Примеры задач по выпрямителям с решениями

Пример 3.9.1

Исходные данные: Потери в полупроводниковом приборе (вентиле) составляют 12ватт. Учитывая трёхэлементную тепловую модель (полупроводник корпус – радиатор –среда ), тепловые сопротивления переходов равны:полупроводник – корпус Rп-к= 0,1 0С/Вт, корпус – радиатор Rк-р= 20С/Вт, радиатор – среда Rр-с= 3,50С/Вт и температура окружающей среды tОС=20 0С.

Определите температуру полупроводника (tП).

Решение. Температура полупроводника определяется выражением (3.6):

Пример 3.9.2

Исходные данные: Вентиль работает в однополупериодной схеме выпрямления при гармоническом напряжении и активной нагрузке. Максимальное значение тока Ia m = 45А, UД= 0,8 В, rд.=1,5 ∙10-3 Ом. Для трёхэлементной тепловой модели вентиля (полупроводник корпус – радиатор –среда ), тепловые сопротивления переходов составляют:Rп-к= 0,15 0С/Вт, Rк-р=1,80С/Вт, Rр-с= 2,50С/Вт, температура окружающей среды tОС=20 0С.

Определите температуру полупроводника (tП).

Решение. Потери мощности в диоде PТ равны:

Температура перегрева и перехода полупроводника соответственно:

Пример 3.9.3

Исходные данные: Нарисунке 3.51 представлены эпюры выходного напряжения Ud различных неуправляемых выпрямителей.

Рисунок 3.51– Временные зависимости выпрямленного напряжения

Определите среднее значение напряжения (постоянную составляющую) U0.

Решение. Среднеезначение напряжения равны:

для рисунка 3.51а :

для рисунка 3.51б : ,

для рисунка 3.51в :

Пример 3.9.4

Исходные данные: Параметры схемы замещения трёхфазного мостового выпрямителя следующие: U0xx = 74 В; Rвнут.=0,62 Ом; UD. =1,3 В. Нестабильность напряжения сети N1= ±0,1.

Определите среднее значение напряжения на выходе с учётом нестабильности входного напряжения для граничных значений тока нагрузки I0min= =5А; I0max= 20А. Постройте семейство внешних характеристик.

Решение. Из уравнения для внешней характеристики (см. разд. 1.5.4) рассчитаем значения напряжений в крайних точках а…е (рис.3.52), если число вентилей одновременно проводящих ток в мостовой схеме NД =2.

 

Рисунок 3.52– Семейство внешних характеристик

 

Пример 3.9.5

Исходные данные: Имеется трёхфазный мостовой выпрямитель с выходными параметрами U0 = 24В, I0 = 16А.

Определите величины U2 , Um(1) , I2 , Iа , Uобр , PТ а также U0ХХ и U2ХХ , если внутреннее сопротивление выпрямителя RВН =1,2 Ом, а пороговое напряжение вентиля UD =0,9 В.

Решение. Используя основные расчётные соотношения таблицы 3.1 [31], найдём параметры выпрямительного устройства.

Таблица 3.1 – Основные соотношения в схеме выпрямления

Схема\параметр p U2/U0 UОБР/U0 I2/I0 Iа/I0 Um(1)/U0 PТ/P0
Трёхфазный мост (звезда – звезда)     0,43   1,05   0,82   0,58   0,057   1,05

Получаем ,

,

,

,

,

.

Из линейности внешней характеристики выпрямителя следует:

Используя коэффициент выпрямления по напряжению, получим

.

Пример 3.9.6

Исходные данные:В однофазной мостовой схеме выпрямления (рис.3.53) все диоды имеют одинаковые вольтамперные характеристики.

 

Рисунок 3.53– Схема однофазного двухтактного выпрямителя

Определите частоту первой гармоники пульсаций на нагрузке, если частота сети равна .

Решение: При подаче положительной полуволны сетевого напряжения диоды VD1 и VD5 находятся в открытом состоянии, положительная полуволна фазного напряжения проходит в нагрузку. После смены полярности сетевого напряжения ток протекает через диоды VD3, VD4 и VD2. Из–за разного числа работающих диодов в выпрямленном напряжении появляются пульсации с частотой сети (огибающая на рисунке 3.54).

Рисунок 3.54– Выпрямленное напряжение

Пример 3.9.7

Исходные данные:на рисунке 3.55 приведены схемы замещения неуправляемых выпрямителей, где VD – идеальный вентиль.

 

Рисунок 3.55– Схемы замещения выпрямителей

Расположите схемы в порядке возрастания выходного напряжения.

Решение. Рассчитаем уровни выходного напряжения для каждой схемы.

а) .

б) .

в) .

Таким образом, схемы следует расположить в порядке а , в , б.

Пример 3.9.8

Исходные данные:Однофазный мостовой неуправляемый выпрямитель с выходными параметрами: Uo=30 В, Io=10А работает на активную нагрузку.

Определите минимально допустимые параметры вентиля (Uобр, Iпр) и выберите типовой вентиль из таблицы 3.2.

 

Таблица 3.2 – Основные характеристики некоторых силовых диодов [14,28]

Тип диода Uобр макс, В Iпр ср макс, А
1N5408
40EPS12
2Д213А
2Д213Б
2Д206А
2Д206Б
2Д203Б

Решение. Максимальная величина обратного напряжения равна амплитудному значению напряжения сети: . Средний ток диода равен: . Выбираем полупроводниковый диод 2Д213Б из условия и .

Пример 3.9.9

Исходные данные: напряжение на входе трёхфазного мостового неуправляемого выпрямителя показано на рисунке 3.56.

Рисунок 3.56 – Входное напряжение

 

Определите мгновенное напряжение на выходе неуправляемого выпрямителя в момент времени t=t1.

Решение: В схеме трёхфазного мостового неуправляемого выпрямителя в любой момент времени работает один диод из анодной группы, другой диод из катодной . К нагрузке, при этом, прикладывается линейное напряжение, которое в момент времени t=t1 равно 150 В.

Пример 3.9.10

Исходные данные: На вход идеального однофазного, мостового, неуправляемого выпрямителя подаётся напряжение U2 (рисунок 3.57).

Рисунок 3.57 – Временная зависимость входного напряжения

 

Определите постоянную составляющуюнапряжения на выходе - U0.

Решение.Приподаче на вход выпрямителя пилообразного двухполярного напряжения U2, происходит его преобразование в однополярное (рисунок 3.58).

Рисунок 3.58– Временная зависимость выходного напряжения Ud

 

Его среднее значение равно: .

Пример 3.9.11

Исходные данные: На вход неуправляемого выпрямителя подается синусоидальное напряжение U1 = 60 В .

Определите предельно возможное значение выпрямленного напряжения, если пульсность схемы выпрямления устремить в бесконечность ( ) .

Решение:

Пример 3.9.12

Исходные данные: Внешняя характеристика выпрямителя имеет вид, представленный на рисунке 4.12.

Рисунок 3.59– Внешняя характеристика выпрямителя

Определите внутреннее сопротивление выпрямителя.

Решение: .

Пример 3.9.13

Исходные данные: имеется трёхфазный мостовой выпрямитель с выходным напряжением U0=48 В.

Определите как изменится выходное напряжение U0 если:

а) напряжение сети возрастёт в 1,2 раза;

б) частота сети возрастёт в 1,2 раза;

в) оборвётся одна из фаз на входе.

Решение: а) Выпрямленное напряжение прямо пропорционально входному напряжению: поэтому среднее значение выходного напряжения также увеличится в 1,2 раза (U0=57,6 В).

б) Выпрямленное напряжение прямо пропорционально пульсности, которая не зависит от частоты входного напряжения, поэтому U0=48 В не изменится.

в) При обрыве одной фазы (например, фазы b) из работы выйдут по одному элементу анодной и катодной групп, тогда получится однофазная мостовая схема выпрямления. Временные зависимости напряжения представлены на рисунке 3.60.

 

Рисунок 3.60– Временные зависимости входного и выходного напряжения выпрямителя

Таким образом, выходное напряжение U0 находим через действующее линейное напряжение на вторичной стороне трансформатора U2 :

и далее .

Пример 4.16

Исходные данные:имеется двухфазный, однотактный выпрямитель. Число витков первичной обмотки трансформатора W1 , а число витков вторичной обмотки W2, при этом W1=2W2. Напряжение сети гармоническое, ток нагрузки I0=10А.

Определите эффективное значение тока первичной обмотки трансформатора.

Решение. Величина тока во вторичной обмотке трансформатора определяется соотношением откуда находим








Дата добавления: 2017-09-19; просмотров: 8517;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.027 сек.