Задача 1
Дано:
Однофазный мостовой выпрямитель, работающий на активную нагрузку
U1=220 B,
Ud=300 B,
Pd=90 Bт
q2=0.1
Найти:
n, U2, U2m, Id0, I2m, Rd, Uобр.max, W1, W2, d1, d2, S, Cф
Начертить схему, нарисовать временные диаграммы
Решение:
Структурная схема
 |
U1
 |  | ||||||||
 |  | ||||||||
 | |||||||||
1) Трансформатор – понижает сетевое напряжение до U2
2) Выпрямительное устройство на основе диодной схемы – выпрямляет синусоидальное напряжение
3) Сглаживающий фильтр – сглаживает пульсации выпрямительного напряжения
4) Стабилизатор – уменьшает колебания напряжения U2 вызванное колебаниями сетевого напряжения U1
5) Нагрузка
2. Принципиальная электрическая схема мостового выпрямителя:
3.
Напряжение на вторичной обмотке трансформатора вычисляется через среднее значение выпрямленного напряжения по формуле:
U2 = 1.11 * Ud0 = 1.11 * 300 = 333 B
Определим коэффициент трансформации трансформатора:
n = U1/U2 = 220/333 = 0.66
U2m = 20.5 * U2 = 471 B
Амплитуда обратного напряжения на диоде равна амплитудному значению напряжения на вторичной обмотке трансформатора:
Uобр.max = U2m = 471 B
4.
Определим среднее значение тока через среднюю мощность:
Id0 =Pd/Ud0 =90/300 = 0.3 A
Iпр = Id0 / 2 = 0.3 /2 = 0.15 А
Выражение для расчета амплитудного значения тока на вторичной обмотке для мостовой схемы имеет вид:
I2m = Id0 * 1.11 * 20.5= 0.471 A
5.
Вычисление сопротивления нагрузки
Rd =Ud0 / Ido =300 / 0.3 = 1000 Ом
6.
Для определения площади сечения S магнитопровода необходимо вычислить мощность трансформатора по формуле:
Pтр = Kт * Рd = 1.23 * 90 = 110.7Bт
S = 1.3 * Pтр0.5 = 1.3 * 10.52 = 13.7 cм2
Рассчитаем число витков вторичной обмотки трансформатора, приняв В=0.9 Тл:
W1 = U2/ 4.44 * f *B*S = 333 / (4.44*50*0.9*0.00137) = 1217
Число витков вторичной обмотки:
W2 = W1*n=1217*0.66 = 804
Диаметры обмоточных проводов определим приняв плотность тока PL=3.5 А/мм2
I2 = Id0 *1.11 = 0.3 *1.11 = 0.333 A
I1 = I2 / n = 0.333 / 0.66 = 0.5 A
S1 = I1 / PL = 0.333 / 3.5 = 0.095
S2 = I2/ PL = 0.5 / 3.5 = 0.14
d1 = (4*S1/ 
) ^ 0.5= (4 * 0.095/ 3.14)^0.5 = 0.3478 mm
d2 = (4*S2/ ) ^0.5 = (4 * 0.14 / 3.14)^0.5 = 0.4223 mm
7.
Ёмкость конденсатора можно вычислить по формуле:
Cф=106/ 4 * π * f * Rd * Kп =106 / 4 * 3.14 * 50 * 1000 * 0.1 = 16 мкФ
8.
Выбор диодов выпрямителей:
Uобр.max = U2m = 471 B
Iпр = 150 мА
По результатам расчетов выбран следующий выпрямительный диод:
С паспортными данными:
Uорб.max=
Iвыпр=
Uпад=
9.
Временные диаграммы
Задача 2
Дано:
Rн.max=10 Ом, Uвх. min= 10 B, Uвх. max= 16 B
Параметры стабилитрона Д815А:
Uст.н=5.6 B, Iст.н=1000 B, Iст.min=50 B, Iст.max=1400 B, rдиф= 0.5 Ом
Найти:
Rн.min, Rб, Iн, Kст
Начертить схему, построить характеристику
Решение:
1.
Принцип действия стабилизатора
Стабилизатор напряжения - функциональный узел вторичного электропитания устройства, осуществляющий стабилизацию выходного напряжения без изменения рода напряжения (тока).
В режиме пробоя разность потенциалов на диоде остаётся почти постоянной при изменении тока в широком диапазоне; это свойство используется в простейшей схеме стабилизатора напряжения, изображенной на рисунке
Здесь выходное напряжение равно разности потенциалов на диоде и поэтому постоянно при изменении входного напряжения в широких пределах. Входное напряжение стабилизатора должно быть по крайней мере на 2-3 вольта выше, чем требуемое выходное напряжение, чтобы задать соответствующий ток через стабилитрон, при котором обеспечивается его работа в режиме пробоя.
Степень стабилизации, которую обеспечивает данная схема, можно охарактеризовать коэффициентом стабилизации, равным отношению изменения входного напряжения в процентах к вызываемому им изменению выходного напряжения в процентах.
2.
По первому закону Кирхгофа:
Iвх=Icт+Iн
По второму закону Кирхгофа:
Uвх=Ucт+Uн
3.
Минимальное значение напряжения стабилизации стабилитрона
Uст. min=Ucт.н - rдиф (Icт.н – Iст.min)
Uст. min=5.6 – 0.5*(1-0.05)=5.125 B
Максимальное значение напряжение стабилизации стабилитрона
Uст.max=Ucт.н - rдиф (Icт.н – Iст.max)
Uст. max=5.6 – 0.5*(1-1.4)=5.8 B
4.