Выбор схемы и расчёт компонентов сетевого выпрямителя

Материалы о физике / Источники электропитания / Выбор схемы и расчёт компонентов сетевого выпрямителя

Электрический выпрямитель широко применяется как наиболее универсальный преобразователь переменного тока в постоянный. Выпрямление в электрическом выпрямителе достигается вследствие включения в его состав электрического вентиля, который пропускает ток преимущественно в одном направлении. В качестве вентилей в настоящее время применяют в основном полупроводниковые диоды. Порог выпрямления кремниевых диодов лежит в пределах 0,4-0,8 В.

Прямой ток вентиля ограничен его разогревом из-за потерь электрической мощности, пропорциональных падению напряжения на вентиле. В разделе 1.2 и 2.5 были рассмотрены различные схемы выпрямительных устройств, их достоинства и недостатки. Учитывая, что промышленная сеть переменного тока, как правило, трёхфазная с линейным напряжением Uл=380 В, и, сетевые трёхфазные выпрямители работают на ёмкостной фильтр, напряжение на выходе которого равняется

Uо≅Uл√2=380 ·1,41=536 В.

При таком высоком напряжении применить схему инвертора со средней точкой крайне затруднительно. Поэтому, при относительно небольшой мощности, потребляемой нагрузкой, чаще всего применяют однофазные мостовые выпрямители, рис.3.6.

Рис.3.6. Схема однофазного мостового выпрямителя

При Uо=300 В, Iо≥3А (Iо=Iс-и транзистора).

Выбираем диоды типа 2Д2990А.

Паспортные данные диода:

Максимально допустимое постоянное обратное напряжение, не более 600 В;

Максимально допустимый средний ток, не более 20 А;

Максимально допустимый постоянный (импульсный) прямой ток, не более 20 А;

Предельная частота, не более 200 кГц;

Время обратного восстановления, не более 0,15 мкс.

Недостатком однофазного мостового выпрямителя является значительный уровень пульсации (Кn=67%), что требует применения сглаживающих конденсаторов большой ёмкости. Ёмкость конденсатора фильтра на выходе мостового однофазного выпрямителя может определяться согласно выражения:

Сф=С3=0,5 · Ро/ (2fc · Um · ∆Uf), [4]

где Ро - мощность на выходе выпрямителя;

∆Uf-максимальный размах пульсаций выпрямленного напряжения Umax-U min=342-264=78 В (рис.3.7).

Umax= (220+0,1 ·220) √2=342 В;

U min= (220-0,15·220) √2=264 В;

Ро=Рвых. и+Рn=645+20=665 ВА;

Рвых. И =645 ВА - мощность на выходе инвертора;

Рn=20 ВА-потери мощности на ключевых транзисторах.

Подставив данные в выше приведённую формулу, получим значение ёмкости фильтра:

С3=0,5 · 665/ (2 · 50 · 342 · 78) =125 мкф.

Выбираем конденсаторы фильтра типа К50-29В-450В-22мкф в количестве 6 штук.

Конденсатор С4 принимают малой ёмкости, единицы мкФ.