Расчет блока питания постоянного тока

Размещено на httр://www.allbеst.ru

ФГБОУ ВПО «Донской государственный технический университет»

Заочная форма обучения

Курсовая работа

по Электротехнике и электронике _

Расчет блока питания постоянного тока.

Вариант 79.



Содержание задания

Для питания нагрузки постоянным напряжением от сети переменного синусоидального тока с напряжением Uс=220В и частотой fс=50Гц используется стабилизированный блок питания постоянного тока, содержащий трансформатор, неуправляемый выпрямитель, сглаживающий фильтр и стабилизатор напряжения:

1. Выберите микросхему стабилизатора напряжения по данным табл. 2 и схемам включения, приведенным на рис. 2. По результатам выбора определите входное напряжение стабилизатора: UВХ.СТ=UВЫХ.Ф.=U0, и коэффициент пульсаций на входе стабилизатора, равный коэффициенту пульсаций на выходе фильтра: рВХ.СТ=рФ.

2.Рассчитайте фильтр, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения, и выберите конденсатор по табл. 3 для фильтра, обеспечивающего коэффициент пульсаций рФ=рВХ.СТ.

3. Выберите схему, обеспечивающую требуемое значение выпрямленного напряжения UВ и коэффициент пульсаций рВЫП=рВЫХ.Ф., и рассчитайте параметры неуправляемого выпрямителя. Подбор выпрямительных диодов произведите по табл.4.

4. Рассчитайте однофазный трансформатор напряжения и параметры его схемы замещения. Выбор размеров магнитопровода произведите по данным табл.5 или табл.6, а обмоточных проводов - по табл.7.

5. Выберите предохранитель для включения в цепь первичной обмотки трансформатора по табл.8.

6. Изобразите принципиальную электрическую схему блока питания, соответствующую заданному варианту.

Исходные данные:

- Напряжение нагрузки Un = 30 В

- Ток нагрузки In = 0,5 A

- Коэффециент пульсации, рn = 0,01

- Полярность схемы относительно земли: « - ».

Расчёт параметров интегрального стабилизатора напряжения

Выбираем интегральную схему стабилизатора напряжения по табл. 2[1].

Тип микросхемы: КР142ЕH11

Расчёт входного напряжения для выбранной схемы стабилизатора Uin.

Определяем допустимые значения входного напряжения на входе микросхемы.

Минимально допустимое напряжение на входе микросхемы:

B

Выбираем входное напряжение стабилизатора как среднее арифметическое его допустимых значений, т.е.

B

Проверка по мощности, рассеиваемой микросхемой:

<

Условие выполняется.

Коэффициент пульсации на входе:

Проверяем достаточность условия:

<=

<=

Т.к. условие не выполняется, находим новое значение рf:

ток на входе стабилизатора:

A

определяем значения резисторов R1 и R2:

R1 + R2 = кОм

R1/R2 =

R1 = 9.583 кОм, R2 = 0.417 кОм

Выбираем ближайшие значения сопротивлений резисторов из ряда Е24:

R1 = 10 кОм, R2 = 430 Ом.

Расчет параметров неуправляемого выпрямителя и сглаживающего фильтра

Выходные параметры выпрямителя:

Uо = 39,25 B;

Iо = 0,52 A;

рf = 0,029;

Из табл.2[3] выбираем ориентировочные значения Bl и Dl:

Bl = 1,1; Dl = 2,2

Из выражений табл.1[3] определяем данные выпрямительных диодов:

B

A

A

ВА

По таблице 4 [1] выбираем диодный мост КЦ412Б с параметрами:

A

B

B

A

Определяем параметры диода и обмоток трансформатора.

Сопротивление диода:

Ом

Выбираем трансформатор броневой конструкции, т.к. большая мощность не требуется Str < 200 ВТ и, кроме того, не требуется низкий коэффициент пульсации в нагрузке рn < 0,001.

Из рис. 2[4] и 3[4] определим ориентировочные значения B и j.

B = 1.28 Тл; j = 3,2 А/мм² = 3,2*10⁶ А/м²

Определим активное сопротивление и индуктивность рассеяния обмоток транс-форматора, выбирая большие значения:

Ом

Гн

Найдем R:

Ом

Найдем ?:

рад

Найдем Al:

Определим значения коэффициентов:

Bl = 1.1; Dl = 2,1;

Fl = 5,6; H = 550.

Рассчитаем параметры диодов и трансформатора по табл.1[3].

B

B

A

A

A

BA

A

По заданному значению коэффициента пульсации рf на выходе фильтра и параметру H определяем требуемую емкость конденсатора фильтра: трансформатор стабилизатор напряжение выпрямитель

Выбираем из табл.3[1] конденсатор из условия:

С >= Ссalс

>=

Условию удовлетворяет конденсатор со следующими параметрами:

B

мкФ

Вычислим новое значение рf:

Вычислим амплитудное значение переменной составляющей U':

Т.к. U' превышает максимально допустимое значение, необходимо подобрать конденсатор большей емкости:

мкФ

В результате выполненных расчетов определены численные значения величин, необходимых для расчета трансформатора:

Расчет трансформатора

1. Определить конфигурацию и параметры магнитопровода.

2. Определить количество витков обмоток, а также диаметр и марку их проводов.

3. Определить параметры схемы замещения и КПД трансформатора.

4. Определить ток плавления плавкого предохранителя, включенного в цепь первичной обмотки.

Исходные данные:

B

Выбираем ориентировочные значения параметров из рис.2, 3[4]:

Определяем величину QсQо:

мм²

Из табл. 6[1] выбираем магнитопровод ШЛ 16x32 с параметрами:

Определяем потери в стали по рис.4 [4].

Bт/кг

Baр/кг

Активная мощность:

Вт

Baр

Реактивная мощность:

Найдем активную и реактивную составляющую тока холостого хода:

A

A

По результатам расчета выпрямителя определим величину I2`:

А

Вт

Определим ток первичной обмотки:

A

Площадь поперечного сечения провода 1-й обмотки:

мм²

Площадь поперечного сечения провода 2-й обмотки:

мм²

Выберем сечение проводов обмоток (табл.7 [1]):

1. ПЭВ-1 q1 = 0.08553 мм²

мм

мм

2. ПЭВ-1 q2 = 0.3019 мм²

мм

мм

Амплитуда магнитного потока в стали:

Вб

Число витков 1-й обмотки:

Число витков 2-й обмотки:

Толщина каркаса:

мм

Межслойная изоляция:

мм

мм

Толщина межобмоточной изоляции с учетом экранирующей обмотки:

Число витков в 1-ом слое:

Число витков во 2-ом слое:

Число слоев 1-ой обмотки:

Число слоев 2-ой обмотки:

Толщина 1-ой обмотки:

мм

Толщина 2-ой обмотки:

мм

Остающееся свободное место в окне сердечника:

мм

мм

Т.к. обмотки не помещаются на сердечнике выберем сердечник большего размера и повторим расчет.

Для нового расчета выбираем магнитопровод ШЛ 25x25 с параметрами:

Новый расчет дает:

мм

Это приемлемое значение.

Определим среднюю длину провода каждой обмотки:

мм

мм

мм

мм

Найдем активные сопротивления обмоток:

Ом

Ом

Найдем суммарные потери в меди:

Вт

Вычислим номинальный КПД трансформатора, пологая, что нагрузка активная:

Общая поверхность охлаждения:

м²

м²

м²

Температура перегрева обмоток приблизительно равна:

^оС

Прибавив к ней температуру окружающей среды, получим рабочую температуру проводов обмотки.

^оС

Эта температура не превышает максимально допустимую (для ПЭВ-1 120^оС).

Вычислим параметры схемы замещения.

Средняя длина витка обмотки:

м

Расчетный зазор для потоков рассеяния:

мм

Высота обмотки для броневого сердечника:

мм

Активное сопротивление:

Ом

Реактивное сопротивление:

Ом

где

По табл. 8[1] выберем предохранитель, включаемый в цепь первичной обмотки трансформатора, с током плавления Iпл = 1 А, т.к. I1 = 0.778 A.

Принципиальная электрическая схема блока питания



Литература

1. Ананченко Л.Н., Рогов И.Е. Расчет блока питания постоянного тока. Индивидуальные задания на выполнение расчетно-графической работы по дисциплине «Электротехника, электроника, электропривод». Ростов-на-Дону.: Издательский центр ДГТУ, 1999 г.

2. Расчёт параметров интегрального стабилизатора напряжения. Методические указания к расчетно-графической работе «Расчет блока питания постоянного тока» (часть 1) по дисциплине «Электротехника, электроника и электропривод». Ростов-на -Дону.: Издательский центр ДГТУ, 2000 г.

3. Расчет параметров неуправляемого выпрямителя и сглаживающего фильтра. Методические указания к расчетно-графической работе «Расчет блока питания постоянного тока» (часть 2) по дисциплине «Электротехника, электроника и электропривод». Ростов-на -Дону.: Издательский центр ДГТУ, 2000 г.

4. Расчет параметров тороидальных и броневых трансформаторов. Методические указания к расчетно-графической работе «Расчет блока питания постоянного тока» (часть 3) по дисциплине «Электротехника, электроника и электропривод». Ростов-на -Дону.: Издательский центр ДГТУ, 2000 г.

5. Герасимов В.Г. Основы промышленной электроники. М.: Высшая школа, 1996.

6. Китаев В.Е., Бокуняев А.А. Расчет источников электропитания устройств связи. М.: Связь, 1979.

7. httр://ru.wiкiреdia.оrg/

Размещено на Allbеst.ru