Изчисляване на токоизправител с капацитивен филтър
Автор на програмата: Електротехник
Изтеглете програмата от 0-та страница. V / O, S / P.
Схема 1/2? Избираме единична или пълновълнова (мостова) токоизправителна верига, например пълна вълна, 2 C / P. Ако въведете число по-малко от 1 и повече от 2, програмата ще повтори въпроса.
Uin=? Въвеждаме напрежението на входа на токоизправителя, например 15 (V), S / P.
2Upool=?. Въвеждаме двойно напрежение (обхват) на пулсации, например 2 (V), S/P.
В=? Въвеждаме консумирания ток на натоварване, например 1 (A), C / P.
Udpr=? Въвеждаме директен спад на напрежението през диодите, например 0,6 (V), S / P.
Cf=? Получаваме изчисления капацитет на филтърния кондензатор, 4247.1095 uF. Въведете стандартната стойност, 4700 (uF), S/P. Получаваме напрежението на изхода на токоизправителя, Uout \u003d 19.101649, т.е. приблизително 19.1V. S/P. Получаваме реалния обхват на пулсациите, 2Upool = 1.8231091, тоест приблизително 1.82V. S/P. Получаваме най-високия импулсен ток през токоизправителните диоди, Idi = 13.703831, тоест приблизително 13.7A. S/P. Можете да разчитате на.
Люлеенето на напрежението на пулсациите не трябва да надвишава 20% от изходното напрежение, в противен случай електролитният кондензатор на изхода на токоизправителя може да се повреди. Имайте предвид, че импулсният ток е много по-висок от средния изправен! Диодите трябва да го издържат.
Фиг. 1. Схема на полувълнов токоизправител.
Фиг. 2. Пълновълнова (мостова) токоизправителна схема.
По искане на работниците публикувам кратко описание на работата на веригата и моя метод за изчисляване на токоизправител с капацитивен филтър, на базата на който е написана програмата.
Кратко описание на работата на веригата
На входа на токоизправителя се прилага синусоидално променливо напрежение. Амплитудата на входното напрежение е 1,4142 пъти ефективната стойност на входното напрежение:Um=1,4142Uin.
Веднага щом моментната стойност на напрежението на входа на токоизправителя надвиши напрежението на филтърния кондензатор, токоизправителните диоди ще се отворят и кондензаторът ще бъде свързан към източника на променлив ток. Разликата в напрежението между амплитудата на входа и на кондензатора в момента на включване на диодите е амплитудата на пулсациите на изходното напрежение
2Upool=Um-Ucfmin. Ъгълът на включване на диодите се определя от израза Open=arccos(Ucfmin/Um), т.е. Open=arccos(1-(2Upool/Um)) Консумираният ток от източника на променлив ток е равен на сумата от токовете на зареждане на кондензатора и консумацията на товара. Idi \u003d 2 * pi * F * Um * Cf * sinO on + In.
Когато се достигне амплитудното напрежение на входа на токоизправителя, токът, консумиран от филтърния кондензатор, става нула и след това става отрицателен. Веднага щом разрядният ток на филтриращия кондензатор превиши тока на потребление на товара, токоизправителните диоди ще се затворят.
Напрежението при товара ще се поддържа чрез зареждане на филтърния кондензатор, докато моментното напрежение на входа на токоизправителя отново надвиши напрежението на филтърния кондензатор. Времето за поддържане на напрежението поради заряда на филтърния кондензатор се определя от изразите t=(180-Oon-Ooff)/(180*2*F) за мост и t=(360-Oon-Ooff)/(180*2*F) за полувълнова токоизправителна верига.
Необходим капацитет на филтърния кондензатор: Cf=In*t/2Upool. Размери на горните формули: напрежение, V; ток, A; честота Hz; капацитет, F; ъгъл, градуси.
Метод на изчисление
Приема се, че токоизправителят работи в стабилно състояние, вътрешното съпротивление на източника на променлив ток и токоизправителните диоди е нула. Променливотоковата честота е 50Hz, а размерът на капацитета е- uF.
Изберете токоизправителна верига, единична или пълна вълна. Задаваме входното напрежение, Uin, V; диапазон на напрежение на пулсации, 2Upool, V; консумиран ток на натоварване, In, A; пряк спад на напрежението върху диодите, Udp, V.
1) Получаваме амплитудната стойност на входното напрежение Um=1,4142*Uin (V) (1) Работното напрежение на филтърния кондензатор трябва да надвишава входната амплитуда. Ние изчисляваме:
2) Ъгъл на превключване на диода, Ovkl=arccos(1-(2Upool/Um)) (2);
3) Капацитет на филтърния кондензатор за верига с пълна вълна, Cf \u003d 10000 * In * (1- (Вкл. + O изкл.) / arccos (-1)) / 2Upool (μF) (3); или за полувълнова верига Cf=10000*In*(2-(Oon+Ooff)/arccos(-1))/2Upool (uF) (4) Докато стойността на Ooff не е известна, задайте Ooff=0;
4) Ooff=arcsin(10000*In/(pi*Uout*Cf)) (5) Заместете Ooff във формула (3) или (4) и получете коригираната стойност на капацитета на филтърния кондензатор. Ако е необходимо да се изясни отново стойността на капацитета на филтърния кондензатор, Ooff се преизчислява по формула (5) и след това получаваме стойността на капацитета на филтърния кондензатор по формула (3) или (4).
Намираме най-близката до изчислената стандартна стойност на капацитета на кондензатора и извършваме изчисление за проверка. Ние изчисляваме:
5) Изключване по формула (5)
6) Диапазонът на пулсациите на изходното напрежение за верига с пълна вълна, 2Upool=10000*In*(1-(Oon+Ooff)/arccos(-1))/Cph (V) (6); или за полувълнова верига 2Upool=10000*In*(2-(Oon+Ooff)/arccos(-1))/Cph (V) (7);
7) Ъгъл на включване на диода, O on съгласно формулата (3) Заместете O on във формула (6) или (7) и получете коригираната стойност на диапазона на пулсации на изходното напрежение. Ако е необходимо да се изясни още веднъж стойността на обхвата на пулсации на изходното напрежение, преизчислете O on съгласно формула (3), след което получаваместойността на амплитудата на пулсациите на изходното напрежение съгласно формулата (6) или (7).
8) Средната стойност на изходното напрежение за верига с пълна вълна Uout \u003d Um-2Upool / 2-2 * Udp (8); или за полувълнова верига Uout=Um-2Upool/2-Udp (9);
9) Най-високият импулсен ток на диодите, Idi=pi*Uout*Cf*sinOon/10000+In. (10).
Резултатите от изчислението са в добро съответствие с резултатите, изчислени по обичайните методи, описани в техническите справочници.