ЭПУ

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Контрольная работа №1

по дисциплине

«ЭПУ»

студента 3-го курса ФЗВиДО

Вариант 34

Минск 2009

Порядковый номер по журналу - 5

Вариант 34.

Структура расчета ВИП:

1. Расчет выпрямителя

2. Расчет стабилизатора

1. Расчет выпрямителя, работающего на активно-инуктивную нагрузку

   1. Исходные данные:

Вариант	U0,В	I0,А	I0мин,А	P0= U0* I0, Вт	U1,В	fc, Гц	λмин	λмакс	m	Тип сети
5	18	1	0,1	18	220	50	0,1	0,1	2	Однофазная

При расчете выпрямителя исходными данными являются:

• минимальное выпрямительное напряжение U₀;

• максимальный и минимальный токи нагрузки I₀, I_0мин;

• мощность Р₀=I₀*U₀;

• номинальное напряжение сети U₁;

• частота сети питания f_c;

• относительные отклонения напряжения сети λ_мин, λ_макс

2. Выбираем однофазную мостовую схему выпрямления (работает при любом виде нагрузки)

Рис 1.1Схема мостовой типа

3. Определяем параметры вентилей

Выбор вентилей:

Д242Б с параметрами: I_{пр.ср.мах}=5 А, U_{обр.мах}=100В, U_{обр. ср}=1,5В, I_обр..=3мА

При выборе вентилей необходимо чтобы величина обратного напряжения U_обр, приложенная к вентилю, была меньше максимального обратного напряжения для выбранного типа вентиля U_{обр.макс}. Ток I_пр.ср. должен быть меньше тока I_{пр.ср. макс}, а ток I_пр<1,57 I_{пр.ср. макс.}

4. Определяем активное сопротивление r_тр и индуктивность рассеяния L_s обмоток трансформатора

Из графика 1 находим: J=3,7 Ф/мм² , B=1,18Тл, μ=0,83

Рис 1.2. Ориентировочные зависимости от полной мощности трансформатора:

а – максимального значения магнитной индукции; б – плотности тока в обмотке; в – КПД

Определяем

где j – плотность тока в обмотках трансформатора, А/ мм2;

В – амплитуда магнитной индукции, Тл.

5. Определяем напряжение холостого хода выпрямителя U_0x.x:

где ; N – число вентилей, включенных последовательно.

6. По величинам U_0x.x, I₀, P₀ из табл.П.3.5. и П.3.6[1]. определяем параметры трансформатора U_2­=E₂= 1,11*=26,17 В,

I₂=0,707*I₀ =0,707 А,

I₁=I₀*U₂/U₁=0,12 А,

S₂=1,57*P₀=28,26 В*А,

S₁=1,11*P₀=19,98 В*А,

S_тр=(S₁+S₂)/2=24,12 В*А

Исходными данными для расчета трансформатора являются U_1­=E₁– номинальное напряжение сети; U_2­=E₂ - напряжение вторичной обмотки трансформатора при холостом ходе;I_2, I₁ - действующие значение токов вторичной и первичной обмоток и S_тр - габаритная мощность трансформатора.

7. Определяем напряжение холостого хода выпрямителя при максимальном напряжении сети :

Уточняем <100 В

Вывод: вентиль по обратному напряжению подобран правильно.

8. Определяем напряжение на выходе выпрямителя при минимальном напряжении сети U_{0 мин}=U₀(1+a_мин)=16,2 В. U_{0 мах}=U₀(1+a_мах)=19,8

Из табл. П.3.5, П.3.6[1] определяем частоту основной гармоники выпрямленного напряжения f_п и коэффициент пульсации k_п1:

,

k_р=0,67

Рис 1.3. Зависимость коэффициента пульсаций от угла γ

Из выражения , =5˚58’определяем угол перекрытия фаз, из рис.1.3[1] уточняем величину k_р=0,67

9. Определяем внутреннее сопротивление выпрямителя при изменении тока нагрузки от максимального значения до нуля:

Коэффициент полезного действия выпрямителя определяем по формуле:

Потери мощности в трансформаторе

где определяется из рис. 1.2. по величине . Величина уточняется после расчета трансформатора.

Потери мощности в вентилях:

где N – общее число вентилей.

2. Расчет стабилизатора

   1. Исходные данные:

Вариант	Uвых м1,В			мВ/	Кст
5	25	5	50		>70

• величина выходного напряжения U_вых=25В при полном напряжении на входе, равном U₁ =220В;

• частота сети f_с=50Гц;

• α_макс; α_мин=0,1;

• минимальный ток нагрузки I_{н мин} и максимальный ток нагрузки I_{н макс}-3 и 4 мА;

• коэффициент стабилизации К_ст;

• входное дифференциальное сопротивление r_i=50 Ом;

• диапазон температур окружающей среды Θ_{окр мин} , Θ_{окр макс};

• максимально допустимые температуры нестабильности выходного напряжения γ диапазоне рабочих температур;

• допустимая амплитуда выходного напряжения U_{вых m1}.

2. Выбираем стабилитрон типа 2С524А по U_вых из приложения П4[2]. Его параметры r_ст=50 Ом, α_ст1=+0,1 %/. Ток стабилизации 1…7мА; U_{ст1 мин}=22,8 В;U_{ст1макс}=27,9 В. Проверяем: α=0,1 γ/10U_ст=0,016

Рис 2.1. Схема компенсационного стабилизатора

3. Уточняем значение выходного напряжения стабилизатора

4. Определяем максимальное значение коэффициента стабилизации K_{ст макс}

где:

I_{н мин}, I_{н макс -} минимальный ток нагрузки и максимальный ток нагрузки. Принимаем 3 и 4 мА;

К_ст - коэффициент стабилизации;

r_i - входное дифференциальное сопротивление;

,- относительное отклонение напряжения сети в сторону понижения (увеличения). Принимаем = 0,1

Убеждаемся, что =91,26> К_ст=70

5. Выбираем относительную амплитуду переменной составляющей входного напряжения ( равна коэффициенту пульсации на входе стабилизатора). Принимаем =0,03.

6. Определяем номинальное, максимальное, минимальное значения входного напряжения стабилизатора:

7. Вычисляем сопротивление резистора R_огр из выражения

Выбираем R_огр=18 кОм

8. Определяем максимальное значение и уточняем минимальное значение токов через стабилитрон:

Это значение меньше предельного тока стабилитрона.

9. Определяем максимальную мощность, рассеиваемую стабилитроном,

Эта мощность, не превышает максимальной мощности стабилизатора.

10. Находим переменную составляющую выходного напряжения и внутреннее сопротивление стабилизатора:

r_i=- r_ст1=50 Ом_, где - относительная пульсация на входе стабилизатора;

-коэффициент сглаживания пульсации, приблизительно равный К_ст

11. Определяем номинальный КПД стабилизатора:

12. Определим максимальный ток, потребляемый стабилизатором от выпрямителя:

13. Исходные данные для расчета выпрямителя и стабилизатора:

Напряжение и частота тока сети U₁=220В; f_c=50Гц;

Относительные допуски на изменение напряжения сети ,=0,1;

Номинальное напряжение выпрямителя =137,8;

Относительная пульсация на выходе выпрямителя =0,03;

Максимальный ток, потребляемый стабилизатором от выпрямителя =7,15*10^-3А;

3. Используемая литература:

1. В. В. Климович. Электропитание систем телекоммуникаций. Мн. : БГУИР, 2006.

2. В.Е. Китаев, А.А. Бокуняев, М.Ф. Колканов. Расчет источников электропитания устройств связи. М.:Радио и связь, 1993.

5