Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство связи

Северо-Кавказский филиал ордена Трудового Красного Знамени

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

Кафедра инфокоммуникационных технологий и систем связи

Контрольная работа

по дисциплине: Электропитание устройств и систем телекоммуникаций

Студент: Цупко С.А.

Направление 11.03.02____

Группа _КС-31_ Курс _3_

Шифр ст. билета _ 17215_

Вариант ______15

Дата «15» марта 2019г._

Ростов-на-Дону 2019 г



Задача №1

электропитание аккумуляторный батарея конвертер

Задача №1 предусматривает расчет и выбор оборудования ЭПУ, выполненной либо по буферной системе электропитания с вольтдобавочными конверторами, либо по буферной (модульной) системе электропитания без каких-либо устройств регулирования в цепи постоянного тока. Выбор системы электропитания осуществляется исходя из допустимых пределов изменения напряжения на зажимах аппаратуры (U_Н.МИН … U_Н.МАКС ), указанных в исходных данных. В исходных данных также приводится значение мощности, потребляемой технологическим оборудованием в аварийном режиме работы ЭПУ (Р_Н ) и падение напряжения в токораспределительной сети ТРС постоянного тока (U _ТРС ).

Для расчета и выбора оборудования ЭПУ, выполненной по одной из систем электропитания, необходимо также знать длительность аварийного режима работы ЭПУ t_АВ (время питания аппаратуры от одной группы аккумуляторной батареи) и минимальное значение температуры в помещении , где устанавливаются аккумуляторы, t_ОКР . Значения t_АВ и t_ОКР приведены в исходных данных.

Исходные данные :

U_Н.МИН … U_Н.МАКС = (40…54) В ; Р_Н = 6,0 кВт ; U _ТРС = 0,8 В ; t_АВ = 1,0 час;

t_ОКР =20є С.

Решение.

1.1.Выбор системы электропитания и определение числа элементов аккумуляторной батареи.

1.1.1.Определяем необходимое число элементов в каждой группе аккумуляторной батареи, обеспечивающее питание аппаратуры в аварийном режиме работы ЭПУ :

n_МИН = (U_Н.МИН + U _ТРС )/ U _К.Р , (1)

где U_Н.МИН - минимально допустимое значение напряжения на выходных зажимах оборудования ;

U _К.Р - допустимое напряжение в конце разряда для одного элемента, определяемой из [1] .

U _ТРС - падение напряжения в ТРС.

Подставляя числовые значения, получаем : n_МИН = (40 + 0,8 )/ 1,75 =24.

1.1.2.Определяем максимальное значение напряжения на зажимах аккумуляторной батареи при ее заряде в послеаварийном режиме работы ЭПУ:

U_{АБ.МАКС} = 2,35 · n , [В] (2)

Подставляя числовые значения, получаем : U_{АБ.МАКС} = 2,35 · 24 = 56,4 (В).

Так как полученное значение U_{АБ.МАКС} = 56,4 В оказалось больше максимально допустимого значения напряжения на выходных зажимах оборудования U_Н.МАКС = 54 В, то ЭПУ должна быть выполнена по буферной системе с вольтдобавочными конверторами. Выбираем конверторы типа КУВ 12/100-2. Для этой системы электропитания число элементов в каждой группе АБ может быть выбрано исходя из условия выполнения неравенств:

n ? U_Н.МАКС / 2,35 ; n ? (U_Н.МИН + U _ТРС +2)/ U_С , (3)

где U_С = 2,23 В - значение напряжения содержания для кислотного аккумулятора закрытого типа при температуре электролита, равный 20є С.

Подставляя числовые значения, получаем : n ? 54/2,35 = 22,9 , n ? (40+0,8+2)/2,23=19,2

Принимаем n = 20.

1.2.Расчет и выбор емкости аккумуляторной батареи.

1.2.1.Определяем номинальное значение напряжение на зажимах АБ (напряжение содержания U_АБ.НОМ ) для нормального режима работы ЭПУ:

U_АБ.НОМ = 2,23· n , [В] (4)

Подставляя числовые значения, получаем : U_АБ.НОМ = 2,23·20 = 44,6 (В).

Для ЭПУ с ВДК напряжение на выходе ЭПУ в нормальном режиме работы будет меньше U_АБ.НОМ на величину падения напряжения на обходном диоде, равном 0,7 В:

U_АБ.НОМ - 0,7 = 44,6- 0,7 = 43,9 (В).

Для этого они обычно настраиваются на стабилизацию напряжения на выходе ЭПУ в аварийном режиме на уровне : U_{ЭПУ АВ} =( U_АБ.НОМ - 2) = 44,6 - 2 = 42,6 В.

1.2.2.Определяем максимальное значение напряжения на зажимах АБ в конце первой ступени заряда U_{АБ МАКС} :

U_{АБ МАКС} = 2,35· n , [В] (5)

Подставляя числовые значения, получаем : U_{АБ МАКС} = 2,35· 20 = 47 (В).

1.2.3.Для ЭПУ с ВДК определяем среднее значение мощности Р_{ВХ ВДК СР} , потребляемой ВДК от разряжающейся АБ:

Р_{ВХ ВДК СР} = 0,5· Р_Н · ( 2· U_{ЭПУ АВ} - n· (U_Р.Н. - U _К.Р. ))/ U_{ЭПУ АВ} · з_ВДК [ Вт] , (6)

где Р_Н - мощность, потребляемая технологическим оборудованием в аварийном режиме работы ЭПУ, заданная в исходных данных;

U_Р.Н. - начальное напряжение разряда аккумулятора. В расчетах следует принять U_Р.Н. = 2,0 В;

з_ВДК - коэффициент полезного действия ВДК, определяемый из [1].

Подставляя числовые значения, получаем:

Р_{ВХ ВДК СР} = 0,5· 6000 · ( 2· 42,6 - 20· (2_. - 1,7₅ ))/ 42,6 · 0,7 =8068,4 (Вт).

1.2.4.Определяем мощность, отдаваемую аккумуляторной батареей (одной группой) во время ее разряда Р_АВ , с учетом требуемого температурного коэффициента увеличения емкости:

Р_АВ = (1 +0,008(20 - t_ОКР )) (Р_Н +Р_{ВХ ВДК СР} ) [Вт]. (7)

Подставляя числовые значения, получаем:

Р_АВ = (1 +0,008(20 - 20)) (6000 +8068,4 ) =14068,4 (Вт).

1.2.5.Определяем мощность, отдаваемую одним элементом (аккумулятором) Р_ЭЛ при разряде :

Р_ЭЛ = Р_АВ / n , [Вт] (8)

Подставляя числовые значения, получаем: Р_ЭЛ = 14068,4 / 20= 703,42 , (Вт).

1.2.6. Из [1] по данным разряда аккумуляторов постоянной мощностью до U_К.Р. определяем требуемую емкость аккумулятора, обеспечивающую расчетное значение Р_ЭЛ , при заданном конечном напряжении разряда U_К.Р. и длительности разряда t_АВ = t_РАЗ . Нашим условиям удовлетворяет аккумулятор типа 100PzS1000. Его номинальная емкость С_НОМ = 1000 А·ч.

1.3. Расчет и выбор выпрямительных устройств.

1.3.1.Определяем суммарный выходной ток рабочих выпрямителей I_ВЫП в нормальном режиме работы ЭПУ :

I_ВЫП = Р_Н /( U_{АБ НОМ} ) + I_{АБ СОД} [А], (9)

где Р_Н - максимальная мощность, потребляемая аппаратурой ;

I_{АБ СОД} =2 · (1· 10^-3 )· С_НОМ - ток содержания обеих групп аккумуляторной батареи.

Подставляя числовые значения, получаем :

I_{АБ СОД} =2 · (1· 10^-3 )· 1000 = 2,0 (А) ; I_ВЫП = 6000 /44,6 + 2,0 = 136,53 (А).

1.3.2. Задаемся величиной зарядного тока аккумуляторной батареи I_{АБ ЗАР} в послеаварийном режиме работы ЭПУ: I_{АБ ЗАР} = 2·(0,2…0,25)·С_НОМ [А] . (10)

Подставляя числовые значения, получаем :

I_{АБ ЗАР} = 2·(0,2…0,25)·1000 = (400…500) (А). Принимаем I_{АБ ЗАР} =450 А.

1.3.3. Производим выбор типа и числа выпрямителей n_ВУ в ЭПУ .

Выбираем современные выпрямительные устройства с бестрансформаторным входом типа ВБВ-48/60, использующие импульсный способ преобразования энергии на высокой частоте.

Минимальное число выпрямителей типа ВБВ без резервирования в этом случае должно быть не менее:

N ? (I _ВЫП + I _{АБ ЗАР} )/ I_НОМ , (11)

где I_НОМ ,А - номинальный ток одного выпрямительного устройства.

N ? (136,53 + 450) / 60 = 9,8 . Принимаем N = 10.

Число резервных выпрямителей ВБВ N_РЕЗ должно быть выбрано исходя из условия выполнения ниже записанного неравенства :

5/4 ? ((N + N_РЕЗ )/ N ) ? 3/2 (12)

При N_РЕЗ = 3 получаем : 5/4 = 1,25 < ((10+3/10) = 1,3 > 3/2 = 1,5 - неравенство выполняется.

1.4. Определение числа вольтдобавочных конвертеров в ЭПУ.

1.4.1. Определяем минимальное количество ВДК n_{ВДК МИН} , из условия обеспечения питания аппаратуры в аварийном режиме работы ЭПУ:

n_{ВДК МИН} ? Р_Н /( U_{АБ НОМ} · I_{ВДК НОМ} ) , (13)

где I_{ВДК НОМ} - номинальный ток одного ВДК.

Подставляя числовые значения, получаем : n_{ВДК МИН} ? 6000 /( 100 · 44,6) = 1,3.

Принимаем n_{ВДК МИН} = 2.

1.4.2. Определяем общее количество ВДК n_ВДК с учетом их резервирования исходя из условия выполнения неравенства :

n_ВДК / n_{ВДК МИН} ? 5/4. (14)

При n_ВДК = 3 получаем : 3/2 = 1,5 > 5/4 =1,25 - неравенство выполняется.

1.5. Определение числа обходных диодов.

Для повышения надежности подачи электрической энергии к технологическому оборудованию в ЭПУ с ВДК параллельно выходу ВДК устанавливаются так называемые обходные диоды ОД. В качестве ОД применяются мощные низкочастотные диоды, например типа Д-143-1000-4-1.55, устанавливаемые на радиаторы охлаждения. Каждый такой прибор способен обеспечить ток в 250 А.

Требуемое количество диодов n_ОД определяется следующим выражением :

n_ОД ? Р_Н /( U_{АБ НОМ} -0,7) )/ 250 . (15)

Подставляя числовые значения, получаем : n_ОД ? 6000 /( 44,6 -0,7) )/ 250 = 0,55 .

Принимаем n_ОД = 1.

1.6.Структурная схема ЭПУ.

В соответствии с выбранной системой электропитания начертим структурную схему ЭПУ, отразив на ней : количество выпрямительных устройств, их тип и подключение к сети переменного тока и к аккумуляторной батареи ; количество элементов в каждой группе аккумуляторной батареи с указанием типа аккумулятора ; количество ВДК (если они входят в состав ЭПУ), их тип и подключением к выпрямительно-аккумуляторной установке, а также подключением обходных диодов (см.рисунок 1.1).

Опишем кратко работу ЭПУ во всех режимах. При наличии нормального электроснабжения питание аппаратуры осуществляется от основных выпрямителей типа ВБВ, обеспечивающих одновременно непрерывный подзаряд групп аккумуляторных батарей. При этом вольтдобавочные конверторы ВДК типа КУВ закрыты, и находятся в ждущем режиме. Их выходы шунтированы обходным диодом ОД. При выходе из строя одного из основных выпрямителей ВБВ подключается блок резервных выпрямителей ВБВ. При отключении электроснабжения, когда выпрямители ВБВ не работают, питание аппаратуры осуществляется от одной из групп аккумуляторных батарей, при этом автоматически включаются ВДК, и компенсируют уменьшение напряжения на группе аккумуляторных батарей. После восстановления электроснабжения и заряда групп аккумуляторных батарей до требуемого значения ВДК отключаются. Для проведения контрольного разряда групп аккумуляторных батарей используются перемычки П1 и П2, которые подключают блок разрядных резисторов БРР.



Рисунок 1.1 - Структурная схема ЭПУ с ВДК

Задача №2

Задача №2 заключается в расчете и выборе элементов силовой части однотактного преобразователя с обратным включением диода. Преобразователь работает в режиме широтно-импульсного управления на заданной частоте. Частота работы f и выходное напряжение U _ВЫХ указаны в исходных данных.

Максимальное I_{ВЫХ МАКС} и минимальное I_{ВЫХ МИН} значения выходного тока преобразователя, а также требуемые значения пульсации U _{ВЫХ М} и нестабильности д выходного напряжения приведены в исходных данных.

Максимальное значение напряжения на входе преобразователя U_{ВХ МАКС} определяется по результатам решения задачи №1 как напряжение на первой ступени послеаварийного заряда аккумуляторной батареи, и составляет:

U_{ВХ МАКС} = 2,35· n [В] , (16)

где n - число элементов в каждой группе аккумуляторной батареи.

Минимальное значение напряжения на входе преобразователя U_{ВХ МИН} определяется также по результатам решения задачи №1 и для ЭПУ, выполненной по буферной системе электропитания с ВДК, может быть принято равным :

U_{ВХ МИН} = U_{ЭПУ АВ} - U_ТРС [В] . (17)

Номинальное значение напряжения на входе преобразователя U_{ВХ НОМ} для ЭПУ с ВДК можно принять равным :

U_{ВХ НОМ} = ( 2,23· n ) - 0,7 [В] , (18)

Значение температуры окружающей среды t_ОКР следует брать при расчетах на 10є С выше значения, указанного в исходных данных к задаче №1.

Схема силовой части однотактного преобразователя ОПН с обратным включением диода при применении полевого транзистора показана на рисунке 2.1.



Рисунок 2.1 - Схема силовой части ОПН с обратным включением диода

Схема управления должна формировать на выходе прямоугольные разнополярные импульсы, обеспечивающие надежную работу транзистора VT в режиме переключения. Стабилизация выходного напряжения ОПН осуществляется за счет изменения относительной длительности включенного состояния транзистора г :

г = t_Н / Т , (19)

где t_Н - время включенного состояния транзистора VT ;

Т =1 / f - период преобразования энергии в ОПН.

На интервале открытого состояния транзистора VT диод VD закрыт, а трансформатор Т1 запасает энергию , что приводит к увеличению магнитной индукции в магнитопроводе трансформатора. Для нормальной работы преобразователя индукция в магнитопроводе не должна достигать значения индукции насыщения, ни при каких условиях. На интервале закрытого состояния транзистора энергия, запасенная трансформатором, передается в нагрузку и обеспечивает подзаряд конденсатора, при этом ток вторичной обмотки трансформатора уменьшается. Принципиально возможны два режима работы ОПН: режим безразрывных токов в обмотках трансформатора, когда ток вторичной обмотки не спадает до нуля, и режим разрывных токов [2]. На практике ОПН чаще всего работают в режиме безразрывных токов, что обеспечивает получение лучших энергетических показателей.

Исходные данные:

f = 40 кГц , U _ВЫХ = 5 В, I_{ВЫХ МАКС} =3,0 А, I_{ВЫХ МИН} = 0,4 А, U _{ВЫХ М} = 0,1 В, д = 2 % .

Из задачи №1 имеем : n =20, U _ТРС = 0,8 В , U_{ЭПУ АВ} = 42,6 В, t_ОКР =20є С.

По формулам (16) - (18) получаем : U_{ВХ МАКС} = 2,35· 20 =47 В, U_{ВХ МИН} = 42,6 - 0,8 = 41,8 В , U_{ВХ НОМ} = ( 2,23· 20 ) - 0,7=43,9 В.

Значение температуры окружающей среды принимаем равным : t_ОКР =20є +10є =30є С.

Решение .

2.1.Задаемся максимальным значением относительной длительности включенного состояния транзистора г = 0,5. В случае применения биполярных низкочастотных транзисторов это значение г _МАКС может быть реализовано на частотах преобразования энергии не выше 25 кГц. Согласно исходным данным f = 40 кГц. Следовательно, в качестве транзистора VT необходимо применять полевые транзисторы.

2.2.Определяем требуемое значение коэффициента трансформации трансформатора Т1 n₂₁ :

n₂₁ = (U_ВЫХ +?U₂ + U _{ПР VD1} )·(1 - г _МАКС )/( U _{ВХ МИН} -U_{СИ НАС} - ?U₁ )· г _МАКС , (20)

где U_ВЫХ , В - выходное напряжение преобразователя ; ?U₁ = 0,02· U _{ВХ НОМ,} В и ?U₂ = 0,02· U _ВЫХ ,В - падения напряжений на активных сопротивлениях соответственно первичной и вторичной обмоток трансформатора Е1 ; U_{СИ НАС} = (0,7…1,5) В - падение напряжения на транзисторе в режиме насыщения ; U _{ПР VD1} = (0,6…1,0) В - падение напряжения на открытом диоде VD1.

При U_ВЫХ =5 В, U_{ВХ МИН} = 41,8 В, ?U₁ = 0,02· 43,9 =0,88 В, U₂ = 0,02· 5 = 0,1 В,

U_{СИ НАС} = 1,0 В, U _{ПР VD1} = 0,8 В, г _МАКС = 0,5, получаем :

n₂₁ = (5 +0,1+ 0,8)·(1 - 0,5 )/( 41,8 -1,0 - 0,88 )· 0,5 =0,148.

2.3. Определяем минимальное г_МИН и номинальное г_НОМ значения относительной длительности включенного состояния транзистора VT:

г _МИН = U_ВЫХ /( n₂₁ · U_{ВХ МАКС} + U _ВЫХ ), (21)

г _НОМ = U_ВЫХ /( n₂₁ · U_{ВХ НОМ} + U _ВЫХ ), (22)

Подставляя числовые значения, получаем :

г _МИН = 5 /( 0,148 · 47 + 5 ) = 0,42, г _НОМ =5 / (0,148· 43,9 + 5 ) = 0,43.

2.4. Выбор типа и материала магнитопровода для трансформатора Т1.

Ввиду того, что ОПН должен работать в режиме безразрывных токов магнитопровод трансформатора Т1 должен выполняться с немагнитным зазором, исключающим насыщение материала магнитопровода. Поэтому для трансформатора Т1 могут применяться только разрезные магнитопроводы. Наибольшее применение находят Ш-образные магнитопроводы, выполненные из никель-марганцевых ферритов.

2.5. Расчет трансформатора Т1.

2.5.1. Определяем критическое значение индуктивности первичной обмотки L_1КР трансформатора Т1, обеспечивающее работу преобразователя в режиме безразрывных токов.

L_1КР = U_{ВХ МАКС} · г _МИН ·(1- г _МИН )/2· f · n₂₁ · I_{ВЫХ МИН} , [Гн] . (23)

Подставляя числовые значения, получаем :

L_1КР = 47 · 0,42 ·(1- 0,42)/2·40000· 0,148· 0,4 = 2,42·10^-3 (Гн)

Задаемся индуктивностью первичной обмотки L₁ =1,2· L_1КР = 1,2·2,42·10^-3 =2,90·10^-3 (Гн).

2.5.2. Определяем максимальные действующие значения токов первичной I₁ и вторичной I₂ обмоток трансформатора Т1 :

I₁ = ( n₂₁ · I_{ВЫХ МАКС} · ) / (1 - г _МАКС ), [А] , (24)

I₂ = I_{ВЫХ МАКС} / , [А] , (25)

Подставляя числовые значения, получаем :

I₁ = ( 0,148 · 3,0 · ) / (1 - 0,5 ) = 0,63 , (А) , I₂ = 3,0 / =3,94 (А).

2.5.3. Определяем необходимое значение произведения поперечного сечения стержня на поперечное сечение магнитопровода S_СТ · S_ОК :

S_СТ · S_ОК = (4· U _ВЫХ · L₁ · I₁ · I_{ВЫХ МАКС})/(К_ОК · j · з · U _{ВХ МИН} · ?В ) , [м⁴] , (26)

где К_ОК = 0,25 - коэффициент заполнения окна магнитопровода медью ; j - удельная плотность тока в обмотках трансформатора, А/м² ; з 0,85 - коэффициент полезного действия преобразователя ; ?В - циклическое приращение магнитной индукции, равное разности максимального и минимального значений, Тл.

Значение j берем из [1] . Габаритная мощность трансформатора P_Г в [1] равна :

P_Г = U _ВЫХ · I₂ · г _МАКС · (1 + з ) / 2· з , [Вт] (27)

Подставляя числовые значения, получаем :

P_Г = 5,0 · 3,94· 0,5 · (1 + 0,85 ) / 2· 0,85 = 10,72 (Вт).

Определяем отношение f / P_Г = 40000 / 10,72 = 3731,3 (Гц/Вт).

Из [1] определяем значение j = 7,2· 10⁶ А/м² .

Так как f = 40 кГц> 25 кГц, то принимаем значение ?В равное : ?В= 0,1 Тл.

Подставляя числовые значения в (26), получаем :

S_СТ · S_ОК = (4· 5 · 2,90·10^-5 · 0,63 · 3,0)/(0,25 · 7,2·10⁶ · 0,85 · 41,8 · 0,1) = 1,71· 10^-8 (м⁴).

По вычисленному значению S_СТ · S_ОК из [1] выбираем Ш-образный магнитопровод типа ШК 10х10, для которого : S_СТ =1,0 см² , S_ОК = 2,08 см² , L_СР =84 мм.

2.5.4. Определяем число витков первичной W₁ и число витков вторичной W₂ обмоток трансформатора Т1 :

W₁ = г _МАКС · (U_{ВХ МИН} - U_{СИ НАС} - ?U₁)/ (?В· f · S_СТ ) , [витков] , (28)

W₂ = n₂₁ · W₁ , [витков] , (29)

Подставляя числовые значения, получаем :

W₁ = 0,5 · (41,8 - 1,0 - 0,88)·10⁴/ (0,1· 40000 · 1,0 ) = 49,9? 50 (витков) ,

W₂ = 0,148 · 50=7,4? 8 (витков) .

2.5.5. Определяем поперечное сечение провода первичной q₁ и вторичной q₂ обмоток трансформатора :

q₁ = I₁ / j , [м²] , q₂ = I₂ / j , [м²] , (30)

Подставляя числовые значения, получаем :

q₁ = 0,63/ 7,2·10⁶ =8,75·10^-8 , (м²) , q₂ = 3,94 / 7,2·10⁶ =5,47·10^-7 , (м²).

Из [1] выбираем для первичной обмотки провод марки ПЭВ-1 диаметром 0,39 мм ( q₁ =9,621·10^-8 м²), а для вторичной обмотки провод марки ПБД диаметром 1,14 мм

(q₂ =5,809·10^-7 м²).

2.5.6. По известным значениям q₁ , q₂ , W₁ , W₂ и S_ОК проверяем выполнение условия:

(q₁ ·W₁ + q₂· W₂ )/ S_ОК ? К_ОК , (31)

Подставляя числовые значения, получаем :

(9,621·10^-8 ·50 +5,809·10^-7 · 7,4 )/ 2,08 ·10^-4 = 4,38·10^-2 < 0,25 - неравенство выполняется.

2.5.7. Определяем величину немагнитного зазора в магнитопроводе дз:

дз =м₀ · W₁² · S_СТ · / L₁ , [м] , (32)

где м₀ =4р ·10^-7 - магнитная постоянная, (Гн/м).

дз =4 · 3,14 ·10^-7 · 50² · 1,0 ·10^-4 / 2,90 ·10^-3 = 1,08·10^-5 (м) .

2.6. Расчет и выбор выходного конденсатора преобразователя.

Исходя из заданного значения амплитуды пульсации выходного напряжения преобразователя определяем требуемое значение выходной емкости С_Н :

С_Н = г _МАКС · I_{ВЫХ МАКС} / 2· U _{ВЫХ М} · f , [Ф]. (33)

Подставляя числовые значения, получаем :

С_Н = 0,5 · 3,0 / 2· 0,1 · 40000 = 1,88·10^-4 ( Ф) .

Из [1] выбираем конденсатор типа К50-29 номинальной емкостью 220 мкФ на номинальное напряжение 16 В.

2.7. Расчет и выбор транзистора.

2.7.1. Определяем максимальное значение тока стока I_{С1 МАКС} транзистора VT1:

I_{С1 МАКС} =[ n₂₁ · I_{ВЫХ МАКС} / ( 1- г _МАКС ) + U _ВЫХ · ( 1- г _МАКС )/2· n₂₁ · f · L₁] / з , [А] (34)



Подставляя числовые значения, получаем :

I_{С1 МАКС} =[ 0,148· 3,0 / ( 1- 0,5 ) + 5 · ( 1- 0,5 )/2· 0,148· 40000 · 2,90·10^-3 ] / 0,85= 1,13 (А).

2.7.2. Определяем максимальное значение напряжения, приложенного к закрытому транзистору U_{СИ 1 МАКС} :

U_{СИ 1 МАКС} = U_{ВХ МАКС} + U_ВЫХ / n₂₁ , [В] . (35)

Подставляя числовые значения, получаем : U_{СИ 1 МАКС} = 47 + 5 / 0,148=80,78 (В).

2.7.3. По вычисленным значениям I_{С1 МАКС} и U_{СИ 1 МАКС} , а также заданной частоте преобразования f = 40 кГц из [1] выбираем транзистор так, чтобы его предельные эксплуатационные параметры удовлетворяли ниже приведенным неравенствам :

U_{СИ МАКС} ? 1,2· U_{СИ 1 МАКС} ; I_{С МАКС} ? I_{С1 МАКС} . (36)

Подставляя числовые значения, получаем : U_{СИ МАКС} ? 1,2· 80,78=96,94 В ;

I_{С МАКС} ? 1,13 А.

Нашим условиям удовлетворяет полевой транзистор КП809А, у которого U_{СИ МАКС} =400 В, I_{С МАКС} = 9,6 А, Р _{С МАКС} = 100 Вт , значение сопротивления сток-исток R_СИ = 0,3 Ом, время включения t_ВКЛ = 50 нс и время спада тока стока t_СП = 100 нс .

2.7.4. Определяем максимальное значение мощности P_С , рассеиваемой транзистором :

P_С = n₂₁ · ( I_{ВЫХ МАКС})² · R_СИ · г _МАКС + 0,5· f · U_{СИ 1 МАКС} · I_{С1 МАКС} · (t_ВКЛ + t_СП ), [Вт]. (37)



Подставляя числовые значения, получаем :

P_С = 0,148 · ( 3,0)² · 0,3· 0,5 + 0,5· 40000· 80,78 · 1,13· (50 + 100 ) ·10^-9 = 0,47 (Вт) .

Проверяем возможность использования выбранного транзистора по мощности при заданной температуре окружающей среды t_ОКР по выполнению условия :

P_{С МАКС} = 200 Вт > 1,2 ·P_С = 1,2 · 0,47= 0,56 Вт - условие выполняется.

2.8. Расчет и выбор выходного диода преобразователя.

2.8.1. Определяем максимальное значение обратного напряжения на диоде VD1 U_{VD1 МАКС} и максимальное значение тока диода VD1 I_{VD1 МАКС} :

U_{VD1 МАКС} = n₂₁ · U_{ВХ МАКС} , [В] ; I_{VD1 МАКС} = I_{С1 МАКС} · n₂₁ , [А] (38)

Подставляя числовые значения, получаем :

U_{VD1 МАКС} = 0,148· 47=6,96 (В) ; I_{VD1 МАКС} = 1,513· 0,148 = 0,16 , (А)

Из [1] выбираем тип диода так , чтобы :

U_ОБР ? 1,2· U_{VD1 МАКС} =1,2 · 6,96 = 8,35 В ; I_ПР ? 1,2· I_{VD1 МАКС} =1,2 · 0,16= 0,19 А.

Нашим условиям удовлетворяет диод типа КД212А , для которого U_ОБР = 200 В , I_ПР =1,0 А, постоянное прямое напряжение U_ПР = 1,0 В и время обратного восстановления t_ВОС = 300 нс.

2.8.2. Определяем максимальное значение мощности, рассеиваемой диодом VD1, Р_{VD1 МАКС}:

Р_{VD1 МАКС} = U_ПР · I_{ВЫХ МАКС} · г _МАКС + f · U_{VD1 МАКС} · I_{VD1 МАКС} · t_ВОС /6, [Вт]. (39)

Подставляя числовые значения, получаем :

Р_{VD1 МАКС} = 1,0 · 3,0 · 0,5 + 40000 · 6,96 · 0,16 · 300·10^-9 /6= 1,50 (Вт).

2.9. Определение требуемого коэффициента передачи схемы управления.

Исходя из заданного значения нестабильности выходного напряжения д , определяем требуемый коэффициент передачи схемы управления К_ОС :

К_ОС = 100 · г _МАКС / д · U_ВЫХ . (40)

Подставляя числовые значения, получаем :

К_ОС = 100 · 0,5 / 0,02 · 5= 500



Список используемых источников

1. Методические указания и задания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Электропитание устройств связи» для студентов 4 курса . Ростов на Дону 2016 г.

2. Бокуняев А.А. и др. Электропитание устройств связи : Учебник для вузов. Под ред. Ю.Д. Козляева - М: Радио и связь, 1998 г. - 328 с.

3. Китаев В.Е. и др. Расчет источников электропитания устройств связи : Учебное пособие для вузов. Под ред.А.А. Бокуняева - М; Радио и связь, 1993 - 232 с.

Размещено на Allbest.ru