Курсов проект по токозахранващи устройства



Дата05.02.2018
Размер135.7 Kb.





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 Ueт = 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 UCemax = 40 V; входна съпротивление при емитерен ток 50mA - h11E = 6000; максимална мощност PCmax=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





  1. 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.




  1. Избор на типът транзистори:

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


UCEmax = 60 V, UCEsat = 1,1 V

ICЕmax = 15 A, ICBO = 1 mA

PCmax = 117 W, при температура  25 C

h21E = 15, tjmax = 200 C

Изчислява се максималния базовия ток на транзистора T1:



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


UCEmax = 45 V, UCEsat = 0,7 V

ICmax = 1 A, ICBO = 100 nA

PCmax = 8 W, при температура  25 C

h21E = 50

Изчислява се максималния базовия ток на транзистора T2:





  1. Изчисляване на входното напрежение:













  1. Изчислява се тока на късо съединение:





  1. Изчислява се съпротивлението на резистора Rш:



  1. Изчислява се мощността, отделена от Rш:



  1. Избираме тока през делителя R6-R7 да е равен на : IR6= IR7=20mA

  2. Изчислява се напрежението върху резистора R6:



  1. Изчислява се съпротивлението на резистора R6:

Избираме стандартна стойност за тример-потенциометър от 82Ω.




  1. Изчислява се съпротивлението на резистора R7:

Избираме стандартна стойност за резистора от 1.2kΩ.



  1. Избираме тока през делителя R4-R5 да е равен на : IR4= IR5=1mA

  2. Изчислява се съпротивлението на резистора R5:

Избираме стандартна стойност за резистора от 16.9kΩ.



  1. Избираме стойност за резистора R4=16.9kΩ

  2. Избираме тока през делителя R8-R9-R10:



  1. Изчислява се съпротивлението на резистора R10:



  1. Изчислява се съпротивлението на резистора R9:

Избираме стандартна стойност за резистора от 2.2kΩ.



  1. Изчислява се съпротивлението на резистора R8:

Избираме стандартна стойност за резистора от 1kΩ.



  1. Изчислява се съпротивлението на резистора R1:



  1. Изчислява се съпротивлението на резистора R2:



  1. Изчислява се средния коефициент на предаване на входния делител:



  1. Изчислява се коефициентът на стабилизация на стабилизатора:




  1. Изчислява вътрешното съпротивление на стабилизатора:



  1. Изчислява се съпротивлението на резистора R3:



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

Избирам стандартна стойност за кондензатор



  1. Кондензатора С1 се избира с капацитет С1=1000рF.




  1. 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:






  1. Проектиране на токоизправител с капацитивен товар:

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




Uo = 31 V

Ui = 230

f = 50 Hz

Io = 1 A

kП = 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 UОБР:


Ж) Изчисляване на коефициента на трансформация на трансформатора kТР:

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 I2max:


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: и .


  1. 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 PИ:


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

В) Избирам максималната магнитна индукция Bmax = 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 kЗ:

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 lСР1:

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 lСР2:

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 SМАК:

- 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-SОХЛ.:

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





  1. Токозахранващи устройства – Н. Стефанов, изд. “Техника”, София 2002

  2. Ръкодоство за проектиране на токозахранващи устройства – Н. Стефанов, София

  3. Ръководство за проектиране по промишлена електроника: доц. Г. Г. Кръстев, доц. Р.Д. Киров, инж. П. Б. Маракин, държавно издателство “Техника” , София 1988

  4. Транзистори и диоди – Атанас Шишков, изд. “Техника”, София 1991





Поделитесь с Вашими друзьями:




База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2020
отнасят до администрацията

    Начална страница