Курсов проект по токозахранващи устройства

Изтегляне 135.7 Kb.

Дата	05.02.2018
Размер	135.7 Kb.
	#55236

Технически университет – София

КУРСОВ ПРОЕКТ

ПО

ТОКОЗАХРАНВАЩИ УСТРОЙСТВА

Изработил: Ръководител:

Георги Любомиров Лазаров доц. д-р инж.П.Карамански

факултет: ФЕТТ

специалност: Електроника

курс: III , група 62

фак.№: 101205128
София, 2008г.

I. Обяснителна записка

Действието на основните градивни елементи на всички устройства и апаратури /радиоелектронни, съобщителни, изчислителни и др./ е свързано с консумацията на електрическа енергия със строго определени параметри. Ето защо, за да се осигури нормална работа на тези устройства е необходимо още при тяхното проектиране да се предвиждат начинът и системата за токозахранването им. Обща структурна схема на едно токозахранващо устройство е показана на фиг.1. Основните елементите от нея са:

Трансформатор – преобразува напрежението от електрическата мрежа в променливо напрежение с друга големина, подходяща за захранване на съответния консуматор;

Филтър – преобразува променливото напрежение в пулсиращо (съставена най-често от един или повече изправителни елементи – полупроводникови диоди);

Стабилизатор – поддържа стойността на изходното напрежение относително постоянна във времето.

Във всички токозахранващи устройства посоката на енергията е от източника към консуматора, а при проектирането им, изходни данни са информацията за консуматора и електрическата мрежа, затова проектирането се извършва в обратна последователност – от консуматора към мрежата.

За разработването на настоящото токозахранващо устройство, като стабилизатор на напрежение е използвана интегралната схема А 723, която съдържа вграден източник на еталонно (опорно) напрежение, диференциален усилвател, регулиращ транзистор и транзистор за защита от свръх ток.

На фиг.2 е показана блоковата схема на ИС А 723. Транзисторът Т₁₆ служи за токова защита, при свързване такова, че при повишаване на тока над допустима стойност се насища и съединява базата на Т₁₄ с емитера на Т₁₅. В резултат на това Т₁₄ и Т₁₅ се запушват.

Вътрешните вериги на схемата се захранват през изводите 12(+) и 7(-) с напрежение от 8 до 40 V. На извод 6 е изведен източник на еталонно напрежение U_e_т = 7,1 V. Максималният ток, който може да се консумира от изхода на еталонния източник е 15 mA. Усилвателят е диференциален, на изход 5 е изведен неинвертиращия му вход, а на извод 4 – инвертиращия му вход и е с коефициент на усилване _ДУ = 2000. Транзисторът Т₁₅ е изходен, като колекторът и емитерът му са изведени на отделни изводи, което позволява универсално при-ложение на схемата. Интегралната схема има следните параметри: максимален колекторен ток I=150mA; максимално напрежение колектор-емитер U_Cemax = 40 V; входна съпротивление при емитерен ток 50mA - h_11E = 6000; максимална мощност P_Cmax=500mW. На извод 9 е изведен анодът на стабилитрона за 6,2 V, чийто катод е свързан с емитера на транзистора Т₁₅. Максималната топлинна мощност за цялата схема е 800 mW.

Фиг.2

С интегрална схема А 723 могат да се реализират различни видове стабилизатори на напрежение, които обхващат практически целия диапазон на захранващите токоизточници в електрониката.

II. Изчислителна част

Изчислява се необходимият статичен коефициент на усилване по ток на регулиращият транзистор за постигане на изходен ток на интегралната схема , :

Полученият коефициент на усилване е много голям и за получаването му ще е нужен съставен транзистор като регулиращ елемент.

Избор на типът транзистори:

А) Избирам транзистор Т₁ тип NPN 2N3055 със следните параметри:

U_CEmax = 60 V, U_CEsat = 1,1 V

I_C_Е_max = 15 A, I_CBO = 1 mA

P_Cmax = 117 W, при температура  25 C

h_21E = 15, t_jmax = 200 C

Изчислява се максималния базовия ток на транзистора T₁:

Б) Избирам транзистор Т₂ тип PNP 2T9136 със следните параметри:

U_CEmax = 45 V, U_CEsat = 0,7 V

I_Cmax = 1 A, I_CBO = 100 nA

P_Cmax = 8 W, при температура  25 C

h_21E = 50

Изчислява се максималния базовия ток на транзистора T₂:

Изчисляване на входното напрежение:

Изчислява се тока на късо съединение:

Изчислява се съпротивлението на резистора R_ш:

Изчислява се мощността, отделена от R_ш:

Избираме тока през делителя R₆-R₇ да е равен на : I_R6= I_R7=20mA
Изчислява се напрежението върху резистора R₆:

Изчислява се съпротивлението на резистора R₆:

Избираме стандартна стойност за тример-потенциометър от 82Ω.

Изчислява се съпротивлението на резистора R₇:

Избираме стандартна стойност за резистора от 1.2kΩ.

Избираме тока през делителя R₄-R₅ да е равен на : I_R4= I_R5=1mA
Изчислява се съпротивлението на резистора R₅:

Избираме стандартна стойност за резистора от 16.9kΩ.

Избираме стойност за резистора R₄=16.9kΩ
Избираме тока през делителя R₈-R₉-R₁₀:

Изчислява се съпротивлението на резистора R₁₀:

Изчислява се съпротивлението на резистора R₉:

Избираме стандартна стойност за резистора от 2.2kΩ.

Изчислява се съпротивлението на резистора R₈:

Избираме стандартна стойност за резистора от 1kΩ.

Изчислява се съпротивлението на резистора R₁:

Изчислява се съпротивлението на резистора R₂:

Изчислява се средния коефициент на предаване на входния делител:

Изчислява се коефициентът на стабилизация на стабилизатора:

Изчислява вътрешното съпротивление на стабилизатора:

Изчислява се съпротивлението на резистора R₃:

Изчислява се капацитетът на кондензатора С₂ за работната честота f=2kHz:

Избирам стандартна стойност за кондензатор

Кондензатора С₁ се избира с капацитет С₁=1000рF.

Проектиране на охлаждащия радиатор:

А) Определяне на топлинното съпротивление преход – радиатор:

Б) Определяне на топлинното съпротивление на радиатора:

В) Изчислява се активната площ на радиатора:

Проектиране на токоизправител с капацитивен товар:

След направените изчисления за стабилизатора се получават следните данни за проектиране на токоизправителя:

U_o = 31 V

U_i = 230

f = 50 Hz

I_o = 1 A

k_П = 0,2 %

А) Изчисляване на вътрешното съпротивление на токоизправителя r:

Изчисленията се правят, като се взема предвид че коефициента на полезно действие  трябва да е в границите на 80-90 %. Избирам к.п.д. =85 %.

Б) Изчислява се параметъра А:

, където p е броят на фазите. Проектирания токоизправител е еднофазен мостов, затова р=2.
В) Определяне на ъгъла на отсечка  :

След като е известен параметърът А,  се определя от графиката на фиг.1.

 Фиг.1
Г) Изчисляване на параметърът B:

Д) Изчисляване на ефективната стойност на напрежението на вторичната намотка на трансформатора Е₂:

Е) Изчисляване на максималното обратно напрежение върху вентилите U_ОБР:

Ж) Изчисляване на коефициента на трансформация на трансформатора k_ТР:

З) Отчитане на параметъра F:

Този параметър е функция на ъгъла на отсечка на тока, т.е. на А - и може да се отчете по графиката от фиг.2.

 Фиг.2

И) Изчисляване на амплитудата на тока през вентила и през вторичната намотка на трансформатора I_2max:

К) Отчитане на параметъра D:

Този параметър е функция на ъгъла на отсечка на тока, и може да се отчете от графиката от фиг.3.

 Фиг.3

Л) Изчисляване на ефективната стойност на тока през вторичната намотка на трансформатора I₂:

М) Изчисляване на ефективната стойност на тока през първичната намотка на трансформатора I₁:

Н) Отчитане на параметъра H:

Този параметър е функция на ъгъла на отсечка на тока, и може да се отчете от графиката от фиг.4.

 Фиг.4

О) Изчисляване на капацитета на кондензаторa С₁:

Избирам стандартна стойност за кондензатор

П) Избор на диодите за токоизправителя D₁-D₄:
Избирам диоди КД2018А , Si, BG с:

Проектиране на мрежов трансформатор:

За изчислението му се използват следните изходни данни и размерите от фиг.5.

фиг.5

U₂ = 34 V

I₂ = 1.48 A

U₁ = 230 V

I₁ = 0,217 A

t = 55C

А) Определяне на изчислителната мощност на трансформатора P_И:

Б) Избирам Ш-образен магнитопровод(броневи тип).

В) Избирам максималната магнитна индукция B_max = 1,2 Т.

Г) Определя се сечението на магнитопровода:

Д) Изчислява се минималната и максималната широчина на ламелите на магнитопровода:

При избора на стандартен пакет ламели се взема под внимание факта, че пространството не се използва максимално и избрания пакет ламели трябва да се умножи с коефициент на запълване, чрез който се отразява това. Избирам стойност 0,88. Използвам пакет ламели Ш 30х45 с ширина на сърцевината 3 см, дебелина на пакета 4,5 см, реална площ на сърцевината 13,5 см². Размери на прозореца 1,5х4,5см, , обща височина – 7,5 см.

Е) Изчисляване броя на навивките w:

- За първичната намотка:

- За вторичната намотка:

, но за компенсиране пада на напрежение в намотките на вторичната страна, навивките се увеличават с 10 %, следователно

.

Ж) Изчисляване на тока през първичната намотка:

Тук мощността на първичната намотка е увеличена с 10% спрямо изчислената мощност на трансформатора поради наличието на загуби в него.
З) Токът през вторичната намотка е зададен и не се изчислява:

И) Изчисляваме диаметъра на проводниците без изолация при избрана плътност на тока σ = 2,5 А/mm².

- За първичната намотка:

Избирам стандартна стойност за диаметъра на проводника на първичната намотка .

Действителната стойност на плътността за първичната намотка е .
- За вторичната намотка:

Избирам стандартна стойност за диаметъра на проводника на първичната намотка .

Действителната стойност на плътността за първичната намотка е .
К) Изчислява се общото сечение на проводниците в намотките:

Л) Изчисляване на коефициента на запълване на прозореца на магнитопровода k_З:

Коефициента на запълване трябва да е в границите на 0,30,35 за намотка от кръгъл проводник с емайлова изолация:

Тази стойност е допустима, следователно избраният магнитопровод е подходящ.
М) Изчисляване на масата на медта в трансформатора:

изчисляване на l_СР1:

минимална дължина на проводника /най-вътрешен/:

брой навивки на един ред:

брой редове с навивки:

ширина на редовете с навивки:

максимална дължина на проводника /най-вътрешен/:

изчисляване на l_СР2:

минимална дължина на проводника /най-външен/:

брой навивки на един ред:

брой редове с навивки:

ширина на редовете с навивки:

максимална дължина на проводника /най-вътрешен/:

Н) Изчисляване на загубите в медта:

О) Изчисляване на масата на магнитопровода:

- обем на стоманата

П) Изчисляване на загубите в магнитопровода:

Р) Изчисляване на коефициента на полезно действие на трансформатора:

С) Изчисляване на охлаждането на магнитопровода:

- Изчисляване на охлаждащата повърхност на магнитопровода – отпред:

- Изчисляване на охлаждащата повърхност на магнитопровода - встрани:

- Изчисляване на охлаждащата повърхност на долната част:

Т) Изчисляване на охлаждащата повърхност на макарата S_МАК:

- Изчисления за откритата част - лицева и задна:

- Изчисления за откритата част - дясна и лява:

- Изчисления за откритата част - горна и долна:

У) Изчисляване на охлаждането на целия трансформатор по геометрични размери-S_ОХЛ.:

Ф) Изчисляване на температурата на повърхността на трансформатора t:

, което е по-малко от зададената температура 55С

III. Графична част

Печатна платка
Страна спойки:слой 1

Страна спойки:слой 2

Страна елементи:

Използвана литература

Токозахранващи устройства – Н. Стефанов, изд. “Техника”, София 2002
Ръкодоство за проектиране на токозахранващи устройства – Н. Стефанов, София
Ръководство за проектиране по промишлена електроника: доц. Г. Г. Кръстев, доц. Р.Д. Киров, инж. П. Б. Маракин, държавно издателство “Техника” , София 1988
Транзистори и диоди – Атанас Шишков, изд. “Техника”, София 1991

Каталог: Home -> Emo -> СЕМЕСТЪР%205 -> ТЗУ -> курсова
курсова -> Означение в схемата Наименование и означение
курсова -> Стабилизатор на постоянно напрежение
СЕМЕСТЪР%205 -> Курсова задача по Цифрова схемотехника Тема: Динамична индикация Изходни данни: Брой разряди 7 Индикатори с общ анод Проектирал: Ръководител
СЕМЕСТЪР%205 -> Задачи по ие за изпита
СЕМЕСТЪР%205 -> 5 Емитерно-свързана логика
курсова -> Стабилизатор на постоянно напрежение

Изтегляне 135.7 Kb.

Сподели с приятели: