Проектирование стабилизированного источника питания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


Кафедра

Автоматизации технологических процессов и производств


Курсовая работа

по

Электронике


Выполнил : Мишагин Дмитрий Николаевич Группа: ЗЭМИ – 41 Шифр: 9907302414

Дом. Адрес: 186420 Карелия

г. Сегежа

ул. Антикайнена д.13 кв. 73


ВОЛОГДА

2003


29


3. Расчет структурной схемы.


Uв, Iв

Uф, Iф

Uн, Iн

Uт, Iт

Uс, Iс


т


Ст

рансформатор выпрямитель фильтр стабилизатор

Рис.3.1


3.1. Стабилизатор напряжения.


Напряжение на нагрузке


- максимальное выходное напряжение

- минимальное выходное напряжение

Где


- допустимое отклонение выходного напряжения источника питания.

= 9В – номинальное напряжение на выходе цепи

= 3% - отклонение напряжения на выходе цепи от номинального

Тогда


UН ДОП = 0,18 В

UН MAX = 9.18 B

UН MIN = 8.82 B


Напряжение на входе.


- максимальное входное напряжение

- минимальное входное напряжение

Где

- допустимое отклонение входного напряжения источника питания.

= 127В – номинальное напряжение на входе цепи

= 25% - отклонение напряжения на входе цепи от номинального

Тогда


UС ДОП = 31,75 В

UС MAX = 158.75 B

UС MIN = 95.25 B


Ток на нагрузке.


- минимальный ток нагрузки

- максимальный ток нагрузки

Где


RMAX = 5000 Ом – максимальное сопротивление нагрузки

RMIN = 3 Ом – минимальное сопротивление нагрузки


Тогда


0.0018 А

3.06 А

Фильтр


= 16,005 В

Где


UП = 0,005 В

КП = 0,1



Где 0,020,05 А – примерные потери в схеме компенсационного стабилизатора.


3,06 + 0,04=3,1 А

Применим П-образный фильтр и найдем напряжение падения на дросселе.


16,005*0,15 = 2,4 В

Выпрямитель.


= 18,405 В

А

где F = 5  7,5

IM_B = 0.5*6*3.1 = 9.3 A

где В =0,9  1,2


Выберем тип вентиля 2Д210А (4 шт), Uобр = 800В, I = 5A, Uпр = 1,2 В


Схема выпрямителя однофазная, мостовая.


Внутреннее сопротивление вентеля


0,62 Ом

Трансформатор.


Рассчитаем значение сопротивления обмоток трансформатора, приведенное к фазе вторичной обмотки:


Где


Вm – магнитная индукция в магнитопроводе, принимается равным <=1,5Тл.

Пусть Вm = 1,4Тл.

S = 1 – число стержней магнитопровода.

КТР = 3,5 – коэффициент, зависящий от схемы выпрямителя (у нас для однофазной мостовой схемы).


= 0,312 Ом

Полное активное сопротивление фазы выпрямителя


Rв = RТР + 2Ri = 0,312 + 2*0,62 = 1,552 Ом


Индуктивность рассеивания трансформатора


Где


KL = 5 * 10-3 - для однофазной мостовой схемы,



Основной расчетный параметр:


Где


m = 2 – число импульсов выпрямленного напряжения (для однофазной мост. схемы);



Угол сдвига за счет Ls




По графикам (рис. 3.2) находим вспомогательные коэффициенты: B, D, F




Рис. 3.2.


B = 1.2 D = 1.95 F = 5.3


По графику (рис. 3.3) находим вспомогательный коэффициент: H = 700


Рис. 3.3.


Напряжение вторичной обмотки трансформатора:


UТ = B*UВ = 1,2*18,405 = 22,086 В


Ток вторичной обмотки трансформатора:


IТ = 0,707*D*IВ = 0,707*1,95*3,1 = 4,27 А


Коэффициент трансформации:


КТР = UС/UТ = 127/22,086 = 5.75


Ток первичной обмотки трансформатора:


IС = IТ/КТР = 4,27/5,75 = 0,74 A

Типовая мощность:


РТИП = 0,707*В*D*IВ*UВ= 0,707*1,2*1,95*3,1*18,405 = 94,39 Вт


Защита.


Ток срабатывания защиты:


IЗАЩ = КЗАЩ * IН_MAX = 2*3,06 = 6,12 А.

Расчет принципиальной схемы.


Расчет трансформатора.


Уточним параметры: RТР и RВ:


По справочнику находим для значения РТИП = 94,39 Вт, f = 50 Гц находим Вm = 1,35 Тл


Где


Вm – магнитная индукция в магнитопроводе, принимается равным <=1,5Тл.

S = 1 – число стержней магнитопровода.

КТР = 3,5 – коэффициент, зависящий от схемы выпрямителя (у нас для однофазной мостовой схемы).


= 0,312 Ом

Полное активное сопротивление фазы выпрямителя


Rв = RТР + 2Ri = 0,312 + 2*0,62 = 1,552 Ом


Индуктивность рассеивания трансформатора


Где


KL = 5 * 10-3 - для однофазной мостовой схемы,



Основной расчетный параметр:


Где


m = 2 – число импульсов выпрямленного напряжения для однофазной мостовой схемы.



Угол сдвига за счет Ls




По графикам (рис. 3.2) находим вспомогательные коэффициенты: B, D, F


B = 1.15 D = 2 F = 5.1


По графику (рис. 3.3) находим вспомогательный коэффициент: H = 650


Напряжение вторичной обмотки трансформатора:


UТ = B*UВ = 1,15*18,405 = 22,166 В


Ток вторичной обмотки трансформатора:


IТ = 0,707*D*IВ = 0,707*2*3,1 = 4,774 А


Коэффициент трансформации:


КТР = UС/UТ = 127/22,166 = 5.73


Ток первичной обмотки трансформатора:


IС = IТ/КТР = 4,27/5,73 = 0,745 A

Типовая мощность:


РТИП = 0,707*В*D*IВ*UВ= 0,707*1,15*2*3,1*18,405 = 92,78 Вт


Определим размеры сердечника трансформатора


Где


QСТ – полное сечение стержня, на котором расположены обмотки,

Q0 – площадь окна сердечника, приходящаяся на обмотки одного стержня.

Вm = 1,35Тл – максимальная магнитная индукция в сердечнике трансформатора, s = 1 – число стержней трансформатора, на которых расположены обмотки,

f = 50 Гц


Из справочника выбираем для броневых и стержневых трансформаторов из стали Э320 (f = 50 Гц):


 = 2,5А/мм2 – плотность тока в обмотках,

 = 0,88 – зависимость КПД трансформатора от мощности, для

kМ = 0,3 – коэффициент заполнения окна медью обмотки,

kС=0,93 – коэффициент заполнения сечения сердечника сталью с толщиной ленты  = 0,35 мм.


Таким образом