- •Томский государственный университет систем
- •Содержание
- •1 Требования к оформлению курсового проекта 6
- •2 Основные положения проектирования 16
- •Введение
- •1 Требования к оформлению курсового проекта
- •1.1 Титульный лист
- •1.2 Реферат
- •1.3 Техническое задание на проектирование
- •1.4 Содержание проекта
- •1.5 Введение
- •1.6 Основная часть
- •1.7 Заключение
- •1.8 Список использованных источников
- •1.9 Приложения
- •1.10 Требования к тексту расчетно-пояснительной записки
- •1.11 Требования к оформлению графической части проекта
- •2 Основные положения проектирования
- •Б) дополнительные:
- •2.1 Назначение основных блоков сгэп и их реализация
- •2.2 Описание работы сгэп по структурной схеме
- •2.3 Расчет основных блоков сгэп
- •2.3.1 Расчет входного выпрямителя и фильтра
- •2.3.2 Выбор и расчет схемы силового инвертора
- •Суммарные потери в ключе:
- •Суммарные потери в ключе с формированием траектории переключения:
- •Суммарные потери в ключе:
- •Суммарные потери в ключе:
- •2.3.3 Расчет силового трансформатора
- •Число витков в первичной обмотке:
- •2.3.4 Расчет выходного фильтра
- •2.3.5 Расчет параметров аккумуляторной батареи
- •2.3.6 Расчет разрядного устройства
- •2.3.7 Расчет зарядного устройства
- •2.3.8 Расчет усилителей мощности
- •Сопротивление резистора r3:
- •Выбираем резистор с2-13-05 — 43Ом±10 % [Приложение г].
- •2.3.9 Схема управления сгэп
- •2.3.10 Блок обратной связи
- •2.3.11 Блок защиты
- •2.3.12 Устройство контроля напряжения питающей сети
- •2.3.13 Блок питания собственных нужд
- •Заключение
- •Список использованных источников
- •Приложение а (обязательное)
- •Приложение д (справочное) Резисторы переменные
- •Приложение е (справочное) Конденсаторы керамические
- •Конденсаторы к73-16
- •Конденсаторы к78-2
- •Конденсаторы к50-6 и к50-15
- •Конденсаторы к50-20 и к50-29
- •Приложение ж (справочное) Дроссели на рабочие частоты до 5 кГц
- •Дроссели на рабочие частоты до 100 кГц (1 мГц)
- •Приложение к (справочное) Данные обмоточных проводов круглого поперечного сечения
- •Приложение л (справочное)
- •Характеристики электротехнической стали
- •Магнитная индукция электротехнической
- •Листовой стали на частоте 50 Гц
- •Магнитная индукция электротехнической ленточной стали на частоте 400 Гц
- •Приложение м (справочное) Магнитопроводы из электротехнической стали шл
- •Конструкция магнитопровода броневого типа (шл)
- •Магнитопроводы из электротехнической стали пл
- •Конструкция магнитопровода стержневого типа (пл)
- •Конструкция магнитопровода тороидального типа (ол)
- •Кольцевые сердечники наружным диаметром свыше 31 мм
- •Конструкция магнитопровода тороидального типа (к)
- •Размерный ряд ш-образных сердечников типа ш, мм
- •Конструкция магнитопровода ш-образного типа
- •Броневые сердечники типа чашек
- •Конструкция магнитопровода типа чашка
- •Приложение п (справочное) Параметры маломощных биполярных p-n-p-транзисторов
- •Параметры маломощных биполярных n-p-n-транзисторов
- •Параметры мощных биполярных p-n-p-транзисторов
- •Параметры мощных биполярных n-p-n-транзисторов
- •Приложение р (справочное) Параметры полевых транзисторов
- •Приложение с (справочное)
- •Параметры выпрямительных столбов
- •Диодные сборки
- •Приложение т (справочное) Характеристики стабилитронов и стабисторов
- •Приложение у (справочное) Характеристики тиристоров
- •Характеристики силовых тиристоров
- •Приложение ф (справочное) Микросхемы аналоговые Характеристики операционных усилителей типа к140уд
- •Характеристики операционных усилителей типа к153уд
- •Приложение х (справочное) Интегральные стабилизаторы напряжения 142ен
- •Приложение э (справочное)
- •Разрядные характеристики кислотных аб типа fg
Число витков в первичной обмотке:
во вторичной —
Диаметры проводов обмоток [Приложение К]:
, выбираем провод ПЭВ-2 c диаметром провода с изоляцией 1,46 мм.
, выбираем провод ПЭВ-2 диаметром 1,05 мм.
2.3.4 Расчет выходного фильтра
Определившись с видом модуляции, реализуемой силовым инвертором (однополярная, многократная по синусоидальному закону широтно-импульсного регулирования [11]), рассчитаем параметры выходного фильтра.
Частота ближайшей искажающей гармоники [15]:
fmin = (2 q – 3) fвых = (2 200 – 3) 50 = 19850 Гц,
где — кратность квантования при частотеfм= 10 кГц.
Коэффициент гармоник выходного напряжения [15]:
где — относительная частота,
ωвых = 2 π fвых,
ω0 — резонансная (собственная) частота фильтра.
Отсюда резонансная частота фильтра:
отсюда
Емкостное сопротивление конденсатора фильтра на частоте первой гармоники пульсации fmin = 19850 Гц должно быть много меньше, чем — сопротивление нагрузки, приведенное к напряжению первичной обмотки трансформатора.
Отсюда
Выбираем конденсатор [Приложение Е] К73-16-2,2 мкФ —160 В.
Находим индуктивность фильтра:
Выбираем два последовательно включенных дросселя Д13-22 c параметрами [Приложение Ж]:
L = 0,08мГн; I п = 8А; R обм = 0,025Ом; f = 100 кГц.
Резонансная частота фильтра:
2.3.5 Расчет параметров аккумуляторной батареи
Время автономной работы СГЭП, или время работы в резервном режиме зависит от емкости используемых аккумуляторных батарей (АБ) и коэффициента полезного действия силового канала СГЭП и жестко регламентируется в каждом конкретном случае. Дело в том, что нельзя полностью использовать ресурс АБ и необходимо восстанавливать заряд батарей. Выбор АБ в каждом конкретном случае обусловлен различными критериями: вес, стоимость, надежность и т.д. Так кислотные, оловянно-свинцовые аккумуляторы в герметичном исполнении не требуют обслуживания, однако имеют низкую мощность на единицу объема и большой вес. Этот недостаток преодолен в никель-цинковых аккумуляторах. Но широкого применения они не получили из-за довольно высокой цены. Иногда используются щелочные аккумуляторные батареи, которые стоят недорого, но требуют обслуживания при эксплуатации [5].
Для обеспечения работоспособности СГЭП в резервном режиме необходимо обеспечить на входе силового инвертора минимальное напряжение источника постоянного напряжения 240В. Однако последовательное соединение большого количества элементов АБ приводит к резкому снижению надежности СГЭП, и для уменьшения количества элементов АБ используют непосредственные преобразователи постоянного напряжения НПН повышающего типа, обеспечивающие согласование уровней напряжения АБ с минимально необходимым напряжением питания силового инвертора. Реальные регулировочные характеристики НПН повышающего типа зависят от относительного сопротивления активных потерь и имеют экстремумы отношения выходного напряжения ко входному в пределах (1,54). Задавшись отношением , определим минимально необходимое напряжение АБ:
Находим максимальное значение тока разряда аккумуляторной батареи:
где ηНПН— коэффициент полезного действия НПН (ηНПН = = 0,80,9), примемη = 0,85.
Из-за внутреннего сопротивления батареи напряжение на ее выходе падает тем быстрее, чем больше величина тока разряда. Для аккумуляторов с гибкими проводными выводами максимальная величина тока разряда не должна численно превышать трехкратной емкости батареи. Воспользовавшись зависимостью времени разряда АБ от тока разряда для кислотных АБ типа FG, выбираем I АБ = 2С при t разр = 10 мин [5,15].
Если принять конечное минимальное напряжение на отдельной секции АБ U`АБ = 10,5 В, то количество секций определится по выражению:
Уточним ток разряда АБ:
Выбираем аккумулятор [Приложение Ю] FG 20721 с номинальным напряжением 12 В и номинальной емкостью Сн = 6,5 АЧ. Соединяем 7 секций последовательно. В базисе
I20 = 0,05Cном емкости этой АБ хватит на 13 минут.