Расчет выпрямительного устройства при работе на активно-емкостную нагрузку, компенсационного стабилизатора с непрерывным регулированием напряжения, мощности вторичных обмоток трансформатора. Определение расчетного габаритного параметра трансформатора.
Аннотация к работе
Одним из обязательных элементов источников питания является трансформатор - статическое устройство, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции напряжений переменного тока с одними параметрами в напряжения с другими параметрами. 1) и значений выходных напряжений и токов определяется максимальное значение габаритной мощности вторичных обмоток: где: , - действующие значения напряжений (В) и токов (А) в отдельных вторичных обмотках; , - действующие значения напряжений и токов в обмотках (вторичных) с выводом средней точки. Определим число витков трансформатора на один вольт: Определим число витков первичной обмотки трансформатора: Определим число витков вторичной обмотки трансформатора: Определим число витков вторичной обмотки трансформатора со средней точкой: Относительное падение напряжения (ориентировочное значение) в обмотках выбираем по графику на рис. Средняя длина обмотки трансформатора кроме прочего определяется ее положением на катушке, т.е. величиной условного радиуса rcp закругления витка, который определим с помощью соотношений: Для первичной обмотки: Для 1-ой вторичной обмотки: Для 2-ой вторичной обмотки : Определим среднюю длину витка обмотки трансформатора где а и b - размеры стержня магнитопровода в мм; rcp - условный радиус закругления витка. Определим основной расчетный параметр: Найдем приближенное значение угла ?, характеризующего сопротивление фазы выпрямителя: где LS - индуктивность рассеяния трансформатора, Гн. где KL - коэффициент, определяемый схемой выпрямителя (для мостовой схемы равен 5.10-3); s-число стержней трансформатора, несущих обмотки: для стержневой конструкции s=2; р - число чередующихся секций обмоток: в случае размещения первичной обмотки между половинами вторичной р=3, в противном случае р=2; Вм - максимальное значение индукции в магнитопроводе, Тл; FC - частота первичной электросети, Гц; Uo, Io - напряжение и ток на выходе выпрямителя.Режимы работы выпрямителей в значительной мере зависят от характера нагрузки, включенной на выходе выпрямителя и схемы сглаживающего фильтра. В источниках питания электронной аппаратуры наиболее широко распространены выпрямители с емкостной (активно-емкостной) нагрузкой и, следовательно, емкостной реакцией. Трансформаторы таких выпрямителей имеют несколько большую габаритную мощность по сравнению с выпрямителями с индуктивными фильтрами. Такие выпрямители имеют меньшее внутреннее сопротивление по сравнению с выпрямителями с емкостным фильтром, что уменьшает зависимость выпрямленного напряжения от тока нагрузки. Применение индуктивного фильтра позволяет ограничить импульсы тока через диод, но приводит к перенапряжениям, возникающим на выходной емкости и на дросселе фильтра при включении, выключении выпрямителя и при скачкообразных изменениях тока нагрузки, что представляет опасность для элементов самого выпрямителя (диодов) и его нагрузки.
Введение
Источники вторичного электропитания являются преобразователями электрической энергии, предназначенной для электропитания устройств, выполняющих различные функциональные задачи. С помощью источников вторичного электропитания, в общем случае, энергия от систем электроснабжения промышленной частоты или автономных первичных источников питания преобразуется в необходимые для работы радиоэлектронной аппаратуры питающие напряжения с требуемыми параметрами. Несмотря на относительную простоту принципиальной реализации источников вторичного питания, разработка устройств с высокими энергетической эффективностью, удельными весогабаритными показателями, надежностью и воспроизводимостью является сложной задачей.
Простейшие источники питания малой мощности (до 15-40 Вт), которые иногда называют выпрямителями, содержат трансформатор (низкой частоты 50 Гц), собственно выпрямитель и сглаживающий фильтр. В таких источниках питания выходное выпрямленное или переменное напряжения изменяются при изменении входного напряжения питания или тока нагрузки и потому они используются в устройствах, некритичных по отношению к напряжению питания, что встречается реже.
Более сложные источники вторичного электропитания включают в большинстве практических случаев типичные устройства, которые перечислены ниже.
Одним из обязательных элементов источников питания является трансформатор - статическое устройство, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции напряжений переменного тока с одними параметрами в напряжения с другими параметрами. С помощью силового трансформатора источника вторичного электропитания осуществляется гальваническая развязка высоковольтных, опасных для жизни цепей напряжения электросети и вторичных цепей устройств потребителей. Низкочастотные (50 Гц) трансформаторы малой мощности (до 1000 Вт) промышленного изготовления обладают высокой надежностью и энергетической эффективностью.
Выпрямительное устройство источника питания предназначено для преобразования электрической энергии переменного тока в энергию постоянного тока. В источниках вторичного электропитания находят применение нерегулируемые и реже регулируемые выпрямители, выполняемые на полупроводниковых приборах: диодах, тиристорах или транзисторах. В регулируемых выпрямителях одновременно с функцией выпрямления выполняется регулирование выходного напряжения.
Большинство источников вторичного электропитания содержат в своем составе стабилизаторы напряжения и тока, как простейшие параметрические, так и более сложные - компенсационные. Стабилизаторы предназначены для автоматического поддержания напряжения (тока) на выходе с заданной степенью точности.
Источники вторичного электропитания содержат устройства управления и вспомогательные цепи, которые не участвуют в непосредственном преобразовании и передаче энергии от первичного источника в нагрузку. В современных источниках широко используются устройства обеспечения перехода от одних режимов работы источников питания к другим, которые в основных режимах не участвуют в передаче энергии. К таким устройствам относятся, например пускорегулирующие устройства.
1. Расчет трансформатора
Задание № 1. Для приведенной электрической схемы трансформатора произвести расчет его основных параметров при работе на заданную нагрузку.
Таблица 1-Исходные данные по расчету трансформатора
Первая цифра варианта , ВСХЕМА трансформатора, рис. 1 , В , В , В , А , А , АТИПОРАЗМЕР
МАГНИТОПРОВОДАМАРКА стали
0 220 а 6 12 _ 2 _ 0,5 ШЛ 3411
Рис. 1- Электрическая схема трансформатора.
Частота тока питающей сети равна =50 Гц.
1.1 Расчет мощности вторичных обмоток трансформатора
На основании схемы однофазного трансформатора(рис. 1) и значений выходных напряжений и токов определяется максимальное значение габаритной мощности вторичных обмоток:
где: , - действующие значения напряжений (В) и токов (А) в отдельных вторичных обмотках; , - действующие значения напряжений и токов в обмотках (вторичных) с выводом средней точки.
1.2 Определение расчетной мощности трансформатора.
В качестве расчетной мощности трансформатора принимается полусумма электромагнитных мощностей первичной и вторичной обмоток трансформатора.
Для определения расчетной мощности трансформатора необходимо найти приближенное значение коэффициента полезного действия ?.
1.4 Определение расчетного габаритного параметра трансформатора
Типоразмер магнитопровода (размеры сердечника) определяется мощностью трансформатора и находится с помощью формулы:
здесь: , - сечение соответственно сердечника и окна магнитопровода, см4; Ррас - расчетная мощность трансформатора, ВА; - максимальное значение индукции в сердечнике, Тл; j - плотность тока в проводах обмоток, А/мм2; - коэффициент заполнения сталью сердечника; - коэффициент заполнения окна проводом обмоток; - коэффициент формы, который для синусоидального напряжения равен 1,1.
Максимальное значение индукции определим с помощью графика на рис. 1. (Bm=1.5 Тл при выходной мощности трансформатора P2=35.892 ВА).
Рис.1 -Зависимость магнитной индукции B=f(Ррасч) в магнитопроводе от выходной мощности трансформатора; 1-для броневого трансформатора с магнитопроводом из стали 3411, частотой напряжения fc=50Гц.
Значение плотности тока в проводах j A/mm определим с помощью графика на рис.2. (Выходной мощности трансформатора P2= 35.892 ВА соответствует плотность тока в обмотках j=2,5 А/мм2)
Рис.2 - Зависимость плотности тока j=f(Ррасч) в обмотках от выходной мощности трансформатора (перегрев ?T=50 C); 1-для броневых трансформаторов с магнитопроводом из стали 3411, fc=50Гц.
Коэффициент заполнения окна определим с помощью графика на рис. 3( =0.25 при выходной мощности трансформатора равной 35,892 ВА)
Рис. 3 - Зависимость коэффициента заполнения окна ко=f(Ррасч) от выходной мощности трансформатора; 2-для трансформаторов с броневым сердечником с напряжением до 300 В, 50 Гц.
- коэффициент заполнения сталью сердечника выписываем из таблицы 2.4 [1, c. 36]. (Коэффициент заполнения сталью сердечника кс= 0,93 соответствует толщине пластины ?с=0,35 мм).
1.5 Выбор типоразмера магнитопровода. трансформатор напряжение мощность обмотка
Конструктивные данные выписываем из справочного материала
[3, c. 113].
Табличное значение произведение площадей сечений сердечника и окна магнитопровода выбираем больше соответствующего расчетного.
.
Рис. 4 -Магнитопровод для трансформаторов броневой (Ш-образной) конструкции.
Таблица 3. Конструктивный размер броневого ленточного магнитопровода.
Тип магнитопровода ШЛ 20?20 а , мм 20 h, мм 50 c , мм 20
L , мм 80 b, мм 20
Н, мм 70 h1, мм 10
Средняя длина на магнитной силовой линии Lcp.ст , см 17,1
Средняя длина витка Lcm.м ,см 13,7
Активная площадь сечения магнитопровода , см23,5
Площадь окна , см211,42
Площадь сечения стали умноженная на площадь окна , см 440
Масса магнитопровода G, г 460
1.6 Расчет количества витков трансформатора
Определим число витков трансформатора на один вольт:
Определим число витков первичной обмотки трансформатора:
Определим число витков вторичной обмотки трансформатора:
Определим число витков вторичной обмотки трансформатора со средней точкой:
Относительное падение напряжения (ориентировочное значение) в обмотках выбираем по графику на рис. 5.
(U?=0,12 при Ррасч=35,892ВА)
Рисунок 5 Зависимость относительного падения напряжения U?= f(Ррасч) на выходе, соответствующее изменению тока от нуля до номинального для трансформатора.: 1-броневые ленточные из стали 3411.
1.7 Оценка потерь энергии в магнитопроводе
Определим потери РС в магнитопроводе:
где - масса магнитопровода в кг; - удельные потери в магнитопроводе (массой 1 кг), Вт/кг.
Приближенное значение удельных потерь определим с помощью графика на рис. 5. ( Руд=1.8Вт/кг при максимальной индукции Вм=1.5 Тл.).
Рис. 5. Зависимость удельной мощности Руд потерь в сердечниках от максимальной индукции Вм; 2-из стали 3411, ?=0,35мм.
1.8 Расчет действующего значения тока холостого хода первичной обмотки трансформатора
· nз - число зазоров для броневого трансформатора nз=2, · lз - длина немагнитного зазора, обусловленного не идеальностью сопряжения поверхностей половинок разъемного магнитопровода, приблизительно lз=0,002 см
· LC - средняя длина магнитной силовой линии.
· Приближенное значение напряженности магнитного поля Нм (А/м) определим с помощью графика рис. 6. (Максимальной магнитной индукции Вм=1.5 Тл, соответствует напряженность магнитного поля Нм=300 А/м.)
Рис. 6. Зависимость индукции в сердечнике от напряженности поля: 1-для стали 3411.
· Определим действующее значение тока холостого хода первичной обмотки:
1.9 Расчет действующих значений токов обмоток трансформатора и выбор марки провода
Определим действующее значение тока первичной обмотки (полуобмотки трансформатора):
где: р=1 - без вывода первичной обмотки трансформатора; l=1,2,…L - количество вторичных обмоток с выводом средней точки; k=1,2,…K - количество вторичных обмоток без выводов; w21, w3l, w11 - число витков обмоток.
1.10 Выбираем обмоточные провода на основе полученного значения тока и допустимой плотности тока с помощью соотношения где j - плотность тока, А/мм2, - площадь поперечного сечения, мм2
Выберем из таблицы № 2 (по значению поперечного сечения) провод эмалированный термостойкий, влагостойкий, первой технологической модификации ПЭВ-1: , , ,ml=100м=31,9 г;
, d21=1.06 мм, , ml=100м=798 г;
, d31=d32=0.53мм, , ml=100м=200 г;
Уточняем значение плотности тока в проводах обмоток: ;
;
Откуда среднее значение плотности равно:
где К=1 -колво вторичных обмоток без вывода средней точки, L=2 -колво вторичных обмоток c выводом средней точки.
1.11 Рассчитываем конструкцию трансформатора
Конструктивный расчет трансформатора начнем с согласования плана размещения обмоток в окне магнитопровода, с указанием числа витков и диаметра провода с изоляцией для каждой из обмоток.
Обмотки броневого трансформатора выполним в виде катушек каркасной или бескаркасной намотки, в обоих случаях используем рядовую многослойную намотку обмоток по всей высоте окна магнитопровода.
Каркас отличается от гильзы наличием боковых щек, имеющих обычно толщину, равную толщине гильзы: ?Г=?Щ. Толщина гильзы (каркаса) составляет 1…3 мм. Зазор между гильзой и магнитопроводом ?З возьмем в пределах 0,5…1 мм.
На рис.7 изображена конструкция броневого трансформатора с ленточным магнитопроводом.
Рис. 7 Конструкция броневого трансформатора с ленточным магнитопроводом.
Высота hоб11 одного слоя обмотки равна:
где =1 мм - зазор между гильзой или между каркасом катушки обмотки и сердечником, мм; ?Г=?Щ=3мм - толщина стенки каркаса катушки, мм; h - высота окна, мм.
Определим количество витков в слое обмотки с учетом плотности намотки (с помощью коэффициента укладки КУ) и округленим полученные значения до ближайшего меньшего числа:
где d11, d21 , d31(d32) - диаметр провода с изоляцией первого слоя первичной обмотки и 2-го и 3-го слоя вторичной обмотки, мм; КУ11, КУ21 , КУ31- коэффициенты укладки обмоток выберем из таблицы 2.6 [1. c. 42]
1.12 Рассчитаем число слоев в каждой обмотке где m1 - число катушек, в трансформаторе броневого типа m1=1; р=1 для обмотки в два провода с выводом средней точки или без вывода, р=2 в противном случае.
1.13 Произведем расчет размеров обмоток
Толщина (сечение) первичной обмотки и вторичных обмоток с коэффициентом не плотности намотки, равным 1,2:
В результате общий радиальный размер всех обмоток катушки будет составлять величину:
где =0,25 - толщина прокладки между обмотками катушки, мм; р=1 для обмотки в два провода с выводом средней точки или без вывода, р=2 в противном случае.
Средняя длина обмотки трансформатора кроме прочего определяется ее положением на катушке, т.е. величиной условного радиуса rcp закругления витка, который определим с помощью соотношений: Для первичной обмотки:
Для 1-ой вторичной обмотки:
Для 2-ой вторичной обмотки :
Определим среднюю длину витка обмотки трансформатора где а и b - размеры стержня магнитопровода в мм; rcp - условный радиус закругления витка.
Рассчитаем активное сопротивление обмоток при максимальной температуре окружающей среды:
где kt=1 0,004(TC ?T-20)=1,32 - температурный коэффициент удельного сопротивления материала проводников; ТС =50 °С - максимальная температура окружающей среды, °С; ?Т=50 °С - максимальная температура перегрева обмоток, °С; kf - коэффициент увеличения сопротивления провода в зависимости от частоты преобразования напряжения, на частотах меньших 10 КГЦ, kf=1.
Определим потери в меди первичной, вторичных обмоток:
Суммарные потери в меди будут равны:
Коэффициент полезного действия трансформатора:
где - суммарная активная мощность в нагрузке, Вт.
2. Расчет выпрямительного устройства при работе на активно-емкостную нагрузку
Задание № 2 : Произвести расчет выпрямительного устройства при работе на активно-емкостную нагрузку.
Таблица 4 Исходные данные по расчету выпрямителя.
Вторая цифра варианта , OMUO, BIO, ABM, Тл
1 1.1 6 2 1.5
Выберем для расчетов однофазную мостовую схему выпрямления(рис.8), которая характеризуется высоким коэффициентом использования по мощности трансформатора и поэтому позволяет добиться оптимальных характеристик выпрямителя.
Выбор диода выпрямителя произведем на основании выполнения следующих условий: - максимальное обратное напряжение диода UОБРMVD> UОБРM;
- максимальный прямой средний ток IПРСРVD> ІПРСР;
- максимальный импульсный ток IПРИVD>ІПРМ.
Выберем кремневый диод КД213Г из таблицы [4. c 53].
Параметры выбранного диода: UОБРMVD =85 В> UОБРM
IПРСРVD =10А> ІПРСР
Uпр=1 В
Находится сопротивление диода в открытом состоянии:
Находим полное сопротивление фазы, т.е. обмоток трансформатора и диодов:
где n - число последовательно включенных диодов (для мостовой схемы n=2).
Определим основной расчетный параметр:
Найдем приближенное значение угла ?, характеризующего сопротивление фазы выпрямителя:
где LS - индуктивность рассеяния трансформатора, Гн.
где KL - коэффициент, определяемый схемой выпрямителя (для мостовой схемы равен 5.10-3); s-число стержней трансформатора, несущих обмотки: для стержневой конструкции s=2; р - число чередующихся секций обмоток: в случае размещения первичной обмотки между половинами вторичной р=3, в противном случае р=2; Вм - максимальное значение индукции в магнитопроводе, Тл; FC - частота первичной электросети, Гц; Uo, Io - напряжение и ток на выходе выпрямителя.
С помощью графиков на рис.8, рис.9, рис.10 и параметров А и ? определим вспомогательные расчетные параметры В, D , F. Таблица 5 Вспомогательные расчетные параметры.
B D F
1,45 1,85 3,5
Рисунок 8 Зависимость параметра F от расчетного параметра А.
Рисунок 9 Зависимость параметра B от расчетного параметра А.
Рисунок 10 Зависимость параметра D от расчетного параметра А.
На основе параметров В, D, F и H рассчитаем параметры диода: Действующие значения напряжения вторичной обмотки:
Действующее значение тока диода:
Действующие тока фазы вторичной обмотки:
Соотношение произведения первичного тока на число витков первичной обмотки и выпрямленного тока на число витков вторичной обмотки:
Габаритная (расчетная) мощность трансформатора:
Мощность вторичной обмотки трансформатора:
Мощность первичной обмотки трансформатора:
Коэффициент пульсаций это отношение амплитуды Uomk k-ой гармоники выпрямленного напряжения к его среднему значению Uo: КПК=Uomk/Uo =0,05
Величину емкости фильтра определим по формуле:
Выбираем алюминиевый электролитический конденсатор К50-35 на номинальную емкость 1500 МКФ и на рабочее напряжение 10 В.
Значение Н02 определяем из графика на рисунке 12.
А= 0,725 соответствует значение Н02=44000.
Рисунок 11 Зависимость параметра Н02 от расчетного параметра А для двухтактных схем выпрямления.
3. Расчет компенсационного стабилизатора с непрерывным регулированием напряжения
Таблица 7. Исходные данные по расчету стабилизатора.
Первая цифра варианта № 0
Напряжение (первичное) питания стабилизатора. UBX, В 25
Относительное отклонение напряжения питания в сторону увеличения. АМАХ 0,1
Относительное отклонение напряжения питания в сторону уменьшения. AMIN 0,11
Номинальное значение выходного напряжения стабилизатора UВЫХ, В 16
Максимальный токи нагрузки стабилизатора ІНМАХ, А 1
Минимальный ток нагрузки стабилизатора IHMIN, А 0,5
Коэффициент стабилизации по входному напряжению KCTU 100
Амплитуда пульсации выходного напряжения стабилизатора UВЫХM, В 0,1
Выберем схему компенсационного стабилизатора с последовательным включением регулирующего элемента. Схема позволяет получить выходное напряжение, большее, чем допустимое напряжение интегрального стабилизатора. Внешний регулирующий транзистор VT1 работает в активном режиме с изменяющимся напряжением коллектор-эмиттер UКЭVT1.
Минимально возможное первичное напряжение на входе стабилизатора:
Минимально возможное напряжение на входе интегрального стабилизатора DA1 равно:
где - минимальное падение напряжения на регулирующем транзисторе, обеспечивающее линейный режим работы, для биполярных транзисторов 1,5-2,5 В, для полевых транзисторов 1-2,5 В; - амплитуда пульсаций входного напряжения, В ; - напряжение падения на резисторе схемы защиты от перегрузки по току, принимаем равным 0,6 В; - величина просадки входного напряжения при максимальном токе нагрузки, В; - внутреннее сопротивление первичного источника напряжения, принимаем 2,5 Ом.
Максимально возможное первичное напряжение на входе стабилизатора:
Полученные значения минимальной и максимальной величин входного напряжения не позволяют построить стабилизатор с выходным напряжением 25 В. Поэтому корректируем исходные данные для расчета, которые впоследствии будут учтены при проектировании выпрямителя: . В этом случае:
В данном случае имеем: =20,77В>UВЫХИС ?UИСMIN=16 2,5=18,5 В, что вполне приемлимо. Здесь минимальное падение напряжения на интегральном стабилизаторе принимается равным: ?UИСMIN=2,5В
По полученным значениям минимального и максимального входного напряжения интегрального стабилизатора выбираем микросхему по справочнику [8].
Выбираем микросхему К142ЕН8А с фиксированным выходным наприяжением Uвых=35В , максимальным выходным током Івых.мах=1,5А и максимальной мощностью Рмах=50Вт.
Определение максимального значения тока коллектора регулирующего транзистора. Ток регулирующего транзистора на начальном этапе расчета можно считать практически равным току нагрузки:
где: - максимальный ток нагрузки, А; -ток, потребляемый схемой управления, равный 2-3 МА для интегральных стабилизаторов.
Рассчитаем максимального напряжения на транзисторе.
Максимальное установившееся напряжение на транзисторе VT2 равно:
где - минимальное падение напряжения на интегральном стабилизаторе, В.
Рассчитаем максимальную мощность регулирующего транзистора.
Максимальная мощность Рис, выделяющаяся на регулирующем транзисторе равна:
На основании полученных максимальных значений мощности , напряжения , тока выбираем составной транзистор 2Т842Б. Параметры транзистора: PKMAX=50 Вт, UКЭMAX= 150 В, IKMAX=1,8 А. Рассчитанное значение мощности предполагает применение радиатора соответствующей площади.
Производим расчет остальных элементов схемы стабилизатора.
Находим минимальную величину напряжения на стабилитроне VD1:
По полученному значению напряжения выбираем из таблицы [4] стабилитрон КС407В с напряжением стабилизации 4,7 В, допустимым диапазоном тока 1-68 МА и максимальной мощностью рассеяния 0,5 Вт. Таким образом падение напряжения на стабилизаторе ограничивается на уровне: ?UCM=
Задаемся минимальным значением тока стабилитрона . При этом входной ток регулирующего транзистора может достигать значения:
Рассчитываем величину сопротивления R1:
Мощность резистора R1 составляет величину:
По результатам расчетов выбираем необходимый резистор R1 [6].
Выбираем металлооксидный резистор С2-23 сопротивлением 3,3 КОМ мощностью 1 Вт.
При увеличении входного напряжения стабилизатора и уменьшении тока нагрузки ток базы регулирующего транзистора уменьшается, а ток через стабилитрон возрастает до значения:
Именно такая величина является минимально допустимой для тока нагрузки. В противном случае выходной ток интегрального стабилизатора DA1 меняет свое направление (становится втекающим), что недопустимо.
Максимальная мощность, выделяющаяся на стабилитроне, Вт: =4,7*12,52=0,059Вт
Для предотвращения изменения направления выходного тока интегрального стабилизатора необходимо, чтобы выходной ток стабилизатора( или ток нагрузки) был . На основании Приведенных доводов задаемся током выходного( следящего ) делителя, равным .
Общее сопротивление делителя составляет величину, Ом:
Соответственно величина сопротивления равна
, Мощность резистора R4 равна, Вт:
Величина сопротивления резистора защиты равна R3 равна:
Мощность на этом резисторе, Вт:
Для повышения коэффициента сглаживания пульсаций параллельно резистору R5 устанавливаем конденсатор С1. Расчет конденсатора проводится из условия <<R5 на основной нижней частоте пульсаций, как правило равной 100 Гц. Если задать =0,1R5, то
По полученному результату выбираем конденсатор соответствующей емкости и на определенное напряжение [7].
Напряжение на конденсаторе равно 16 В. Выбираем алюминевый электролитический конденсатор К50-35 имеющий номинальную емкость 33 МКФ и максимальное напряжение 50 В. С целью подавления высоких частот параллельно электролитическому конденсатору устанавливается керамический конденсатор К10-47Атемпературной группы М110, емкостью 0,1 МКФ, с максимальным рабочим напряжением 100 В.
Для предотвращения обратного тока через управляющий электрод интегрального стабилизатора в результате разряда С1 при резком снятии входного напряжения или замыкании выхода стабилизатора устанавливается диод марки КД106А, имеющий максимальное обратное напряжение 100 В, импульсный ток до 3А и максимальную частоту выпрямляемого напряжения до 30 КГЦ.
Вывод
В данной курсовой работе мы произвели расчет источника вторичного электропитания по исходным данным.
Основной задачей расчета трансформатора является определение оптимальных массогабаритных и энергетических характеристик при выполнении заданных требований к его параметрам. Критериями расчета являются: температура нагрева обмоток, падение напряжения на обмотках, коэффициент полезного действия трансформатора и ток холостого хода.
Режимы работы выпрямителей в значительной мере зависят от характера нагрузки, включенной на выходе выпрямителя и схемы сглаживающего фильтра. В источниках питания электронной аппаратуры наиболее широко распространены выпрямители с емкостной (активно-емкостной) нагрузкой и, следовательно, емкостной реакцией. В таких выпрямителях (наиболее дешевых и компактных) для сглаживания пульсаций параллельно нагрузке установлен конденсатор. Трансформаторы таких выпрямителей имеют несколько большую габаритную мощность по сравнению с выпрямителями с индуктивными фильтрами. К недостаткам выпрямителей с емкостным фильтром относится большая амплитуда тока через диод.
Выпрямители с индуктивной нагрузкой содержат фильтр, включающий достаточно большую по величине индуктивность. Такие выпрямители имеют меньшее внутреннее сопротивление по сравнению с выпрямителями с емкостным фильтром, что уменьшает зависимость выпрямленного напряжения от тока нагрузки. Применение индуктивного фильтра позволяет ограничить импульсы тока через диод, но приводит к перенапряжениям, возникающим на выходной емкости и на дросселе фильтра при включении, выключении выпрямителя и при скачкообразных изменениях тока нагрузки, что представляет опасность для элементов самого выпрямителя (диодов) и его нагрузки.
Для питания электронных схем аппаратуры самого различного назначения необходима электрическая энергия, удовлетворяющая определенным требованиям, среди которых важнейшими являются стабильность напряжения питания (или тока), весьма малый уровень пульсаций и др. Обеспечение таких требований осуществляется с помощью стабилизаторов - устройств автоматически поддерживающих напряжение или ток на стороне нагрузки с заданной степенью точности.
Компенсационные стабилизаторы представляют собой систему автоматического регулирования, содержащую регулирующий элемент и цепь отрицательной обратной связи. Как правило, регулирующим элементом компенсационных стабилизаторов напряжения является биполярный либо полевой транзистор (или группа транзисторов). Если этот транзистор работает в непрерывном активном режиме, то стабилизатор называют линейным (с непрерывным регулированием), а если регулирующий транзистор работает в ключевом режиме - импульсным. Вместе с этим в комбинированных стабилизаторах, которые называются непрерывно-импульсными, используют оба принципа регулирования энергии.
В настоящее время стабилизаторы с непрерывным регулированием напряжения или линейные строятся на основе интегральных стабилизаторов. Применимость интегральных стабилизаторов не ограничивается предельными значениями выходных токов и напряжений. В случаях необходимости обеспечения больших токов нагрузки интегральные стабилизаторы дополняются навесными транзисторами. При этом качественные параметры схем с интегральными стабилизаторами определяются, как правило, характеристиками интегральных стабилизаторов.
Список литературы
1. Гейтенко Е. Н. Источники вторичного электропитания. Схемотехника и расчет. - М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2008 г. - 448 с.
2. Китаев В.Е. Расчет источников электропитания устройств связи. - М.: Радио и связь, 1993. - 232 с.
3. Сидоров И.Н. Малогабаритные магнитопроводы и сердечники: справочник / И.Н. Сидоров, А.А. Христинин, С.В. Скорняков. - М.: Радио и связь, 1989. - 384 с.
4. Диоды: справочник / О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В.Кондратьев. - М.: Радио и связь, 1990. - 336 с.
5. Транзисторы: справочник / О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В.Кондратьев. - М.: Радио и связь, 1989. - 272 с.
6. Резисторы: справочник / В.В. Дубровский, Д.М. Иванов, Н.Я. Пратусевич. - М.: Радио и связь, 1991 - 528 с.
7. Справочник по электрическим конденсаторам / М.Н. Дьяконов, В.И. Карабанов, В.И. Присняков. - М.: Радио и связь, 1983. - 576 с.
8. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Справочник. Т.1. - М.: ИП РАДИОСОФТ, 2000. - 512 с.