Трансформатор для питания узлов схем фотоаппаратуры

(однофазный)

Установка, в которой используется назначение.	Sном (ВА)	Vном 1 (В)	Vном2 (В)	J ном1 А	J ном2 А	W1	W2	Фм (Вб)	К
1 вар. Экспонометр для фотовспышек, для питания мостовой схемы	-	220	-	0,1	-	4500	400	-	-
2вар. Реле времени на логических элементах, для питания мостовой схемы.	-	220	10	0,25	-	2200	-	-	-
3вар. Реле времени на логических элементах, для питания мостовой схемы.	-	220	7	0,25	-	-	-	4,5* 10-4	-
4 вар. Реле времени на операционном усилители, для питания мостовой схемы.	-	220	-	0,25	-	2200	160	-	-
5 вар. Бесконтактное реле времени в схеме стабилизационного источника питания.	-	-	30	0,15	-	4400	600	-	-
6 вар. Реле времени на составном транзисторе, для подачи питания на мостовую схему.	-	220	-	2	-	2600	190	-	-
7 вар. Реле времени на логических элементах, для питания мостовой схемы.	55	220	10	-	-	2200	-	-	-
8 вар. Экспонометр для фотовспышек, для питания моста с фотодиодами.	22	220	-	-	-	4500	-	-	11,25
9вар. Бесконтактное реле времени в схеме стабилизационного источника питания.	33	-	30	0,15	-	-	-	-	7,3
10 вар. Экспонометр для фотовспышек, для питания моста с измерительными приборами.	22	-	-	0,1	-	-	-	2,2* 10 -4	16,7

Задача 3.

Вариант 1.

Составить схему однополупериодного выпрямителя, используемого в фотовспышке без накопительного конденсатора, на полупроводниковом диоде Д226Б. Определить допустимую мощность потребителя Pd, если значение выпрямляемого напряжения, подаваемого на неоновую лампу Vd=80 В. Пояснить порядок составления схемы. Начертить и объяснить график выпрямляемого напряжения. Данные взять из таблицы 4.

Вариант 2.

Мостовой выпрямитель питает постоянным током узлы бесконтактного реле времени. Мощность потребителя Pd=300 Вт, выпрямленное напряжение Vd=200 В. Следует выбрать один из трех кремневых сплавных диодов КД202В, КД202И, КД202К, параметры которых даны в таблице 4. Объяснить, на основании чего сделан выбор, начертить схему выпрямителя.

Пояснить, как проходит выпрямленный ток в первый и второй полупериоды по элементам схемы.

Вариант 3.

Составить схему однополупериодного выпрямителя, использовав один из трех диодов Д217, Д226Б, КД202В в схеме бесконтактного реле времени. Мощность потребителя Pd=30 Вт, напряжение потребителя Vd=100 В. Начертить схему выпрямителя, объяснить, на основании чего сделан выбор диода. Кратко описать работу схемы. Данные взять из таблицы 4.

Вариант 4.

В приборе для проверки затворов используется блок питания, одним из основных узлов которого является мостовая схема выпрямителя, собранная на полупроводниковых диодах Д226. Определить допустимую мощность потребителя, если значение выпрямленного напряжения Vd=15 В. Начертить такую схему, описать процесс выпрямления переменного тока. Данные взять из таблицы 4.

Вариант 5.

В электрической схеме блока питания прибора для проверки затворов используется однополупериодный выпрямитель, собранный на диоде Д226Б. Напряжение потребителя Vd=200 В. Определить допустимую мощность потребителя Pd. Составить схему выпрямителя, объяснив порядок составления. Как будет выглядеть схема при той же мощности потребителя в случае замены диода Д226Б на диод Д217? Данные взять из таблицы 4.

Вариант 6.

В цепи размножителей синхроконтакта используется мостовая схема, имеющая следующие данные: рабочее напряжение не менее Vd=300 В, ток нагрузки не менее Jd=0,5 А. Выбрать один из трех видов полупроводниковых диодов: КЦ407А, Д221, Д210, пояснить, на основании чего сделан выбор.

Определить допустимую мощность потребителя. Начертить схему и кратко описать назначение ее элементов. Данные взять из таблицы 4.

Вариант 7.

В схеме однополупроводникового выпрямителя бесконтактного реле времени используется полупроводниковый диод Д226Б. Выпрямитель должен питать потребитель с рабочим напряжением Vd=100 В.. Определить допустимую мощность потребителя. Объяснить порядок составления схемы. Как будет выглядеть схема при той же мощности потребителя в случае замены диода Д226Б на диод Д226А? Данные взять из таблицы 4.

Вариант 8.

Составить схему однополупериодного выпрямителя, используемого в фотовспышке без накопительного конденсатора, имеющую следующие данные: рабочее напряжение не менее Vd=80 В, ток нагрузки не менее Jd=0,3 А, выбрать один из трех типов полупроводниковых диодов: Д226Б, КД202В, Д207. Определить допустимую мощность потребителя. Как измениться допустимая мощность потребителя Pd при замене однополупериодной схемы выпрямителя на двухполупериодную с выводом средней точки трансформатора на тех же диодах, если ток в диоде останется прежним? Данные взять из таблицы 4.

Вариант 9.

В схеме реле времени со стабилизацией экспозиции используется однофазная мостовая схема, собранная на диодах КЦ405А. Мощность потребителя Pd=400 Вт, рабочее напряжение Vd=200 В. Пояснить порядок составления схемы для данного диода. Как будет выглядеть схема при той же мощности потребителя в случае замены диода на Д231Б? Данные взять из таблицы 4.

Вариант 10.

В схеме автоматического переключателя ламп используется мостовая схема выпрямителя, собранная на диодах Д7Ж. Значение выпрямленного напряжения Vd=200 В. Определить допустимую мощность потребителя. Составить схему выпрямителя, объяснить порядок ее составления.

Как будет выглядеть схема двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки трансформатора, собранная на тех же диодах с такой же мощностью потребителя и таким же рабочим напряжением? Данные взять из таблицы 4.

Таблица 3.

Технические данные для полупроводниковых диодов

Тип диода	J доп. А	V обр. В	Тип диода	J доп. А	V обр. В
ДГЖ	0,3	400	Д226Б	0,3	400
Д207	0,1	200	Д231Б	5,0	300
Д210	0,1	500	КД202В	5,0	100
Д217	0,1	800	КД202И	3,5	300
Д221	0,4	400	КД202К	5,0	400
Д226	0,3	400	КЦ405А	1,0	600
Д226А	0,3	300	КЦ407А	0,5	500

Методические указания к решению задания №1.

Так значение напряжения и сила тока в конце зарядки и в начале разрядки, можно считать, что электродвижущая сила и сопротивления батареи аккумуляторов для фотосветиольников в обоих случаях одинаковы.

При зарядке батареи

+ справедлив закон Ома для участка

ц епи с противоэлектродвижущей

силой И

_

J₃

_ +

П ри разрядке справедлив

закон Ома для участка

цепи, являющегося генератором

Jр

Необходимо решить систему

двух уравнений с двумя

неизвестными Е(В) и r(Ом).

Пример. Под конец зарядки батареи аккумулятора для фотосветильника от сети через выпрямитель ток J₃=3А, а напряжение в батареи аккумуляторов было равно И₃= 4,25В. В начале разрядки той же батареи аккумуляторов ток был равен Jр=4А, а напряжение на внешней цепи было равно Ир=3,9В. Определить электродвижущую силу – Е(В) и внутреннее сопротивление батареи аккумуляторов r(Ом).

Дано: J₃=3,0А; U₃=4,25В;

J_р=4,0А; U_р=3,9В;

Определить: Е=? r=?

Р ешение: J₃

J_р

(U₃ - E) Jp = (E - Up) J₃

U₃ Jp – Jp E = E J₃ – Up J₃

U₃ Jp + Up J₃ = E J₃ + Jp E

U₃ Jp + Up J₃ = E (J₃ + Jp)

E =

Вычислить Е : Е =

Найдем r : r =

r =

Методические указания к решению задачи №2.

Для решения задачи требуется знать методику расчета цепей трехфазного тока, а так же два способа соединения обмоток генератора и потребителей трехфазного тока (звездой, треугольником) и их особенности.

При соединение треугольником линейное напряжение равно соответствующему фазному (V_л = V_ф), так как провода линии присоединяются к зажимам этой фазы.

При соединении звездой линейный ток равен фазному (J_л = J_ф), так как провод линии соединен последовательно с фазой генератора. При соединении звездой ламп накаливания, необходим нулевой провод, который поддерживает на лучах звезды напряжение, равными при всех нагрузках (V_ф).

В каждой отдельной фазе действительны соотношения однофазного тока. При симметричной нагрузке мощность трехфазной цепи в три раза больше мощности фазы: Р = 3Р_ф, Q = 3Q_ф, S = 3S_ф. При несимметричной нагрузке ток в нейтральном проводе (соединение звездой) или в линейных проводах (соединение треугольником) определяется из векторных диаграмм.

Пример 1.

Осветительная нагрузка соединена треугольником и присоединена к трехфазной цепи с линейным напряжением V_л = 220 В. Мощность ламп в фазах: Р_ав = 2200 Вт, Р_вс = 3300 Вт, Р_са = 1100 Вт, мощность каждой лампы Р _лампы = 100 Вт.

Определить линейные и фазные точки, число ламп в фазах, ток лампы J _лампы, сопротивление лампы R_л, мощность, потребляемую трехфазной цепью.

А _°

380

В _°

С _°

300

Дано:

V_л = 220 В, Р_ав = 2200 Вт, Р_вс = 3300 Вт, Р_са = 1100 Вт, Р _лампы = 100 Вт.

Определить:

J_АВ; J_ВС; J_СА; Jв; Jс; R_А; N_А; N_ВС; N_СА.

Решение:

1. Определить число ламп в фазах:

N_АВ = Р_АВ/Р_лампы= 2200/100 =22

N_ВС1 = Р_ВС/Р_лампы= 3300/100 =22

N_СА = Р_СА/Р_лампы= 1100/100 =22

2. Определяем фазные токи, используя формулу: J_ф = Р_ф/V_ф, т.к. при соединении треугольником V_ф = V_л = 220В:

J_АВ = Р_АВ/ V_ф = 2200/220 = 10 А

J_ВС = Р_ВС/ V_ф = 3300/220 = 15А

J_СА = Р_СА/ V_ф = 1100/220 = 5 А

3. Определяем ток лампы

J _лампы = Р_лампы/ V_ф = 100/220 = 0,45 А

4. Определяем сопротивление лампы

R_л = V_ф/ J _лампы = 220/0,45 = 489 Ом

5. Определяем мощность трехфазной цепи

Р = Р_АВ + Р_ВС + Р_СА = 2200 + 3300 + 1100 = 6600 Вт

Реактивная мощность Q = 0

Полная мощность S – Р = 6600 В

Для определения линейных токов строим векторную диаграмму.

Выбираем масштаб по току и напряжению: m _J = 5А/см; m_V = 55 В/см

Построение диаграммы начинается с векторов фазных напряжений, расположив их друг относительно друга под углом 120°.

Осветительная нагрузка – активная, поэтому ток в каждой фазе совпадает с соответствующим фазным напряжением.

Длина векторов напряжения и токов: (J_АВ = J_ВС = J_СА = 0).

1 V_АВ =1 V_ВС = 1 V_СА = V_ф/ m_V = 220 В/55 В/см = 4 см

1 J _АВ = J _АВ / m_V = 10 А/55 А/см = 2 см

1 J _ВС= J _ВС / m_V = 15 А/55 А/см = 3 см

1 J _СА = J _СА / m_V = 5 А/55 А/см = 1 см

Определяем линейные токи, используя соотношения:

J _А = J _АВ - J _СА

J _А = J _ВС - J _АВ

J _С = J _СА - J _ВС

UAB

-ICA

IAB

IA

Ic

-IBC

ICA

IBC

UCA IB UBC

-IAB

Измеряя длины векторов токов и пользуясь принятым масштабом, находим значение линейных токов: J _А = 12 А; J _В = 22 А; J _С = 18 А.

Пример 2.

Три активных сопротивления соединены звездой с нейтральным проводом и присоединены к четырехпроводной трехфазной линии с линейным напряжением Vл = 220 В. Определить фазные токи, ток в нулевом проводе, фазные мощности, активную мощность трехфазной цепи, если дано: R_А = 20 Ом, R_В = 10 Ом, R_С = 5 Ом.

R _А

А °

R _В

В °

R _С

С °

N °

Дано:

Vл = 220 В, R_А = 20 Ом, R_С = 5 Ом.

Определить:

J_А; J_В; J_С; J_N; Р_А; Р_В; Р_С; Р_.

Решение:

Так как цепь представляет четырехпроводную систему, в которой нагрузка включена звездой, то

Vф = Vл /√3 = 127 В, т.е.

Определяем фазные (они же линейные) токи по закону Ома

J_ф = Vф/Zф

Так как нагрузка в фазах чисто активная, то Zф = Rф

Получаем:

J_А = Vф/R_А = 127/20 = 6,35 А;

J_С= Vф/R_С = 127/5 = 25,4 А;

J_В= Vф/R_В = 127/10 = 12,7 А;

При чисто активной нагрузке соs J = 1, J = 0. Поэтому мощность фаз определяем по формулам: Р_ф= Vф* J_ф*соs J = Vф* J_ф или Р_ф= J²_ф * R_ф

Р_А = Vф J_А = 127*6,35 = 806,45 Вт

Р_В = Vф J_В = 127*12,7 = 1612,9 Вт

Р_С = Vф J_С = 127*25,4 = 3225,8Вт

Или

Р_А = J²_А * R_А = 6,35₂*20 = 806,45 Вт

Р_В = J²_В * R_В = 12,7²*10 = 1612,9 Вт

Р_С = J²_С * R_С = 25,4²*5 = 3225,8Вт

Мощность всей трехфазной цепи определяется как сумма мощностей трех фаз:

Р = Р_А + Р_В + Р_С = 806,45 + 1612,9 + 3225,8 = 5645,15 Вт.

Для определения тока в нулевом проводе строим векторную диаграмму.

Выписываем значения фазных напряжений и токов

1_VА = 1 _VВ= 1 _VС=127 В/25,4 В/см = 5 см

1 _JА = 6,35 А/6 А/см = 1 см

1 _JВ = 12,7 А/6 А/см = 2,1 см

1 _JС = 25,4 А/6 А/см = 4,2 см

Откладываем векторы фазных напряжений полученной длины под углом 120’ относительно друг друга. В фазе с векторами фазных напряжений активная (J_А= J_В= J_С=0).

Ток в нейтральном проводе определяем как геометрическую сумму фазных токов:

J_N= J_A+ J_B+ J_C, складывая их по правилу многоугольника. Используя масштаб по току, определяем значение J_N:

J_N= 6 А/см * 2,8 см = 16, 8А

UA

IA

IB

IN IB

IC

Uc

UB

Указания к решению задачи 3.

Для решения задачи 3 необходимо знать устройство, принцип действия, зависимость между электрическими величинами однофазных и трехфазных трансформаторов, уметь определять по их паспортным данным технические характеристики.

Основными параметрами трансформатора являются:

S_ном – номинальная мощность, отдаваемая трансформатором при номинальном первичном напряжении.

V_{ном 1} – напряжение, которое должно быть подведено к первичной обмотке трансформатора (на него рассчитана первичная обмотка).

V_{ном 2} – напряжение на вторичной обмотке при холостом ходе и номинальном первичном напряжении.

J _{ном 1} – номинальный первичный и вторичный токи, вычисление по номинальной

J _{ном 2} мощности и номинальным напряжениям.

Для однофазного трансформатора:

J _{ном 1} = S_ном / V_{ном 1}; J _{ном 2} = S_ном / V_{ном 2}

Для трехфазного трансформатора:

J _{ном 1} = S_ном / √3 V_{ном 1}; J _{ном 2} = S_ном / √3 V_{ном 2}

Трансформатор чаще работает с нагрузкой меньше номинальной, поэтому вводят понятие коэффициента нагрузки Кн, который определяется по формуле Кн = S₂ / S_ном.

Рассмотрим решение примера на определение электрических величин однофазного трансформатора.

Примет 1.

Понижающий однофазный трансформатор, работая в номинальном режиме питает лампы накаливания (активная нагрузка cosJ = 1) при напряжении на зажимах вторичной обмотки

V_{ном 2} = 36 В и токе в ней J _{ном 2} = 3 А. Число витков первичной обмотки W₁ = 3170, коэффициент трансформации К = 6,1, частота тока питающего сети f = 50 Гц.

Определить номинальное напряжение первичной обмотки V_{ном 1}. Ток первичной обмотки

J _{ном 1}, номинальную мощность трансформатора S_ном, максимальный магнитный поток трансформатора Фм, число витков вторичной обмотки W₂.

Дано:

V_{ном 2} = 36 В, W₁ = 3170, J _{ном 2} = 3 А, К = 6,1, f = 50 Гц.

Определить:

V_{ном 1}, S_ном, J _{ном 1}, Фм, W₂.

Решение:

1.Номинальное напряжение первичной обмотки

V_{ном 1} = К * V_{ном 2} = 36 * 6,1 = 220 В

2.Номинальная мощность трансформатора

S_ном = V_{ном 2} * J _{ном 2} = 36 * 3 = 108 ВА

3.Номинальный ток первичной обмотки

J _{ном 1} = S_ном/ V_{ном 1}= 108 / 220 = 0,19 А

4.Число витков во вторичной обмотке

W₂ = W₁ / К = 1370/6,1 = 225

5.Максимальный магнитный поток трансформатора определяем из соотношения

Е = 4,44* f* W₁*Фм. Учитывая, что для однофазного трансформатора \Е₁\=\ V_{ном 1}\, получаем:

Фм = V_{ном 1} / 4,44 f W₁

Фм = 220 / 4,44*50*1370 = 2,33*10^-5 Вб

Указания к решению задачи 4.

Задача относится к расчету выпрямителей переменного тока, собранных на полупроводниковых диодах. Решение включает составление схем одно- и двухполупроводникового выпрямителей, а также подбор диодов для таких схем по заданным электрическим параметрам тока, напряжения, мощности. Основными параметрами полупроводникового диода являются допустимый ток J_доп., на который рассчитан данный диод, и обратное напряжение V_обр., которое выдерживает диод без пробоя в непроводящий период. При составлении реальной схемы выпрямителя задаются значением мощности потребителя Pd (Вт), получающего питание от данного выпрямителя, и выпрямленным напряжением Vd (В), при котором работает постоянного тока. Нетрудно определить ток потребителя Jd = Pd / Vd. Сравнивая ток потребителя с допустимым током диода J_доп., выбирают диоды для схем выпрямителя. Для однополупериодного выпрямителя ток через диод равен току потребителя, т.е. надо соблюдать условие: J_доп. ≥ Jd. Для двухполупроводникового и мостовой схем выпрямителя ток через диод равен половине тока потребителя, т.е. следует соблюдать условие: J_доп. ≥ 1/3 Jd.

Напряжение, действующее на диод в непроводящей период V_В, так же зависит от схемы выпрямителя. Для одно- и двухполупериодной схем выводом средней точки трансформатора V_В = π * Vd = 3,14 Vd, для мостовой схемы выпрямления V_В = π * Vd / 2 = 1,57 Vd, для трехфазного выпрямителя V_В =2,1 Vd. При выборе диода должно, следовательно, выполняться условие V_обр. ≥ V_В.

Рассмотрим примеры на составление схем выпрямителей.

Пример 1.

Для питания постоянным током потребителя мощностью Pd = 20 Вт при напряжении Vd = 60 В необходимо собрать схему двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки трансформатора, использовав полупроводниковый диод типа Д207.

Решение:

Выписываем из таблицы 3 параметра параметры диода: J_доп. = 0,3 А, V_обр. = 200 В.

Определяем ток потребителя:

Jd = Pd / Vd = 20 / 60 = 0,33 А

Определяем напряжение, действующее на диод в непроводящие период:

Vd = 3,14 Vd = 3,14 * 60 = 188,4 В.

Проверяем диод по параметрам J_доп. и V_обр.. Для данной схемы диод должен удовлетворять условиям: J_доп. > 0,5 Jd и V_обр. > Vd. В данном случае первое условие не соблюдается, так как 188,4 < 200. Составляем схему выпрямителя. Чтобы выполнялось условие J_доп. > 0,5 Jd, необходимо два диода соединить параллельно, тогда

J_доп. = 0,1*2 = 0,2 > 0,167 А.

Полная схема выпрямителя имеет вид:

~

Пример 2.

Для составления схемы трехфазного выпрямителя на трех диодах заданы диоды КД202И. Выпрямитель должен питать потребитель и пояснить порядок составления схемы выпрямителя.

Решение:

Выписываем из таблицы 3 параметры диода J_доп. = 3,5 А, V_обр. = 300 В.

Определяем допустимую мощность потребителя. Для трехфазного выпрямителя

J_доп. ≥ 1/3 Jd, т.е. Pd = 3 Vd J_доп.

Pd = 3*150*3,5 = 1575 Вт.

Следовательно, для данного выпрямителя Pd ≥ 1575 Вт.

Определяем напряжение, действующее на диод по условию V_обр. > V_В. В данном случае это условие не соблюдается, так как 300 < 315 В. Что бы условие соблюдалось, необходимо в каждом плече два диода соединить последовательно, тогда V_обр. = 300*2 = 600; 600 > 315 В.

Схема выпрямителя имеет вид:

А

В

С

R_H