Выпрямители переменного тока

Цель работы: научиться выбирать типы полупроводниковых диодов для схем выпрямителей переменного тока.

 

Подготовка к работе:

В промышленности и в быту для питания силовых и осветительных электроустановок используется главным образом переменный ток. Однако для электрохимических производств, электрифицированного транспорта, сварочных работ, зарядки аккумуляторов, питания электронной аппаратуры и т.д. требуется ток постоянный. Но применение генераторов постоянного тока для этих целей не всегда целесообразно. Поэтому используются устройства, преобразующие переменный ток в постоянный. Такие устройства называют выпрямителями, а процесс преобразования переменного тока в постоянный получил название выпрямления.

В данной работе рассматриваются выпрямители переменного тока, собранные на полупроводниковых диодах.

Существуют различные схемы выпрямителей: однополупериодная, двухполупериодная, мостовая, трехфазная и т.д.

При решении задач следует помнить, что основными параметрами диодов являются допустимый ток I_{доп. ,} на который рассчитан диод, и обратное напряжение U_обр., которое выдерживает диод без пробоя в непроводящий период. Обычно при составлении реальной схемы выпрямителя задаются значением мощности потребителя Р_g (Вт), получающего питание от данного выпрямителя, и выпрямленным напряжением U_g (В), при котором работает потребитель постоянного тока.

Отсюда нетрудно определить ток потребителя

(1)

Сравнивая ток потребителя с допустимым током диода I_доп., выбирают диоды для схемы выпрямителя.

Для однополупериодного выпрямителя ток через диод равен току потребителя, т.е. надо соблюдать условие

Для двухполупериодной и мостовой схем выпрямления ток диода равен половине тока потребителя, т.е. следует соблюдать условие

 

 

Для трехфазного выпрямителя ток через диод составляет треть тока потребителя, следовательно, необходимо, чтобы:

Напряжение, действующее на диод в непроводящий период, U_В зависит от той схемы, которая применяется:

для однополупериодного и двухполупериодного выпрямителя (2)

 

для трехфазного выпрямителя , (3)

 

для мостового выпрямителя . (4)

 

При выборе диода, следовательно, должно соблюдаться условие: .

 

Пример решения задачи:

Составить схему мостового выпрямителя, использовав один из четырех диодов:

 

Таблица 1

Тип диода	Iдоп. (А)	Uобр. (В)
Д 218	0,1
Д 222	0,4
КД 202 Н
Д 215 Б

 

Мощность потребителя Р_g = 300 Вт, напряжение U_g = 200 В.

Решение:

1. Определим ток потребителя

2. Напряжение, действующее на диод в непроводящий период для мостовой схемы выпрямителя.

=1,57 ∙ 200 = 314 В

3. Выбираем диод из условия: ,

 

4. Этим условиям удовлетворяет диод КД 202 Н

,

5. Составляем схему мостового выпрямителя (рис.1). В этой схеме каждый из диодов имеет параметры диода КД202Н; I_доп.=1 А; U_обр = 500 В.

 

 

 

Рис.1

 

Ход выполнения работы:

Переписать условие задачи. Данные для своего варианта выписать из таблицы 2. Параметры диодов взять из таблицы 3. Решение необходимо выполнять по действиям с нумерацией и краткими пояснениями.

 

Ответить на контрольные вопросы.

 

Задача: Составить схему выпрямителя, использовав один из трех диодов (а,б,в)

 

 

Таблица 2

Вариант	Схемы выпрямления	Типы диодов	Рg, Вт	Ug, В
а	б	в
	Трехфазная	Д224	Д207	Д214Б
	Однополупериодная	Д242Б	Д224А	Д221
	Мостовая	Д218	Д222	Д232Б
	Трехфазная	Д215	Д234Б	Д218
	Однополупериодная	Д209	Д303	Д7Г
	Мостовая	Д221	Д214Б	Д244
	Трехфазная	Д244А	Д7Г	Д210
	Однополупериодная	Д224Б	Д302	Д205
	Мостовая	Д215	Д242А	Д210
	Трехфазная	Д304	Д244	Д226

 

Таблица3

 

 

Контрольные вопросы:

1. Для чего необходимы выпрямители?

2. Назовите основные параметры полупроводниковых диодов.

3. Начертите вольт-амперную характеристику диода.

ЛИТЕРАТУРА

1. Данилов И.А., Иванов П.М.

Общая электротехника с основами электроники: Учебное пособие для студентов неэлектротехн. спец. средних спец. учеб. заведений.- изд. 6-е. стер. -М.: «Высш. Школа», 2005.-752 с.: ил.

2.Немцов М.В., Светлакова И.И.

Электротехника / Серия «Учебники, учебные пособия». Ростов-на-Дону: Феникс, 2004.-567с.

 

3. Задачник по электротехнике и электронике: учеб. пособие для студ. сред. проф. образования / В.И. Полещук. – 4-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2008.-224 с.

 

4. Кацман М.М.

Электрические машины: Учеб. для учащихся электротехн. спец. техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1990.- 463 с.: ил.

 

5. Пиотровский Л.М.

Электрические машины. Учебник для техникумов. Изд. 7-е, стереотипное. Л., «Энергия», 1975. 504 с.: ил.

 

6. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е.

Промышленная электроника: Учебник для вузов / Под ред. В.А.Лабунцова. – М.: Энергоатомиздат, 1988.- 320с.: ил.

 

7. Задачник по электротехнике: Учеб. пособие для нач. проф. образования: Учеб. пособие для сред. проф. образования / П.Н.Новиков, В.Я. Кауфман, О.В. Толчеев и др. – М.: Издательский центр «Академия», 2003.-336 с.: ил.

 

8. Березкина Т.Ф. и др.

Задачник по общей электротехнике с основами электроники: Учеб. пособие для неэлектротехн. спец. техникумов. / Т.Ф. Березкина, Н.Г. Гусев, В.В. Масленников. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1991. – 380 с.: ил.

9. Прошин В.Н.

Лабораторно-практические работы по электротехнике: учеб. пособие для нач. проф. образования / 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2007.-192 с.

 

10. Рабочая тетрадь к лабораторно-практическим работам по электротехнике: учеб. пособие для нач. проф. образования / В.М. Прошин.- 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. -80 с.