Розроблення вузлів низьковольтного джерела вторинного електроживлення

Предмет:

Виробництво та технології

Тип роботи:

Розрахунково-графічна робота

К-сть сторінок:

24

Мова:

Українська

Оцінка:

даному випадку розраховується нереверсивний ШІП з LC-фільтром. Нереверсивні ШІП перетворюють вхідну напругу, що плавно змінюється в імпульсну з постійною амплітудою та полярністю, але з різною тривалістю.

На рисунку 2 показаний нереверсивний ШІП постійного струму.

Рисунок 2 – Схема силових ланцюгів ШІП знижувального типу

Оскільки початкових даних для точного розрахунку недостатньо, то розрахунок буде проводиться спочатку, приблизно, задаючись деякими невідомими. Надалі результати наближеного розрахунку будуть уточнені.

Знайдемо мінімальний і номінальний коефіцієнт заповнення імпульсу γ, який можна визначити з виразу зовнішньої і регулювальної характеристик ШІП. Рівняння регулювальної характеристики має вигляд:

Перетворивши дане рівняння отримаємо:

де, ;

‒ ‒ опір джерела живлення;

‒ ‒ опір транзистора ;

‒ ‒ опір діода;

‒ ‒ активний опір дроселя.

Oпip джерела живлення визначимо, враховуючи, що внутрішній опір джерела живлення дорівнює 5% номінального опору навантаження, згідно з умовою завдання:

.

Щоб визначити решту опорів, необхідно вибрати тип транзистора і діода, потім визначити їх струми і напругу в режимі, коли вони відкриті. Якщо пульсації струму дроселя незначні, то ці струми можна брати такими, що дорівнюють IH. Приймемо IК = 2 А, fгр = 3 МГц.

Як ключ використовуватиметься транзистор КТ817А, що має такі параметри: IК мах = 5 А, Uке нас = 2 В при IК = 2 А.

Тоді розраховуємо опір транзистора:

Вибираємо кремнієвий діод 2Д2999В, для якого напруга у відкритому стані Uпр = 1 В.

Тоді можна визначити опір діода:

Задамося падінням напруги на дроселі (0,1÷1В) і розрахуємо опір на дроселі:

Розрахуємо опір накопичення, розрядки і коефіцієнт заповнення імпульсу:

Визначимо параметри дроселя

На практиці вибирають індуктивність в межах ( ) більшу за . Нехай = 0,02 . Даним параметрам відповідає дросель марки Д61-0,02-3,0.

Визначимо пульсацію струму дроселя:

Визначимо значення струму дроселя, що діє:

Середнє значення струму дроселя

Визначимо параметри конденсатора

Задамося коефіцієнтом пульсації на навантаженні таким, що дорівнює 1 %. Тоді:

Визначимо максимальну напругу на конденсаторі:

Вибираємо конденсатор типу К53-1-30В-3,3 мкФ.

Визначимо пульсацію напруги конденсатора:

Визначимо струм конденсатора:

Визначимо параметри діода

Визначимо середній струм діода:

Діючий струм діода:

Визначимо максимальний струм діода:

Знаходимо максимальну зворотню напругу:

Визначимо параметри транзистора

Визначимо діючий середній струм колектора транзистора:

Визначимо струм колектора:

Максимальний струм колектора:

Максимальна напруга колектор – емітер:

Потужність, що розсіюється транзистором, складається з трьох складових ‒ потужності, яка виділяється при відкритому транзисторі, потужності, яка виділяється при закритому транзисторі, потужності, яка виділяється при роботі транзистора в лінійному перехідному режимі:

Для вибраного транзистора

Оскільки розрахункові параметри для вибраного транзистора не перевищують гранично допустимих, можна вважати вибір правильним.

ЗАДАЧА 3

Розрахувати елементи силового ланцюга і параметри однофазного мостового автономного тиристорного інвертора струму (АІС). Розрахувати його зовнішню характеристику. Зобразити схему автономного інвертора струму, а також часові діаграми струмів і напруги в характерних точках силового ланцюга. Мінімальний струм навантаження дорівнює 50 % .

Визначити: середній вихідний струм і середню напругу на вході інвертора, середній струм вентилів і ємність комутуючого конденсатора. Вибрати тип тиристора і конденсатора.

Вихідні дані:

Розвʼязання

Рисунок 3 – Схема автономного інвертора струму

Розрахунок автономного інвертора струму необхідно починати з вибору тиристорів і, отже, із знаходження паспортної величини часу виключення тиристора і потім обчислення кута відновлення замикаючих властивостей вентиля .

Вибираємо тиристор ТС112-10-1 для якого характерні параметри:

Uзакр=100 В, Iоткр=16 А, tв=100 мкс.

Обчислення кута відновлення замикаючих властивостей вентиля:

, де ω= 2πf =1256 (c-1);

.

Здійснюється вибір значення кута вимикання , яке дорівнює (1,5*2).

Визначимо реактивну потужність конденсатора Qс що комутує :

,

де Uн ‒ значення першої гармоніки напруги, що діє на навантаженні;

Iн ‒ значення першої гармоніки струму навантаження;

* ‒ зміщення фаз між першими гармоніками напруги і струму навантаження інвертора.

.

Тоді:

Обчислюється ємність комутуючого конденсатора:

де W1 – число витків первинної обмотки інверторного трансформатора;

W2 – число витків вторинної обмотки трансформатора;

 ‒ кругова частота інвертора.

Обираємо конденсатори типу К52-11,63В-100мкФ у кількості 2-х штук.

Середній вхідний струм інвертора:

,

де ‒ коефіцієнт схеми інвертора (для однофазної мостової схеми )