Указания к решению задания №2

 

Данные задачи относятся к расчету выпрямителей переменного тока, собранных на полупроводниковых дио­дах. Подобные схемы выпрямителей находят сейчас при­менение в различных электронных устройствах и приборах. При решении задачи следует помнить, что основны­ми параметрами полупроводниковых диодов являются допустимый ток I _доп, на который рассчитан данный диод, и величина обратного напряжения U_обр, которое вы­держивает диод без пробоя в непроводящий период.

Обычно при составлении реальной схемы выпрямите­ля задаются величиной мощности потребителя P_d, Вт, получающего питание от данного выпрямителя и вы­прямленным напряжением U_d, В, при котором работает потребитель постоянного тока. Отсюда нетрудно опре­делить ток потребителя . Сравнивая ток потребителя с допустимым током диода I _доп, выбирают диоды для схемы выпрямителя. Следует учесть, что для однополупериодного выпрямителя ток через диод равен току потребителя, т. е. надо соблюдать условие I _доп≥ I_d. Для двухполупериодной и мостовой схем вы­прямления ток через диод равен половине тока потреби­теля, т.е. следует соблюдать условие I _доп≥0,5 I_d. Для трехфазного выпрямителя ток через диод составляет треть тока потребителя, следовательно, необходимо, что­бы .

Величина напряжения, действующая на диод в не­проводящий период U_В, также зависит от той схемы вы­прямления, которая применяется в конкретном случае. Так, для однополупериодного и двухполупериодного вы­прямителей U_b = π U_d=3,14U_d для мостового выпрямителя , а для трехфазного выпрямителя U_b = 2,1U_d. При выборе диода, следовательно, должно быть выполнено условие U _обр≥ U_b.

Рассмотрим примеры на составление схем выпрями­телей.

Пример 1. Составить схему мостового выпрямителя, использовав один из четырех промышленных диодов: Д218, Д222, КД202Н, Д215Б. Мощность потребителя Р_d = 300 Вт, напряжение потребители U_d = 200 В.

Решение. 1. Выписываем из табл. 11 параметры указанных диодов:

Тип диода	Iдоп, А	U обр, В	Тип диода	Iдоп, А	U обр, В
Д218	0,1		КД202Н
Д222	0,4		Д215Б

 

2.Определяем ток потребители I_d:

A.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы выпрямителя:

U_b = 1,57 U_d =1,57 ∙ 200 = 314 В.

4. Выбираем диод из условий

I _доп >0,5 I_d > 0,5∙1,5 > 0,75 А,

U_o6p > U_b > 314 В.

Этим условиям удовлетворяет диод КД202Н

I _доп = 1,0 А > 0,75 A; U _обр = 500 В > 314 В.

Диоды Д218 и Д222 удовлетворяют только напряже­нию, так как 1000 и 600 больше 314 В, но не подходят по допустимому току, так как 0,1 и 0,4 меньше 0,75 А. Диод Д215Б, наоборот, подходит по допустимому току, так как 2 > 0,75 А, но не подходит по обратному напряжению, так как 200<314 В.

5. Составляем схему мостового выпрямителя (рис. 8). В этой схеме каждый из диодов имеет параметры диода КД202Н: I _доп=1,0 А; U _обр=500 В.

 

Рис. 8

Пример 2. Для питания постоянным током потреби­теля мощностью Рd = 250 Вт при напряжении U_d = 100 В необходимо собрать схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды типа Д243Б.

Решение. 1. Выписываем из табл. 11 параметры диода: I _доп = 2 А; U _обр = 200 В.

2. Определяем ток потребителя:

А.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

U_b = 3,14 U_d =3,14 ∙ 100 = 314 В.

4. Проверяем диод по параметрам I _доп и U_обр. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям U _o6p >U_b; I _доп>0,5 I_d. В данном случае первое условие не соблюдается, так как 200<314 В, т. е. U _o6p <.U_b. Второе условие выполняется, так как 0,5 I _d = 0,5∙2,5 = 1,25 < 2 А.

5. Составляем схему выпрямителя. Для того чтобы выполнить условие U _o6p >U_b, необходимо два диода соединить последовательно, тогда U _o6p = 200∙2 = 400 > 314 В.

Полная схема выпрямителя приведена на рис. 9.

Пример 3. Для питания постоянным током потреби­теля мощностью P_d = 300 Вт при напряжении U_d = 20 В необходимо собрать схему однополупериодного выпрямителя, использовав имеющиеся стандартные диоды ти­па Д242А.

Решение. 1. Выписываем из табл. 11 параметры диода: I _доп = 10 А; U _обр = 100 В.

Рис. 9

2. Определяем ток потребителя:

А.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

U_b = 3,14 U_d =3,14 ∙ 20 ≈ 63 В.

4. Проверяем диод по параметрам I _доп и U _o6p. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям U _o6p >U_b; I _доп> I_d. В данном случае второе условие не соблюдается, так как 10 < 15А, т.е. I_доп< I_d. Пер­вое условие выполняется, так как 100>63В.

5. Составляем схему выпрямителя. Для того чтобы выполнить условие I _доп> I_d, надо два диода соединить параллельно, тогда I _доп= 2∙10 = 20 А; 20 > 15 А.

Полная схема выпрямителя приведена на рис. 10.

Пример 4. Для составления схемы трехфазного вы­прямителя на трех диодах заданы диоды Д243. Выпря­митель должен питать потребитель с U_d =150 В. Опре­делить допустимую мощность потребителя и пояснить порядок составления схемы выпрямителя.

 

Решение. 1. Выписываем из табл. 11 параметры диода: I _доп = 5 А; U _обр = 200 В.

2. Определяем допустимую мощность потребителя. Для трехфазного выпрямителя

, т. е. P_d = 3 U_d I _доп = 3∙150∙5 = 2250 Вт,

Следовательно, для данного выпрямителя P_d ≤2250 Вт.

3. Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящий период:

U_b = 2,1 U_d =2,1 ∙ 150 = 315 В.

 

Рис. 10 Рис. 11

 

4. Составляем схему выпрямителя. Проверяем диод по условию U _o6p >U_b. В данном случае это условие не соблюдается, так как 200 < 315 В. Для выполнения этого условия необходимо в каждом плече два диода соединить последовательно, тогда U _o6p= 200∙2 = 400 В; 400>315 В.

Полная схема выпрямителя приведена на рис. 11.

ЗАДАНИЕ №2

Задача 1, варианты 1—10. Двухполупериодный вы­прямитель должен питать потребитель постоянным то­ком. Мощность потребителя Р_d, Вт, при напряжении U_d, В. Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены, в табл. 11, для схемы выпрямителя и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл. 1.

Таблица 1

Номер варианта	Тип диода	P d, ВТ	U d, В	Номер варианта	Тип диода	P d, ВТ	U d, В
	Д244Б Д214 Д243Б				Д243А Д226 Д231Б
	Д218 Д221 Д214А				Д224А Д242 Д303
	Д302 Д205 Д244Б				КД202Н Д243 Д214А
	Д242 Д222 Д215Б				Д224 Д214Б Д302
	Д7Г Д217 Д242Б				Д215А Д231 Д234Б

 

Задача 2, варианты 11—20. Составить схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды, параметры которых приведены в табл. 11. Опре­делить допустимую мощность потребителя, если вели­чина выпрямленного напряжения U_d, В. Данные для своего варианта взять из табл. 2.

Таблица 2

Номер варианта	Тип диода	U d, В
	Д233Б
	Д214Б
	Д244А
	Д205
	Д215
	Д218
	Д7Г
	Д244А
	Д226
	Д222

 

Задача 3, варианты 21—30. Трехфазный выпрями­тель, собранный на трех диодах, должен питать потре­битель постоянным током. Мощность потребителя Р_d, Вт, при напряжении U_d, В. Следует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в табл. 11, для схемы выпрямителя и пояс­нить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл. 3.

 

Таблица 3

Номер варианта	Тип диода	P d, ВТ	U d, В	Номер варианта	Тип диода	P d, ВТ	U d, В
	Д305 Д302 Д222				Д224 Д207 Д214Б
	Д243А Д233Б Д217				Д215А Д234Б Д218
	КД202А Д215Б Д205				Д244А Д7Г Д210
	Д231Б Д242А Д221				Д232 КД202Н Д222
	Д242 Д226А Д224А				Д304 Д244 Д226

 

Задача 4, варианты 31—40. Составить схему двухполупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды, параметры которых приведены в табл 11. Мощ­ность потребителя Р_d, Вт, с напряжением питания U_d, В. Пояснить порядок составления схемы для диодов с дан­ными параметрами. Данные для своего варианта взять из табл. 4.

Таблица 4

Номер варианта	Тип диода	P d, ВТ	U d, В
	Д209
	Д305
	Д232
	КД202А
	Д226А
	Д207
	Д242Б
	Д222
	Д303
	Д214А

 

Задача 5, варианты 41—50. Составить схему мосто­вого выпрямителя, использовав стандартные диоды, па­раметры которых приведены в табл. 11. Мощность по­требителя Р_d, Вт, с напряжением литания U_d, В. Пояс­нить порядок составления схемы для диодов с данными параметрами. Данные для своего варианта взять из табл. 5.

Таблица 5

Номер варианта	Тип диода	P d, ВТ	U d, В
	Д7Г
	Д224
	Д217
	Д305
	Д214А
	Д207
	Д302
	Д215А
	Д221
	Д233Б

Задача 6, варианты 51—60. Однополупериодный вы­прямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощность потребителя P_d, Вт, при напряжении U_d, В. Следует выбрать один из трех типов полупроводни­ковых диодов, параметры которых приведены в табл. 11, для схемы выпрямителя и пояснить, на основании чего сделан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл. 6.

Таблица 6

Номер варианта	Тип диода	P d, ВТ	U d, В	Номер варианта	Тип диода	P d, ВТ	U d, В
	Д242Б Д244А Д221				Д211 Д226А Д304
	Д209 Д303 Д7Г				Д217 Д222 Д243Б
	Д224Б Д302 Д205				Д231 Д232Б КД202Н
	Д214 КД202Н Д215Б				Д244 Д214Б Д302
	Д243 Д214А Д226				Д210 Д221 Д242

 

Задача 7, варианты 61—70.Мостовой выпрямитель должен питать потребитель постоянным током. Мощ­ность потребителя Р_d, Вт, при напряжении U_d, В. Сле­дует выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов, параметры которых приведены в табл. 11, для схемы выпрямителя и пояснить, на основании чего сде­лан выбор. Начертить схему выпрямителя. Данные для своего варианта взять из табл. 7.

Таблица 7

Номер варианта	Тип диода	P d, ВТ	U d, В	Номер варианта	Тип диода	P d, ВТ	U d, В
	Д214 Д215Б Д224А				Д218 Д222 Д232Б
	Д205 Д217 Д302				Д221 Д214Б Д244
	Д243А Д211 Д302				Д7Г Д209 Д304
	Д214А Д243 КД202Н				Д242Б Д224 Д226
	Д303 Д243Б Д224				Д215 Д242А Д210

 

Задача 8, варианты 71—80. Составить схему мосто­вого выпрямителя, использовав стандартные диоды, па­раметры которых приведены в табл. 11. Определить до­пустимую мощность потребителя, если величина вы­прямленного напряжения U_d, В. Данные для своего ва­рианта взять, из табл. 8.

 

 

Таблица 8

Номер варианта	Тип диода	U d, В
	Д232
	Д215
	Д233Б
	Д7Г
	Д211
	Д214А
	Д244Б
	Д215Б
	Д242Б
	Д224

 

 

Задача 9, варианты 81—90. Составить схему однополупериодного выпрямителя, использовав стандартные диоды, параметры которых приведены в табл. 11. Мощ­ность потребителя Р_d, Вт, с напряжением питания U_d,. В. Пояснить порядок составления схемы для диодов с дан­ными параметрами. Данные для своего варианта взять из табл. 9

Таблица 9

Номер варианта	Тип диода	P d, ВТ	U d, В
	Д233
	Д209
	Д244А
	Д226А
	Д231
	Д217
	Д215Б
	Д305
	Д232Б
	Д205

 

Задача 10, варианты 91—100. Составить схему трех­фазного выпрямителя на трех диодах, использовав стан­дартные диоды, параметры которых приведены в табл. 11. Мощность потребителя Р_d, Вт, с напряжением питания U_d, В. Пояснить порядок составления схемы для диодов с данными параметрами. Данные для своего варианта взять из табл. 10.

Таблица 10

Номер варианта	Тип диода	P d, ВТ	U d, В
	Д210
	Д303
	Д214Б
	Д242
	Д244
	Д205
	Д224А
	Д222
	Д218
	Д243Б

 

 

Таблица 11

 

Тип диода	Iдоп, А	U обр, В	Тип диода	Iдоп, А	U обр, В
Д7Г	0,3		Д217	0,1
Д205	0,4		Д218	0,1
Д207	0,1		Д221	0,4
Д209	0,1		Д222	0,4
Д210	0,1		Д224
Д211	0,1		Д224А
Д214			Д224Б
Д214А			Д226	0,3
Д214Б			Д226А	0,3
Д215			Д231
Д215А			Д231Б
Д215Б			Д232
Д232Б			Д244
Д233			Д244А
Д233Б			Д244Б
Д234Б			Д302
Д242			Д303
Д242А			Д304
Д242Б			Д305
Д243			КД202А
Д243А			КД202Н
Д243Б

 

 

 

Варианты задания №2
№ варианта по списку	№ варианта задачи