Расчет выпрямителя расчет транзисторного усилительного каскада синтез логических схем (стр. 2 из 6)
В годы пятилеток советский народ под руководством Коммунистической партии создал передовую промышленность, и Советский Союз по производству электроэнергии вышел на первое место в мире. Ведущая роль принадлежит СССР в первую очередь в строительстве мощных тепловых электростанций и каскадов гидроэлектростанций, строительстве линий электропередачи, организации объединенных энергосистем и создании современной мощной электротехнической и электроэнергетической промышленности.
Развитие энергетики определило значительное увеличение энерговооруженности нашего народного хозяйства. К 1980 г. промышленность в СССР потребляла 75%, сельское хозяйство—7%, транспорт — 7,3 % всей вырабатываемой энергии. В одиннадцатой пятилетке энерговооруженность труда в колхозах и совхозах увеличилась в 1,5 раза.
Одной из задач экономического и социального развития России на период до 2000 года является реализация Энергетической программы. Выработка электроэнергии возрастет в 1990 г. до 1840—1880 млрд. киловатт-часов в год, в том числе на атомных электростанциях до 390 млрд. киловатт-часов. Следует заметить, что если первая атомная электростанция, пущенная в СССР в 1954 г., обладала мощностью 5000 кВт, то в настоящее время ведется строительство атомных электростанций мощностью более 4 млн. киловатт.
На первом этапе реализации Энергетической программы намечено также создать материально-техническую базу для широкого использования нетрадиционных источников энергии (солнечной, геотермальной) с прямым преобразованием первичной (световой, тепловой) энергии в электрическую. На втором этапе предусмотрено активное вовлечение этих источников энергии в энергетический баланс.
В ближайшие два десятилетия должно быть завершено формирование Единой электроэнергетической системы страны с повышением ее маневренности и надежности путем строительства пиковых электростанций, линий электропередачи сверхвысокого напряжения переменного и постоянного тока, улучшения качества электроэнергии, отпускаемой потребителям. Система свяжет между собой мощные энергетические узлы и районы потребления энергии и обеспечит наиболее рациональное использование ресурсов гидравлической, тепловой и атомной энергии.
Предусматривается строительство межсистемных линий электропередачи напряжением 500, 750 и 1150 кВ переменного тока и 1500 кВ постоянного тока, а также распределительных сетей напряжением 35 кВ и выше. Важнейшими межсистемными линиями являются линии Сибирь — Казахстан - Урал (1150 кВ) и Экибастуз - Центр (1500 кВ).
Широкое применение электрической энергии в нашем народном хозяйстве является одним из необходимых условий ускорения перевода экономики страны на интенсивный путь развития. Энергетическая программа предполагает ускоренные темпы электрификации народного хозяйства. Удельная электроемкость национального дохода должна повыситься на 5 — 6 % в первом десятилетии и до 15 % за 20 лет. Одновременно предусматривается рост энергопотребления на душу населения.
Развитие собственно электроэнергетики также пойдет по пути интенсификации. Техническое перевооружение в энерго- и электромашиностроении будет направлено на повышение надежности и ресурса работы машин и оборудования, снижение их металлоемкости. Будет создаваться необходимый научно-технический потенциал для производства электрооборудования на основе эффекта сверхпроводимости, машин и аппаратов для термоядерных электростанций, а также для установок, работающих на солнечной энергии.
Электротехника как наука является областью знаний, в которой рассматриваются электрические и магнитные явления и их практическое использование.
Современная энергетика — это в основном электроэнергетика. Электрическая энергия вырабатывается на станциях электрическими генераторами, преобразовывается на подстанциях и распределяется по линиям электропередачи и электрическим сетям.
Электрическая энергия применяется во всех областях человеческой деятельности. Производственные установки на фабриках и заводах имеют в подавляющем большинстве электрический привод, т.е. приводятся в движение при помощи электрических двигателей. Для измерений наиболее широко используются электрические приборы и устройства. Измерения неэлектрических величин при помощи электрических устройств составляют особую дисциплину. Широко применяются электрические приборы и устройства в сельском хозяйстве, связи и в быту.
Современные автоматические системы управления в большинстве случаев выполняются на базе электрических и электромеханических элементов как собственно системы управления, обеспечивающие выполнение заданного закона управления, так и исполнительные органы, служащие для приведения в действие различных устройств.
Цифровые (ЦВМ) и аналоговые (АВМ) вычислительные машины, построенные на базе электрических элементов, производят сложные расчеты, например расчеты траекторий космических кораблей; входят в ряде случаев в состав автоматических систем управления, например, самодвижущихся планетоходов; обеспечивают исследование процессов в динамических системах и решают многие другие задачи вплоть до переводов с одного языка на другой. Автоматические системы управления с применением средств вычислительной техники могут обеспечивать оптимальное выполнение производственного или другого процесса в условиях изменяющихся внешних воздействий и заданий, приспосабливаясь к ним (адаптивные системы).
1. Расчет выпрямителя
1.1. Краткие теоретические сведения
Выпрямитель – устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения в постоянное. В зависимости от числа фаз переменного напряжения различают однофазные и многофазные (обычно трехфазные) выпрямители. Структурная схема выпрямителя приведена на рис. 1.
Рисунок 1.1 – Структурная схема выпрямителя
Выпрямитель содержит трансформатор Т, необходимый для преобразования напряжения сети Uc до величины U2, определяемой требованиями нагрузки; вентильную группу В, которая обеспечивает одностороннее протекание тока в цепи нагрузки, в результате чего переменное напряжение U2 преобразуется в пульсирующее; фильтр Ф, передающий на выход схемы постоянную составляющую напряжения и сглаживающий пульсации напряжения.
Выпрямитель может быть дополнен схемой стабилизации, подключаемой к выходу фильтра и предназначенной для поддержания напряжения на нагрузке неизменным при изменении напряжения U2 на трансформаторе.
Основными показателями работы выпрямителя являются средние значения выпрямленного тока Id и напряжения Ud:
, (1.1) 
, (1.2)где T – период изменения выходного тока (напряжения);
мощность нагрузочного устройства
; (1.3)коэффициент пульсаций
, (1.4)где Uосн m– амплитуда основной (первой) гармоники выпрямленного напряжения;
коэффициент использования вентилей по напряжению
, (1.5)где Uобр т – максимальное обратное напряжение на вентиле; Uобр доп – допустимое обратное напряжение вентиля;
коэффициент использования вентиля по току
, (1.6)где Iа – среднее значение тока, протекающего через диод, Iан – номинальное значение тока вентиля;
типовая мощность трансформатора
, (1.7)где
, 
;коэффициент полезного действия
, (1.8)где Pтр и Pд – потери в трансформаторе и диодах.
Основной характеристикой выпрямителя, как и любого источника питания, является внешняя (нагрузочная) характеристика Ud = f(Id). Она позволяет определить номинальное значение выпрямленного напряжения и выходное сопротивление выпрямителя
. (1.9)Свойства выпрямителя в значительной степени зависят от характера нагрузки на его выходных зажимах, которая может быть активной (омической), начинающейся с индуктивности и начинающейся с емкости.
Однофазная мостовая схема (рис. 1.2) строится на однофазном трансформаторе Т. Диодная группа образует мост, к одной диагонали которого подводится переменное напряжение, а в другую диагональ включается нагрузка. Диоды работают парами поочередно (рис. 1.3): в положительные полупериоды напряжения U2 ток проводят диоды VD2 и VD3, иначе – диоды VD1 и VD4.
 Рисунок 1.2 – Двухполупериодная мостовая схема выпрямителя |  Рисунок 1.3 – Диаграммы токов и напряжений |
Через нагрузку протекает пульсирующий ток в оба полупериода напряжения u2. Преимуществами данной схемы выпрямления (по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления) являются увеличение среднего значения выпрямленного тока и напряжения в два раза и значительное уменьшение пульсаций выпрямленного напряжения, при этом значение обратного напряжения на закрытых диодах такое же, как и в однополупериодной схеме выпрямления.