Выбор схемы выпрямителя и сглаживающего фильтра

Выбор схемы выпрямителя и сглаживающего фильтра зависит от мощности нагрузки, на которую рассчитывается блок питания, и от требований к качественным параметрам выпрямленного напряжения. При этом выбор по мощности, в общем, носит рекомендательный характер и определяется технико-экономическими соображениями.

Мощность нагрузки выпрямителя определяется по формуле (ВА)

P_0н=U_0нI₀. (3.3.1)

При P_0н<2,5 ВА, I₀<0,1А и U_0н<25 В допустимо использовать однополупериодную схему выпрямления.

При P_0н<25 ВА,I₀<1А и U_0н<75В рекомендуется использовать двухполупериодную схему выпрямления.

При P_0н<100 ВА, I₀≥1А и U_0н<300В рекомендуется использовать однофазную мостовую схему выпрямления.

При больших мощностях, напряжениях и токах рационально использовать для питания трехфазный переменный ток и соответственно трехфазные схемы выпрямления.

Следует также учитывать, что каждая схема выпрямления обеспечивает свое значение коэффициента пульсации k_п% на выходе. Этот коэффициент не следует путать с k_п.вых%. Коэффициент k_п.вых% – это коэффициент пульсации выпрямленного напряжения на выходе сглаживающего фильтра, подключенного к выпрямителю, он выбирается в зависимости от требований к качеству выпрямленного напряжения и обеспечивается структурой сглаживающего фильтра и параметрами его элементов. Коэффициент k_п% – это коэффициент пульсации выпрямленного напряжения на выходе схемы выпрямления, он не зависит от параметров элементов схемы выпрямления, а определяется только ее структурой. Значения коэффициента k_п% для различных схем выпрямления представлены в таблице 3.3.1.

Таблица 3.3.1 – Коэффициенты пульсаций для различных схем выпрямления

Схема выпрямителя	Однополу- периодная	Двухполу- периодная	Однофазная мостовая	Трехфазная	Трехфазная мостовая
kп%					5,7

Структуру сглаживающего фильтра определяют, исходя из величины тока нагрузки и соотношения k_п.вых% и k_п%. Здесь первоначально возможны два варианта.

Если I₀<1 А, то входным элементом фильтра можно использовать конденсатор. Варианты таких фильтров представлены на рис. 2.8а и 2.8в. В этом случае нагрузка выпрямителя будет иметь емкостной характер.

Если I₀≥1 А, то входным элементом фильтра рекомендуется использовать дроссель. Варианты таких фильтров представлены на рис. 2.8б и 2.8г. В этом случае нагрузка выпрямителя будет иметь индуктивный характер.

Далее в зависимости от принятого входного элемента выбирают структуру схемы оставшейся части сглаживающего фильтра.

Если входным элементом фильтра выбран конденсатор (обозначим его C₀), то в таком случае задаются коэффициентом пульсации k_п.вх% выпрямленного напряжения на участке фильтра после этого конденсатора C₀. Значение данного коэффициента из соображений наилучших массогабаритных характеристик фильтра выбирают в пределах 5 – 15 %. Чем он больше, тем меньше требующаяся емкость конденсатора С₀, и наоборот. Если выбранное значение k_п.вх% совпадает с принятым k_п.вых%, то конденсатор C₀ окажется единственным элементом сглаживающего фильтра и получится в целом схема сглаживающего фильтра, как на рис. 2.8а. Однако k_п.вых% принят в данной курсовой работе в учебных целях равным 2,7 %, следовательно, k_п.вх% не будет совпадать с k_п.вых%. Это же, естественно, может быть, если k_п.вых%, принимался не в учебных целях, а исходя из конкретных требований к качеству выпрямленного напряжения. При несовпадении вычисляют коэффициент сглаживания q требующейся последующей части фильтра:

q= . (3.3.2)

При q<25 в качестве оставшейся части фильтра выбирается однозвенный LC-фильтр, и в целом получается схема сглаживающего фильтра, как на рис. 2.8в. Если же q≥25, то применяется LC-фильтр из двух звеньев. Одно LC-звено представляет собой, по сути, фильтр, изображенный на рис. 2.8г. Хотя в получающейся схеме фильтра и присутствует дроссель, однако входным элементом является конденсатор C₀ и схема фильтра образует емкостную нагрузку для выпрямителя.

Если входным элементом фильтра выбран дроссель, то, используя значение коэффициента пульсации k_п% на выходе выпрямительной схемы (таблица 3.3.1), сразу вычисляют требующийся коэффициент сглаживания q фильтра по следующей формуле:

q= . (3.3.3)

При q<25 в качестве схемы всего фильтра выбирается однозвенный LC-фильтр, и тогда в качестве недостающей части фильтра применяется один включенный параллельно выходу фильтра конденсатор (получается схема, как на рис. 2.8г). Если же q≥25, то весь сглаживающий фильтр должен представлять собой LC-фильтр из двух звеньев – два последовательно соединенных LC-звена (к выходу схемы из рис. 2.8г подсоединяется входом такая же схема). И тогда для формирования оставшейся части фильтра нужно добавить к выходу один параллельно включенный конденсатор, а после конденсатора – одно LC-звено. Хотя в получающейся схеме фильтра и присутствует конденсатор, однако входным элементом является дроссель и схема фильтра образует индуктивную нагрузку для выпрямителя.

Дата добавления: 2017-01-13