При расчете выпрямителя исходными данными являются: номинальное выпрямленное напряжение ; максимальный и минимальный токи нагрузки , ; мощность ; номинальное напряжение сети ; относитель-ные отклонения напряжения сети в сторону повышения и понижения , ; частота тока питающей сети .
1. Выбираем схему выпрямления и определяем m (рис. 1, а-д).
Рис. 1. Схемы выпрямления для однофазной сети переменного тока:
а – однополупериодная; б – двухполупериодная с выводом средней точки;
в – мостовая; г – удвоения напряжения; д – умножения напряжения
2. Определяем параметры вентилей , , . Напряжение находим по максимальному значению выпрямленного напряжения (табл. 1 и 2) .
Таблица 1
Основные параметры схем при работе на активную нагрузку (рис. 1)
Параметры
Схема выпрямления
Однополупериодная
Двухполупериодная
Однофазная мостовая
2,22
1,11
1,11
3,14
3,14
1,57
0,5
0,5
3,14
1,57
1,57
1,57
0,785
0,785
1,57
0,785
1,11
1,21
1,11
1,11
3,49
1,74
1,23
2,69
1,23
1,23
3,09
1,48
1,23
1,57
0,67
0,67
Производим выбор вентилей по приложению 1 и выписываем их параметры , или , или . При выборе вентилей необходимо, чтобы обратное напряжение , приложенное к вентилю, было меньше максимально допустимого обратного напряжения для выбранного типа вентиля .
Таблица 2
Основные параметры схем при работе на индуктивную нагрузку (рис. 1)
Параметры
Схема выпрямления
Двухполупериодная
Однофазная мостовая
1,11
1,11
3,14
1,57
0,5
0,5
0,707
0,707
0,707
1,57
1,11
1,11
1,11
1,34
1,11
0,67
0,67
Действующее значение тока вентиля должно быть меньше значения тока , указанного в справочных данных. Если приведено значение , то следует иметь в виду, что
3. Определяем активное сопротивление и индуктивность рассеяния обмоток трансформатора:
, (1)
, (2)
где j – плотность тока в обмотках трансформатора, ;
B – амплитуда магнитной индукции, Тл.
Плотность тока j и амплитуда магнитной индукции B определяются по габаритной мощности трансформатора из графиков на рис. 2 - 5.
Если выпрямитель включен в сеть непосредственно без трансформа-тора, то в (3) , .
5. Определяем по , , (табл. 1, 2) параметры трансформатора , , , , , . Исходными данными для расчета трансформатора являются: – номинальное напряжение сети; – напряжение вторичной обмотки трансформатора при холостом ходе; , – действующие значения токов вторичной и первичной обмоток и – габа-ритная мощность трансформатора.
6. Определяем напряжение холостого хода выпрямителя при макси-мальном напряжении сети:
. (4)
Уточняем обратное напряжение по (табл. 1, 2) и проверяем, правильно ли выбраны вентили по значению обратного напряжения.
7. Определяем напряжение на выходе выпрямителя при минимальном напряжении сети . Из табл. 1, 2 находим частоту основной гармоники пульсации выпрямленного напряжения и коэффициент пульсации . Из (2.7) определяем угол перекрытия фаз и по рис. 6 уточняем .
, (5)
где ;
– индуктивность рассеяния обмоток трансформатора.
Рис. 6. Зависимости коэффициента пульсации от угла γ
8. Определяем внутреннее сопротивление выпрямителя при изменении тока нагрузки от 0 до максимального значения:
.
9. Рассчитываем коэффициент полезного действия выпрямителя по формуле:
,
где – потери мощности в трансформаторе, определяемые после его
расчета;
– потери в вентилях;
N – общее число вентилей.
Пример расчета
Рассчитать выпрямитель для следующих данных: =27 В; =12 А; = 3 А; =324 Вт; однофазная сеть =220 В; = =0,1; =50 Гц.
Выбираем двухполупериодную схему со средней точкой. Выпрями-тель работает на фильтр, начинающийся с дросселя, m = 2.
2. Определяем максимальное значение выпрямленного напряжения:
.
Из табл. 2 определяем параметры вентилей:
;
;
;
.
Из приложения 1 выбираем вентили типа 2Д201Г, у которых:
; ; ;
.
3. Определяем по (1) и (2) и :
;
.
При расчете и было принято B = 1,25 Тл; .
.
4. Определяем по (3) выходное напряжение при холостом ходе:
.
5. Определяем параметры трансформатора:
;
;
;
;
;
.
6. Определяем напряжение холостого хода выпрямителя при макси-мальном напряжении сети:
.
Уточняем . Вентили по значению обратного напряжения выбраны правильно.
7. Определяем напряжение на выходе выпрямителя при минимальном напряжении сети:
;
;
;
.
Из (5) находим:
;
; .
С помощью рис. 6 для m = 2 уточняем .
8. Определяем внутреннее сопротивление выпрямителя при изменении тока нагрузки от 0 до максимального значения:
; максимальный и минимальный токи нагрузки 
, 
; мощность 
; номинальное напряжение сети 
; относитель-ные отклонения напряжения сети в сторону повышения и понижения 
, 
; частота тока питающей сети 
.
, 
, 
. Напряжение 
.
, 
или 
, 
или 
. При выборе вентилей необходимо, чтобы обратное напряжение 
.
и индуктивность рассеяния 
обмоток трансформатора:
, (1)
, (2)
;
из графиков на рис. 2 - 5.
при 
для стержневых и
при 
.
, (3)
– число вентилей, включенных последовательно.
, 
.
, 
(табл. 1, 2) параметры трансформатора 
, 
, 
, 
, 
, 
. (4)
(табл. 1, 2) и проверяем, правильно ли выбраны вентили по значению обратного напряжения.
. Из табл. 1, 2 находим частоту основной гармоники пульсации выпрямленного напряжения 
и коэффициент пульсации 
, (5)
.
,
– потери мощности в трансформаторе, определяемые после его
– потери в вентилях;
.
;
;
;
.
; 
; 
;
.
;
.
.
.
.
;
;
;
;
;
.
.
. Вентили по значению обратного напряжения выбраны правильно.
;
;
;
.
;
; 
.
.
.
)