Расчет выпрямительных схем на диодах
Задания и методические указания к выполнению семестровой работы по курсу «Общая электротехника»
Волгоград 2007 г.
УДК 621.317
Расчет выпрямительных схем на диодах: Задания и методические указания к выполнению семестровой работы по курсу «Общая электротехника» /Сост. канд. тех. наук, доцент С.И. Николаева, Волгоград. гос. ун-т. –Волгоград, 2007. -8с.
В работе приведены задания на семестровую работу по разделу «Электроника» курса «Общая электротехника». Включает в себя задания на выполнение семестровой работы и пример расчета.
Работа предназначена для специальности 150900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительного производства», но отдельные ее части могут быть использованы и для других специальностей, изучающих курс «Электротехника и электроника».
Табл. 3. Библиогр.: 3 наименования.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета (ВолгГТУ)
Рецензент: к.т.н., доц. А.В. Емельянов
© Волгоградский государственный
технический университет
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
Семестровая работа выполняется по исходным данным в соответствии с вариантом.
Семестровая работа содержит 2 задания. В заданиях приведен текст задания и исходные данные для его решения. Исходные данные согласно варианту приведены в таблицах 3.1 и 3.2.
Номер варианта соответствует номеру студента в журнале учебной группы.
Правила оформления семестровой работы
Семестровая работа оформляется на листах формата А4. Титульный лист работы имеет стандартный вид и должен содержать наименование предмета, по которому сделана работа, вариант по номеру в журнале, фамилию и инициалы студента, номер группы учебной группы (см. Приложение 1). После записи «Проверил» указывается фамилия и инициалы преподавателя.
Текст работы может быть набран на компьютере или написан «вручную». В любом случае обязательно приводится полный текст задания. Затем выписываются исходные данные своего варианта, а затем приводятся ответы на вопросы или решение задачи.
Текст решения должен содержать пояснения, какой параметр и по какой исходной формуле определяется. Если требуется, чертятся схемы (непосредственно по тексту) и графики (на миллиметровке). Схемы должны быть выполнены карандашом с использованием чертежных инструментов и в соответствии с ГОСТом.
Семестровая работа, выполненная не для своего варианта, а также оформленная небрежно и не по правилам, не проверяется и не оценивается.
Задание 1
Определить среднее значение выпрямленного тока I0 и напряжения U0, а также мощность P, выделенную в нагрузочном резисторе Rн и обусловленную этим током, для однополупериодного выпрямителя, собранного на полупроводниковом диоде.
Нарисовать схему выпрямителя и объяснить ее работу с использованием графиков uвх, uвых, iн.
Типы используемых выпрямителей, соответствующих номеру варианта, приведены в таблице 3.1. Там же указано сопротивление нагрузочного резистора Rн. Справочные данные по выпрямительным диодам приведены в таблице 3.3.
Напряжение питающей сети U = 220 В.
Нелинейностью вольт-амперной характеристики пренебречь.
Таблица 3.1. Исходные данные к заданию №1
| Номер варианта | Тип диода | Rн, | Номер варианта | Тип диода | Rн, | |
| Ом | Ом | |||||
| ГД 107А | КД 105В | |||||
| КД 109А | Д 237Е | |||||
| КД 206А | КД 103А | |||||
| КД 203А | Д 237В | |||||
| Д 223А | ГД 402А | |||||
| КД 106А | КД 203Г | |||||
| Д 229А | КД 203Д | |||||
| КД 206Б | Д 226Е | |||||
| ГД 107Б | Д 229Г | |||||
| Д 229Е | Д 237А | |||||
| Д 226 | КД 103Б | |||||
| Д 223Б | КД 203Ж | |||||
| Д 237Ж | КД 202В | |||||
| КД 109Б | ГД 403Б | |||||
| КД 126А | КД 206В | |||||
| КД 105Б | Д 229Д | |||||
| КД 102А | Д 226А | |||||
| КД 203В | КД 105Г | |||||
| Д 229В | Д 237Б | |||||
| КД 109В | КД 102Б |
Задание №2
Определить действующее значение U2 и амплитудное значение U2m напряжения на вторичной обмотке трансформатора, его коэффициент трансформации kт, постоянную составляющую выпрямленного тока I0.
Выбрать полупроводниковые диоды для двухполупериодного выпрямителя, выполненного по мостовой схеме.
Напряжение питающей сети U1 = 220 В.
Значение выпрямленного напряжения U0 и нагрузочного резистора Rн приведены в таблице 3.2 согласно варианту задания.
Нарисовать схему выпрямителя и объяснить ее работу с использованием графиков uвх, uвых, iн.
Таблица 3.2. Исходные данные к задаче №2
| Номер варианта | U0 | Rн. | Номер варианта | U0 | Rн. | |
| В | кОм | В | кОм | |||
| 1,8 | 2,6 | |||||
| 1,2 | 3,3 | |||||
| 1,3 | 2,9 | |||||
| 1,4 | 3,2 | |||||
| 1,5 | 2,3 | |||||
| 1,6 | 2,4 | |||||
| 1,7 | 1,9 | |||||
| 1,8 | 3,1 | |||||
| 1,9 | 2,0 | |||||
| 2,0 | 2,1 | |||||
| 2,1 | 2,5 | |||||
| 2,2 | 3,1 | |||||
| 3,0 | 3,2 | |||||
| 1,7 | 3,3 | |||||
| 1,8 | 2,7 | |||||
| 1,9 | 3,4 | |||||
| 1,4 | 3,2 | |||||
| 2,7 | 3,1 | |||||
| 2,4 | 3,0 | |||||
| 2,8 | 3,0 |
Таблица 3.3. Параметры выпрямительных диодов
| Наименование диода | Материал | Iпр, | Iобр, | Uобр,мах, | Uпр, |
| А | мкА | В | В | ||
| ГД 107А | Ge | 0,02 | |||
| ГД 107Б | Ge | 0.02 | 0.4 | ||
| ГД 402А | Ge | 0,03 | 0,45 | ||
| ГД 402Б | Ge | 0,03 | 0,45 | ||
| Д 220 | Si | 0,05 | 1,5 | ||
| Д 220А | Si | 0,05 | 1,5 | ||
| Д 220Б | Si | 0,05 | 1,5 | ||
| Д 223 | Si | 0,05 | |||
| Д 223А | Si | 0,05 | |||
| Д 223Б | Si | 0,05 | |||
| Д 226 | Si | 0,3 | |||
| Д226А | Si | 0,3 | |||
| Д 226Е | Si | 0,3 | |||
| Д 229А | Si | 0,4 | |||
| Д 229Б | Si | 0,4 | |||
| Д 229В | Si | 0,4 | |||
| Д 229Г | Si | 0,4 | |||
| Д 229Д | Si | 0,4 | |||
| Д229Е | Si | 0,4 | |||
| Д 231 | Si | ||||
| Д 231А | Si | ||||
| Д 231Б | Si | 1,5 | |||
| Д 237А | Si | 0,3 | |||
| Д 237Б | Si | 0,3 | |||
| Д 237В | Si | 0,1 | |||
| Д 237Е | Si | 0,4 | |||
| Д 237Ж | Si | 0,4 | |||
| Д 246 | Si | 1,25 | |||
| КД 102А | Si | 0,1 | 0,1 | 0,05 | |
| КД 102Б | Si | 0,1 | 0,5 | 0,05 | |
| КД 103А | Si | 0,1 | 0,4 | 0,05 | |
| КД 103Б | Si | 0,1 | 0,4 | 0,05 | |
| КД 105Б | Si | 0,3 | |||
| КД 105В | Si | 0,3 | |||
| КД 105Г | Si | 0,3 | |||
| КД 106А | Si | 0,3 | |||
| КД 109А | Si | 0,3 | |||
| КД 109Б | Si | 0,3 | |||
| КД 109В | Si | 0,3 | |||
| КД 126 А | Si | 0,25 | 1,4 | ||
| Наименование диода | Материал | Iпр, | Iобр, | Uобр,мах, | Uпр, |
| А | мкА | В | В | ||
| КД 128А | Si | 0,16 | 0,01 | ||
| КД 128Б | Si | 0,16 | 0,01 | ||
| КД 202А | Si | 0,9 | |||
| КД 202В | Si | 0,9 | |||
| КД 202Д | Si | 0,9 | |||
| КД 202Ж | Si | 0,9 | |||
| КД 202К | Si | 0,9 | |||
| КД 203А | Si | ||||
| КД 203Б | Si | ||||
| КД 203В | Si | ||||
| КД 203Г | Si | ||||
| КД 203Д | Si | ||||
| КД 203Е | Si | ||||
| КД 203Ж | Si | ||||
| КД 203И | Si | ||||
| КД 203К | Si | ||||
| КД 206А | Si | 1,2 | |||
| КД 206Б | Si | 1,2 | |||
| КД 206В | Si | 1,2 |
Пример расчета
Задача №1
Дано: Диод КД 202К; Rн = 400 Ом; U = 220 В.
Решение
1. Выписываем из таблицы 3.3 данные по заданному диоду:
Iпр = 3А; Iобр = 800 мкА; Uпр = 0,9 В; Uобр,мах = 140В.
2. Сопротивление диода в прямом направлении
Rпр = Uпр/ Iпр = 0,9/3 = 0,3 Ом.
3. Сопротивление выпрямителя в проводящий полупериод
R1 = Rпр + Rн = 0,3 + 400 = 400,3 Ом.
4. Амплитудное напряжение сети
Um = 21/2· U = 
·220 = 311,1 В.
5. Амплитудное значение тока
Im = Um/R1 = 311,1/400,3 = 0,78 А.
6. Среднее значение выпрямленного тока
I0 = Im/π = 0,78/π = 0,247 А.
7. Среднее значение выпрямленного напряжения
U0 = RнI0 = 400·0,247 = 98,8 В.
8. Мощность, выделяемая в нагрузке
P = I02 R1 =0,2472 · 400 = 24 Вт.
Ответ: I0 = 0,247 А; U0 = 98,8 В; P = 24 Вт.
Задача №2
Дано: Rн = 3 кОм; U0 = 180 В; U1 = 220 В.
Решение
1. Среднее значение выпрямленного тока
I0 = Iн = U0/ Rн = 180/3·103 = 60·10-3 = 60 мА.
2. Максимальное значение прямого тока
Iпр.max = π I0 /2= π·60/2 = 94 мА.
3. Максимальное значение обратного напряжения
Uобр.max = π U0 /2= π·180/2 = 282,5 В.
4. Амплитудное значение вторичного напряжения на обмотке трансформатора
U2m = Uобр.max = 282,5 В.
5. Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора
U2 = U2m/ = 282,5/ = 200 В.
6. Коэффициент трансформации
kт = U2/ U1 = 200/220 = 0,91.
По прямому току диода из таблицы 3.3 выбираем диод Д 226Е.
Его справочные данные:
Iпр.д = 300мА, Uобр.max.д = 150 В.
Количество диодов в каждом плече моста
n = Uобр.max/ Uобр.max.д = 282,5/150 = 1,88.
Таким образом, в каждом плече моста последовательно соединяются по 2 диода.
Ответы: U2 = 200 В; U2m = 282,5 В; I0 = 60 мА; kт = 0,91.
Список рекомендуемой литературы
1. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: Учебн. пособие. –Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2002 г.
2. Прянишников В.А. Электроника: Полный курс лекций. –СПб.: КОРОНА принт, 2004.
3. Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебник для вузов – М.: Горячая линия – Телеком, 2001.
Приложение 1
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)
Кафедра «Электротехника»
Семестровая работа №3
По курсу «Общая электротехника»
Тема: «Расчет выпрямительных схем на диодах»
Вариант №
Выполнил:
Группа:
Проверил:
Волгоград 200_ г.
Составитель: Николаева Светлана Ивановна
Расчет выпрямительных схем на диодах
Задания и методические указания к выполнению семестровой работы по курсу «Общая электротехника»
Редактор
Темплан 2007 г. Поз №
Подписано в печать Формат 60 (84) 1/16
Бумага газетная. Печать офсетная. Усл. Печ. Л. 0,5. Уч.-из л.
Тираж 200 экз. Заказ______
Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)
400131 Волгоград, проспект Ленина, 28
РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета
400131 Волгоград, ул. Советская,35
