Návrh síťového napájecího zdroje - Ročníková práce z elektroniky

Střední délka jednoho závitu se pro transformátor se čtvercovým středním sloupkem pohybuje v rozmezí:

Ztráty v mědi vypočteme jako součet ztrát všech vinutí, kde při jednotlivých výpočtech se snažíme odhadnout skutečnou hodnotu lstř pro jednotlivá vinutí s N závity mezi minimem a maximem:

Magnetizační ztráty v železe jsou dány veličinou Pj [ W/kg ] zvanou kilogramové ztráty ( pohybují se okolo 3 W/kg ). Jejich velikost určíme:

ρ [ kg/m3 ] je měrná hmotnost železa ( asi 7 800 kg/m3 ).

Celkovou účinnost lze zpřesnit oproti odhadu z první tabulky vztahem:

Pokud označíme celkový průřez prokladů Sp, pak musí platit nerovnost:

Tato nerovnost by měla být splněna s rezervou podle kvality vinutí okolo 10 – 20 % (koeficient plnění).

Můstkový usměrňovač s nabíjecím kondenzátorem

Jeho výhodou vůči dvoucestnému usměrňovači je možnost pouze jednoho vinutí transformátoru při vyloučení stejnosměrné magnetizace jeho jádra a navíc zvlnění je dáno shodným vztahem jako u dvoucestného.

Jednou diodou teče pouze polovina výstupního stejnosměrného proudu-rozhodující je střední hodnota proudu diodou za dobu periody, ta způsobuje výkonové (tepelné) namáhání diody. Proudově jsou diody mnohonásobně přetížitelné.Napěťově se diody v můstkovém usměrňovači dimenzují velmi komplikovaně. Jedna úvaha vychází z předpokladu že závěrné napětí se rozloží pravidelně na obě diody po jedné polovině a pak lze diodu navrhovat s podmínkou:

UR > U0

což je návrh optimistický. Jiná úvaha vychází z předpokladu, že dvě současně závěrně polarizované diody jsou velmi odlišné a jejich závěrná napětí budou též velmi odlišná, Potom je zapotřebí dimenzovat všechny diody na plné závěrné napětí:

vztahem

UR > 2.U0

a to je návrh pesimistický. skutečná hodnota leží někde uvnitř uvedeného intervalu vzhledem k tomu, že po část periody, když jsou dvě diody můstku namáhané závěrným napětím jsou zbylé dvě diody ve směru propustném a zabezpečují rozložení napětí na diodách ve stejném poměru.

Protože tedy po část půlperiody platí spíše pesimistický odhad a po část periody optimistický, volíme všechny diody raději podle podmínky UR > 2.U0 resp. ještě s rezervou okolo 50 %.

Volba kapacity nabíjejícího kondenzátoru se opět na základě požadavku na výstupní zvlnění:

[μF; mA; %; V]

Volba jmenovitého napětí kondenzátoru je shodná s jednocestným a dvoucestným usměrňovačem pomocí nerovnosti UC > U0. Typ kondenzátoru volíme např. z katalogu.

Zvlnění výstupního napětí má dvojnásobnou frekvenci, než je frekvence sítě, tedy 100 Hz a při stejné hodnotě kapacity nabíjecího kondenzátoru je jeho amplituda špička-špička poloviční oproti jednocestnému zapojení a shodná se zapojením dvoucestným.

Pokud jsou užity diody, které je možno upevnit na chladič, je vhodné vybírat takové typy, které mají katody spojené s pouzdrem (chladičem) pro dvě diody a typy, které mají anody spojené s pouzdrem (chladičem) pro druhé dvě diody. Tím je možno čtyři diody umístit na dva chladiče. Dnes je častější však užít dvě dvojité diody, případně 4 diody v jednom pouzdře, zapojené již do můstku.