6. Визначити коефіцієнт згладжування пасивного rc фільтра?

7. Визначити коефіцієнт згладжування активного фільтра типу фк?

8. Виконати рисунок схеми транзисторного фільтру типу ФШ із визначенням компонентів, які виконують функції елементів Z1 та Z2?

Рисунок 3.20 Електрична принципова схема згладжувального фільтра типу ФШ

9. Визначити компоненти LC фільтра за умов: L>L_min=2R_н/(m_пл²-1)ω_пл,

Uн, В	Iн, А	Kпл.вх, %	Kпл.вых, %	λном	fс, Гц
20	2	67	3.35	0.9	50

10. В чому полягає явище підмагнічування осередя трансформатора. В яких випрямлячах воно є?

Варіант 2

1Важливим параметром, який характеризує випрямляч, є коефiцiєнт ефективності за потужністю k_р, тобто відношення середнього значення вихідної потужності Р_н.сер до дієвого значення потужності на виході випрямляча Р_н: . для двофазного однотактного випрямляча

2. Навести схему трифазного однотактного випрямляча (Міткевича) (з еквівалентом активного навантаження).

3. Визначити частоту пульсацій та коефіцієнт пульсацій однофазного мостового випрямляча (Греца) (в режимі активного навантаження)? f_M1=50 Гц, f_M2=400 Гц.

4. Довести коефіцієнти B=U_II/U_Н.СР та D=I_II/I_Н.СР для двофазного однотактного випрямляча.

U н.сер.=2U׀׀м/ π ; U׀׀= U׀׀м/√2= U н.сер π/2 √2; B=1.11= U_II/U_Н.СР

I н.сер.=2I׀׀м/ π I׀׀= I׀׀м/√2= I н.сер π/2 √2 D=1.1= I_II/I_Н.СР

5. Сформулювати особливості розрахунку випрямляча великої потужності на індуктивне навантаження (перекриття фаз).

Режим навантаження на L – це режим великих струмів, отже великих потужностей, тоді трансформатор буде великих розмірів і індуктивності розсіювання цього трансформатора також будуть великі.

Для з’ясування особливостей роботи цього випрямляча враховують вплив лише індуктивностей розсіювання . Фільтровий дросель, зазвичай має достатню індуктивність, щоб вважати струм практично незмінним. Індуктивності можна розглядати як анодні дроселі, а індуктивність L – як катодний дросель. належить відповідній фазі і струм через неї протікає лише під час роботи цієї фази, тоді як L працює з усіма фазами почергово.

При великих потужностях, внаслідок великих розмірів трансформатора, треба враховувати вплив індуктивності розсіювання, яка призводить до явища „перекриття фаз”, що супроводжується зниженням значення вихідної напруги і повинно бути враховано при розрахунках.

6. Визначити коефіцієнт згладжування пасивного LC фільтра?

Найважливіша характеристика згладжувального фільтра – коефіцієнт згладжування . Якщо x_c<<R_н, тоді коефіціенти k_ф та λ_ном визначають за формулами: ; .

7. Визначити коефіцієнт згладжування активного фільтра типу ФЕ?

Найважливіша характеристика згладжувального фільтра – коефіцієнт згладжування . коефіцієнт фільтрації такого фільтра:

Коефіцієнт передачі постійної складової:

8. Виконати рисунок схеми транзисторного фільтру типу ФК із визначенням компонентів, які виконують функції елементів Z1 та Z2?

8

Рисунок 3.17 – фільтру типу ФК

.

9. Визначити компоненти RC фільтра за умов:

Uн, В	Iн, А	Kпл.вх, %	Kпл.вых, %	λном	fс, Гц
100	0.1	3	0.1	0.8	50

При виборі ємності С_ф слід враховувати умову x_c<<R_н. Коефіціенти k_ф та λ_ном для цього фільтра:

; RН=UН\IН=100\0.1=1 КОМ; К= K_пл.вх,/ K_пл.вых=30; K_Ф=30/0.8=37.5 ; R_ф =250 Ом С=Кф/Rф 2 п f=477 мкФ

10. Навіщо в дроселях згладжувальних фільтрів використовують “оптимальний зазор”? Якщо конструюючи дросель, не передбачити спеціальні заходи, підмагнічування постійним струмом призводить до спаду індуктивності дроселя й коефіціеєнта фільтрації ЗФ.

Рисунок 3.8 – Визначення режиму роботи магнітопроводу дроселя ЗФ

Щоб запобігти цьому, магнітопровід дроселя виготовляють із немагнітною прокладкою (зазором) певної товщини.

Якщо ввести в магнітопровід немагнітну прокладку (зазор) завтовшки δ, крива намагнічування зміщується з напрямку підвищення напруженості магнітного поля, причому зі збільшенням зазору δ крутість ділянки ненасиченої частини кривої намагнічування зменшується, а значення напруженості магнітного поля, при якій настає насичення, зростає.

Для кожного значення струму є оптимальна ширина зазору.

Вариант 3 (нету вопроса №9)

1. Кр показывает какую долю активной мощности, потребляемой випрямителем от сети переменного тока , составляет мощность постоянной составляющей выпрямленного тока.

Для схемы греца Кр=0,81

2.

3 fпл=3*fм

4

Відомо що Дієве (ефективне, середньоквадратичне) значення струму:

(2.4)

Також відомо:

(2.5)

Як i для виразу , матимемо , тому:

5 Якщо випрямляч навантажений на паралельно ввімкнені активний опір та ємність, то такий випрямляч є випрямлячем з ємнісним фільтром. Ємність конденсатора обирають так, щоб задовольнити нерівність

,

З урахуванням того, що перша гармоніка пульсацій , можемо записати у вигляді

.

Розглянемо однофазну напівперіодну схему.

Часові діаграми, зображені на рисунку відображають усталений режим роботи випрямяча, тобто після того, як конденсатор зарядили і струм протікає, фаза працює протягом кута .

Значення , при якому струм у фазі (через вентиль) перестає протікати (відсікає), називають кутом відсікання струму, він завжди менший від .

Коли випрямляч виконує роботу на ємнісне навантаження, коефіцієнти, які визначають співвідношення між вихідними параметрами ( ) та розрахунковими параметрами (параметрами, за якими обирають діоди та трансформатор) не мають фіксованого значення, як це було при активному навантаженні, а залежить віл кута відсікання

Коефіцієнти, які визначають за графіками θ(єр/мІІ)

6

При виборі ємності С_ф слід враховувати умову x_c<<R_н. Коефіціенти k_ф та λ_ном для цього фільтра:

; (3.9)

. (3.10)

для двох RC фільтрів

λ_ном 1 за умови R_ф 0, тому цей фільтр ефективно використовувати, якщо струми навантаження малі (міліампери, десятки міліампер), а напруги великі. Вважають прийнятним, якщо падіння напруги на R_ф не перевищує 20% від значення напруги навантажувального кола.

7 Згладжувальний фільтр типу ФШ зображений на рис

Коефіцієнти пульсацій та згладжування пульсацій напруги визначають за формулами:

, .

8. Cхеми транзисторного фільтру типу ФЕ із визначенням компонентів, які виконують функції елементів Z1 та Z2

Фільтри типу ФЕ побудовані на основі емітерного повторювача. Емітерний повторювач в

якості фільтра має дві важливі переваги: його вхідний опір менший, ніж у всіх інших схем

ввімкнення транзистора, і складає величину від десятих до одиниць Ом.

10

Залежність опору колекторного переходу від струму і_к

ВАРІАНТ № 4

1. відношення середнього значення вихідної потужності Р_н.сер до дієвого значення потужності на виході випрямляча Р_н. схема мостова, проте замість двох дiодiв використовують два конденсатора, що дозволяє підвищити напругу в два рази; також ці конденсатори виконують функцію згладжування. Випрямляч може працювати безпосередньо від мережі 127В, 220В;

(якщо велике);

2. Перевагами даної схеми є те, що її можна під’єднувати безпосередньо до мережі та відсутність підмагнічування. Доцільно використовувати при відносно малих значеннях струму та відносно великих значеннях напруги.

3. f_M1=50Гц Гц

f_M2=400Гц fпл= 6fм2=1.2 кГц

%;

4. U н.сер.=2U׀׀м/ π ; U׀׀= U׀׀м/√2= U н.сер π/2 √2; B=1.11= U_II/U_Н.СР

I н.сер.=2I׀׀м/ π I׀׀= I׀׀м/√2= I н.сер π/2 √2 D=1.1= I_II/I_Н.СР

5. Для з’ясування особливостей роботи цього випрямляча враховують вплив лише індуктивностей розсіювання . Фільтровий дросель, зазвичай має достатню індуктивність, щоб вважати струм практично незмінним. Індуктивності можна розглядати як анодні дроселі, а індуктивність L – як катодний дросель. належить відповідній фазі і струм через неї протікає лише під час роботи цієї фази, тоді як L працює з усіма фазами почергово При великих потужностях, внаслідок великих розмірів трансформатора, треба враховувати вплив індуктивності розсіювання, яка призводить до явища „перекриття фаз”, що супроводжується зниженням значення вихідної напруги і повинно бути враховано при розрахунках.

6. Якщо x_c<<R_н, тоді коефіціенти

; K=K_Фλ

7.

а коефіцієнт передачі сталої напруги

8.

.

Послідовною ланкою в цьому фільтрі є резистор R, паралельною – коло, складене з транзистора та елементів і , еквівалентний опір якого в точках 1-2 становить .

9. При виборі ємності С_ф слід враховувати умову x_c<<R_н. Коефіціенти k_ф та λ_ном для цього фільтра:

;

RН=UН\IН=150\0.15=1 КОМ; К= K_пл.вх,/ K_пл.вых=30; K_Ф=30/0.8=37.5 ; R_ф =250 Ом

С=Кф/Rф 2 п f=60 мкФ

10..

В цій схемі параметри відповідають фізичним параметрам транзистора: – опір колекторного переходу, – об'ємний опір бази, – опір емітерного переходу. Чисельні значення перелічених опорів зазвичай задовольняють наступну нерівність: .

Для кімнатної температури опір можна обчислити за формулою:

Залежність між опорами та визначає співвідношення:

Вариант №5(нету 4-го)

1. Коэф. показывает, какую долю активной мощности, потребляемой выпрямителем от сети переменного тока составляет мощность постоянной составляющей выпрямительного тока.

2.

3. ; ; .

5. Якщо випрямляч навантажений на паралельно ввімкнені активний опір та ємність, то такий випрямляч є випрямлячем з ємнісним фільтром. Ємність конденсатора обирають так, щоб задовольнити нерівність , де - ємнісний опір конденсатора для першої гармоніки пульсацій. З урахуванням того, що перша гармоніка пульсацій , можемо записати у вигляді . Розглянемо однофазну напівперіодну схему.

Рисунок 2.13 – Однофазний однонапівперіодний випрямляч

(а) принципова схема; б) часові діаграми

Часові діаграми, зображені на рисунку 2.13, відображають усталений режим роботи випрямяча, тобто після того, як конденсатор зарядили і струм протікає, фаза працює протягом кута . Значення , при якому струм у фазі (через вентиль) перестає протікати, називають кутом відсікання струму, він завжди менший від .На рис. 2.14 зображена вольт-амперна характеристика діода з , де m_r – коєфіцієнт трансформації, а також характеристика еквівалентного діода, у якого . До приладу за такою схемою прикладена синусоїдальна напруга з амплітудою та напруга зміщення . Струм через фазу має синусоїдальну форму, але без своєї від’ємної частини. Струм нижнього відсікання – . Струм через діод не повинен перевищувати допустимого .

Рисунок 2.14 – Схема включення діоду: а) еквівалентна схема; б) вольт-амперні характеристик діоду; в) формування струму фази.

З рис. 2.14 випливає, що . Миттєве значення струму через діод у інтервалі

.

Коли випрямляч виконує роботу на ємнісне навантаження, коефіцієнти, які визначають співвідношення між вихідними параметрами ( ) та розрахунковими параметрами (параметрами, за якими обирають діоди та трансформатор) не мають фіксованого значення, як це було при активному навантаженні, а залежить віл кута відсікання. Опір визначають за емпіричною формулою:

; .

У формулі для замість також може стояти або ініші параметри. На частотах та вище спадає, особливо для мостових схем слід враховувати , яке визначають орієнтовно за довідником. Для визначення кута відсікання, знайдемо його зв’язок з параметрами випрямляча через середнє значення струму . Враховуючи, що цей струм містить за період Т (кутовий інтервал ) однакових імпульсів, запишемо

.

Після інтегрування та врахування того, що , отримаємо

, де .

Отримане рівняння є трансцендентним, тому розв’язують графічно. Розв’язавши його, можна знайти кут нижнього відсікання. Розрахунковий параметр маєфізичний зміст, що полягає у наступному (відношення постійної часу заряду та розряду):

. Зазвичай для визначення користуються довідниковими графіками, що дозволяють повністю розрахувати випрямляч.

6.

7.

8.

10. Германiєвi та кремнiєвi діоди вiдрiзняються вiд купроксних та селенових більшою величиною зворотної напруги до декількох сот вольт (у кремнiєвих дiодiв досягає 5000 В) та високою припустимою густиною струму – близько 100 А/см². Ці властивості дозволяють отримати значні випрямлені потужності за малих габаритних розмiрiв.

Тип дiода	Ge	Si
	0,З...0,5	0,7...1
	85	140

Варіант №6.

1. використовують при великих потужностях (сотні ват, одиниці, десятки кіловат), але можна використовувати і при малих потужностях, якщо влаштовуватиме значення коефіцієнта пульсацій, задовольняє без додаткового фільтра.

2 .

3. ;

4. Напругу на первинний i вторинний обмотках трансформатора відтворюють за допомогою гармонічної функції, яку запишемо наступним чином: Для виведення основних розрахункових спiввiдношень необхідно зобразити випрямлену напругу (або струм) у вигляді ряду Фур’є: Користуючись формою запису для схеми однофазного однотактного випрямляча матимемо: Дієве (ефективне, середньоквадратичне) значення струму: Пiсля інтегрування вiдповiдно до часових діаграм отримаємо:

Як i для виразу , матимемо , тому

5. Режим навантаження на L – це режим великих струмів, отже великих потужностей, тоді трансформатор буде великих розмірів і індуктивності розсіювання цього трансформатора також будуть великі. З урахуванням усих цих умов, на рис.2.16а зображена еквівалентна схема випрямляча великої потужності з індуктивним фільтром та його часові діаграми.

Рисунок 2.16(см. Последнюю страницу) – Робота випрямляча на індуктивне навантаження: а) еквівалентна схема; б) часові діаграми для випрямляча за схемою Міткевича; в) до визначення розрахункових співвідношень; г)зовнішняхарактеристика.

. Напруга, створювана першою фазою: ; напруга, створена другою фазою : звідки отримаємо та ,тобто випрямлена напруга на інтервалі перекриття фаз дорівнює півсумі ЕРС фаз, що працюють паралельно, а також маємо, що абсолютні значення ЕРС самоіндукції в обох фазах дорівнюють одна одній.

Тоді середнє значення випрямленої напруги на виході випрямляча буде: , – середнє значення випрямленої напруги для ідеального випрямляча, – зменшення середнього значення випрямленої нвпруги в результаті перекриття фаз.Розглянемо значення напруг та ЕРС у момент , тобто в момент перекриття фаз: з виразів отримаємо, що на інтервалі від 0 до : визначимо напругу на : ;. Виразимо з формули (2.32), підставляючи у неї замість , його значення з (2.37): . Після інтегрування за вказаними границями отримаємо:

. виходячи з режиму роботи та параметрів випрямляча, для розрахунку необхідно вміти визначити кут .З (2.36) після інтегрування за часом запишемо: .Після заміни змінної на перепишемо у вигляді .Післяінтегрування: ,

де С – стала інтегрування, яку визначають з граничних умов: при та за . Використавши ці умови отримаємо вирази для фазних струмів під час перекриття фаз: ; . .

Підставивши значення у (2.32), отримаємо рівняння зовнішньої характеристики випрямляча (див. рис. 2.16 г): . Формулу (2.45) слід розглядати як явище перекриття фаз викликає таке саме зменшення випрямленої напруги, як активний опір: , увімкнено у коло випрямленого струму.

6.

7.

8.

9. При виборі ємності С_ф слід враховувати умову x_c<<R_н. Коефіціенти k_ф та λ_ном для цього фільтра:

; R_Н=U_Н\I_Н=200\0.2=1 КОМ; К= K_пл.вх,/ K_пл.вых=30; K_Ф=30/0.8=37.5 ; R_ф =250 Ом С=Кф/Rф 2 п f=47,1 мкФ

10.

Рис. 2.16