 с.

5. Диоды. Варикапы. Стабилитроны и стабисторы. Тиристоры. Оптоэлектронные приборы. – М.: Солон–Р, 2003. – 497 с