Расчет выпрямительных схем на диодах

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

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 U_0, а также мощность P, выделенную в нагрузочном резисторе R_н и обусловленную этим током, для однополупериодного выпрямителя, собранного на полупроводниковом диоде.

Нарисовать схему выпрямителя и объяснить ее работу с использованием графиков u_вх, u_вых, i_н.

Типы используемых выпрямителей, соответствующих номеру варианта, приведены в таблице 3.1. Там же указано сопротивление нагрузочного резистора R_н. 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	R_н,	Номер варианта	Тип диода	R_н,
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 U₂_m напряжения на вторичной обмотке трансформатора, его коэффициент трансформации k_т, постоянную составляющую выпрямленного тока I_0.

Выбрать полупроводниковые диоды для двухполупериодного выпрямителя, выполненного по мостовой схеме.

Напряжение питающей сети U₁ = 220 В.

Значение выпрямленного напряжения U₀ и нагрузочного резистора R_н приведены в таблице 3.2 согласно варианту задания.

Нарисовать схему выпрямителя и объяснить ее работу с использованием графиков u_вх, u_вых, i_н.

Таблица 3.2. Исходные данные к задаче №2

Номер варианта	U₀	R_н.		Номер варианта	U₀	R_н.
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	I_пр,	I_обр,	U_{обр,мах},	U_пр,
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	I_пр,	I_обр,	U_{обр,мах},	U_пр,
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:

I_пр = 3А; I_обр = 800 мкА; U_пр = 0,9 В; U_{обр,мах} = 140В.

2. Сопротивление диода в прямом направлении

R_пр = U_пр/ I_пр = 0,9/3 = 0,3 Ом.

3. Сопротивление выпрямителя в проводящий полупериод

R₁ = R_пр + R_н = 0,3 + 400 = 400,3 Ом.

4. Амплитудное напряжение сети

U_m = 2¹^/2· U = ·220 = 311,1 В.

5. Амплитудное значение тока

I_m = U_m/R₁ = 311,1/400,3 = 0,78 А.

6. Среднее значение выпрямленного тока

I₀ = I_m/π = 0,78/π = 0,247 А.

7. Среднее значение выпрямленного напряжения

U₀= R_нI₀ = 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: R_н = 3 кОм; U₀ = 180 В; U₁ = 220 В.

Решение

1. Среднее значение выпрямленного тока

I₀ = I_н = U₀/ R_н = 180/3·10³ = 60·10^-3 = 60 мА.

2. Максимальное значение прямого тока

I_пр_.max = π I₀ /2= π·60/2 = 94 мА.

3. Максимальное значение обратного напряжения

U_обр._max = π U₀ /2= π·180/2 = 282,5 В.

4. Амплитудное значение вторичного напряжения на обмотке трансформатора

U₂_m = U_обр._max = 282,5 В.

5. Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора

U₂ = U₂_m/ = 282,5/ = 200 В.

6. Коэффициент трансформации

k_т = U₂/ U₁ = 200/220 = 0,91.

По прямому току диода из таблицы 3.3 выбираем диод Д 226Е.

Его справочные данные:

I_пр.д = 300мА, U_обр._max_.д = 150 В.

Количество диодов в каждом плече моста

n = U_обр._max/ U_обр._max_.д = 282,5/150 = 1,88.

Таким образом, в каждом плече моста последовательно соединяются по 2 диода.

Ответы: U₂ = 200 В; U₂_m = 282,5 В; I₀ = 60 мА; k_т = 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