- •“Розглянуто” “Схвалено”
- •1 Загальні вказівки до оформлення курсового проекту _____6
- •2 Виконання основної частини курсового проекту__________ 9
- •3 Вимоги до оформлення курсового проекту _____________28
- •4 Організація проектування і захисту________________________ 29
- •1 Загальні вказівки до оформлення курсового проекту
- •1.1 Мета курсового проекту, його зміст та об'єм.
- •1.2 Основні етапи проектування
- •1.3 Технічне завдання.
- •2 Виконання основної частини курсового проекту
- •2.1 Аналіз технічного завдання.
- •2.2 Розробка структурної схеми.
- •2.3 Розробка та розрахунки схем електричних принципових.
- •2.3.1 Розрахунок каскаду попереднього підсилення виконаного за схемою з спільним емітером.
- •2.4 Розрахунок потужності даної схеми
- •2.4.1 Розрахунок блоку живлення.
- •2.4.2 Обгрунтування вибору елементної бази.
- •Опис принципу роботи схеми електричної принципової
- •3 Вимоги до оформлення курсового проекту
- •4 Організація проектування і захисту проекту
2.4 Розрахунок потужності даної схеми
Розрахунок потужності споживання схемою необхідно провести шляхом визначення суми потужностей споживання кожним елементом схеми.
2.4.1 Розрахунок блоку живлення.
Приклад розрахунку блоку живлення з параметрами:
-
Середнє значення випрямленої напруги за номінального опору навантаження Ud=48В;
-
Струм навантаження Id=0,35А;
-
Коефіцієнт пульсації випрямленої напруги Кп=1,5%;
-
Напруга мережі живлення Uм=127В;
-
Частота мережі живлення fм =50Гц.
Необхідно визначити:
-
Тип і параметри вентилів;
-
Режим роботи схеми (значення струмів в елементах та їх напруги );
-
К.К.Д. випрямляча;
-
Ємність та тип конденсатора фільтра.
Порядок розрахунку:
Визначимо орієнтовні значення параметрів вентилів та габаритну потужність трансформатора.
Для цього необхідно задати значення допоміжних коефіцієнтів B, D і F. Для мостової схеми їх вибирають в інтервалах B=0,95…1,1; D=2,1…2,2; F=6,8…7,2.
Нехай: B=1; D=2,15; F=7.
Тоді амплітуда зворотної напруги на вентилі становитиме:
.
Середнє та амплітудне значення струму через вентиль відповідно:
;
.
Отже, А;
А;
Габаритну потужність трансформатора визначимо:
;
ВА;
За визначенням габаритної потужності з табл. 2.4.1 знаходимо максимальне значення індукції Bт для сталі марки Э360, забезпечуючи виконання умови ВА: Тл для ВА.
Таблиця 2.4.1 - Таблиця вибору індукції та ККД
Габаритна потужність ST, ВА |
Індукція Bт, Тл |
К.К.Д. ηТ |
||
fм=50Гц |
fм=400Гц |
fм=50Гц |
fм=400Гц |
|
10 |
1,2 |
1,15 |
0,85 |
0,78 |
20 |
1,4 |
1,33 |
0,89 |
0,83 |
40 |
1,55 |
1,47 |
0,92 |
0,86 |
70 |
1,6 |
1,51 |
0,94 |
0,88 |
100 |
1,6 |
1,5 |
0,95 |
0,9 |
200 |
1,43 |
1,4 |
0,96 |
0,92 |
400 |
1,43 |
1,3 |
0,97 |
0,94 |
Таблиця 2.4.2- Параметри діодів
Тип діода |
Граничні електричні параметри при температурі оточуючого середовища 25±5°С |
||
Допустима зворотна напруга Uвм max,В |
Середнє значення випрямленого струму Ia,А |
Пряме падіння напруги Uпр (при Ia max), В |
|
КД105Б |
400 |
0,3 |
1 |
КД105В |
600 |
||
КД105Г |
800 |
||
КД205А |
500 |
0,5 |
|
КД205Б |
400 |
||
КД205В |
300 |
||
КД205Г |
200 |
||
КД205Д |
100 |
||
КД205К |
0,7 |
||
КД205Л |
200 |
||
КД208 |
100 |
1,0 |
|
КД209А |
400 |
0,7 |
|
КД209Б |
600 |
||
КД202А |
50 |
3,5 |
|
КД202Б |
1,0 |
||
КД202В |
100 |
3,5 |
|
КД202Г |
1,0 |
||
КД202Д |
200 |
3,5 |
|
КД202Е |
1,0 |
Вибираємо тип вентилів за таблиці 2.4.2 При цьому необхідно забезпечити виконання умов:
;
;
.
В якості вентилів вибираємо кремнієві діоди типу КД202Г, що мають наступні параметри:
В>72В;
А>0,15А;
А>1,225А;
В.
Знаходимо опір діода у провідному стані:
;
Ом;
Знайдемо величину активного обмоток трансформатора:
,
де – коефіцієнт, що залежить від схеми випрямлення: для мостової схеми ;
– амплітуда магнітної індукції в магнітопроводі трансформатора, Тл;
- число стержнів трансформатора з Ш-подібними пластинами магнітопроводу .
Ом.
Знаходимо індуктивність розсіювання обмоток трансформатора:
,
де kL – коефіцієнт, що залежить від схеми випрямлення: для мостової схеми .
Гн.
Визначаємо кут , що характеризує співвідношення між індуктивним і активним опорами випрямляча:
,
де r – активний опір випрямляча.
У загальному випадку
,
де nq – кількість послідовно увімкнених і одночасно працюючих вентилів, для мостової схеми .
Ом
.
Знаходимо величину основного розрахункового коефіцієнта:
,
де m – число фаз випрямляча (для мостової схеми ).
.
За знайденими значеннями і кута за графіками, наведеними на рисунках
2…4, знаходимо величини допоміжних коефіцієнтів
Рисунок 2 Значення коефіцієнта В
Рисунок .3 Значення коефіцієнта D
Рисунок 4 Значення коефіцієнта Н
; ; ; .
Знаючи величини допоміжних коефіцієнтів B, D, F і H, можна знайти уточнені параметри трансформатора і вентиля, за якими перевіримо правильність їх вибору.
Діюче значення напруги вторинної обмотки трансформатора становить:
;
В.
Діюче значення струму вторинної обмотки трансформатора:
;
А.
Повна потужність вторинної обмотки трансформатора:
;
ВА.
Діюче значення струму первинної обмотки трансформатора:
,
де – коефіцієнт трансформації трансформатора ().
;
А.
Повна потужність первинної обмотки трансформатора:
І,
ВА.
Уточнимо повну (габаритну) потужність трансформатора:
;
Вт<40Вт.
Уточнимо значення параметрів діода:
;
В<100В;
;
А<1А;
;
А<3,14А.
Отже тип діода вибрано правильно.
Знаходимо величину ємності конденсатора фільтра:
;
мкФ.
Вибираємо конденсатор типу К50-18 з параметрами ємністю 2200мкФ на напругу В>В.
Будуємо зовнішню (навантажувальну) характеристику випрямляча . За допомогою цієї характеристики можна визначити відхилення випрямленої напруги від заданого значення при різних величинах струму навантаження , у тому числі напругу холостого ходу ,струм короткого замикання та величину внутрішнього опору випрямляча .
Для розрахунку зовнішньої характеристики будемо задавати значення величини від 0 до номінального значення та знаходити відповідні їм значення допоміжного коефіцієнта
;
.
За графіком знаходимо відповідні значення величини залежно від та , де – кут відтинання. Тоді відповідні їм значення вихідної напруги випрямляча можна розрахувати за формулою:
;
.
Рисунок 5 Графік для визначення значення COS
Результати розрахунку зведені у табл. 2.4.3 та відображені у вигляді графіка.
Таблиця 2.4.3 – Зведені параметри для побудови зовнішньої характеристики
Id, A |
γ0 для =1,7° |
|
Ud, В |
0 |
0 |
1,39 |
64,05 |
0,1 |
0,004 |
1,36 |
62,67 |
0,2 |
0,008 |
1,30 |
59,9 |
0,3 |
0,012 |
1,25 |
57,6 |
Рисунок 6 Зовнішня характеристика випрямляча
Знаходимо значення напруги холостого ходу випрямляча:
В.
Величина струму короткого замикання становить:
;
А.
Величина внутрішнього опору випрямляча складає:
;
Ом.
Знайдемо величину К.К.Д. випрямляча:
,
Де – втрати потужності в трансформаторі з К.К.Д. ;
– втрати потужності у одночасно працюючих діодах: .
Втрати потужності в трансформаторі
;
ВА.
Втрати потужності в діодах
;
ВА.
Тоді
.
Електричну принципову схему розрахованого випрямляча наведено нижче.
Рисунок 7 Схема випрямляча