Реферат Источники вторичного электропитания
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Министерство общего и профессионального образования
Российской Федерации
Уральский государственный технический университет
Уральский политехнический институт
Кафедра Электротехники и Электротехнологических систем
Оценка проекта
Члены комиссии
Курсовой проект
ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО
ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
Пояснительная записка
140610.36042.4.ПЗ
Руководитель
Студент гр. Э-36042 .
Екатеринбург
2009
Содержание
· Обоснование выбора схемы и элементов силового выпрямителя и цепей защиты его от перегрузок
· Расчет силовых цепей сетевого выпрямителя и фильтра
· Обоснование выбора схемы и элементов силовых цепей высокочастотного инвертора
· Расчет силовых цепей высокочастотным инвертором
· Описание работы устройства по принципиальной схеме с описанием работы устройств защиты от перегрузок и нештатных режимов работы
· Спецификация
· Принципиальная схема
· Библиографический список
Задание на курсовую работу:
Первичное напряжение (В) 115±10% переменного
тока
f=400Гц
Вторичное напряжение (В) не более 72В на х.х.
Вторичные тока (А) 60±7 при 20В на вых.
120±10 при к.з. выхода
Число выходных каналов 1
Управление дистанционное
Конструктивное исполнение Субблок с принудительным
Воздушным охлаждением
1. Обоснование выбора схемы и элементов силового выпрямителя и цепей защиты его от перегрузок.
Источники электропитания с трансформатором на входе имеют ряд недостатков: низкий КПД системы, большие габариты, массу и др.
Для устранения этих недостатков используется бестрансформаторный источник питания
Функциональная схема бестрансформаторного источника питания:
UZ1 – выпрямитель
Z1 – фильтр
UZ2 – высокочастотный инвертор
T1 – высокочастотный трансформатор
UZ3 – высокочастотный выпрямитель
Z2 – высокочастотный фильтр
При однофазном питании обычно применяют мостовую схему (Греца):
Однофазная мостовая схема выпрямителя (схема Греца) и её основные параметры:
2. Расчет силовых цепей сетевого выпрямителя и фильтра
а) Потребляемая мощность устройства
Принимаем КПД всего устройства
Коэффициент пульсации выпрямителя получается выше требуемого для нормальной работы высокочастотного инвертора, который в зависимости от глубины регулирования выходного напряжения инвертора лежит в пределах от 0.1 до 0.4.
Поэтому на выходе выпрямителя требуется установка сглаживающего фильтра для получения требуемого коэффициента пульсации, который можно принять равным
При любом типе фильтра в номинальном режиме напряжение на выходе фильтра изменяется с частотой пульсации
Если пренебречь падением напряжения на открытых диодах и элементах фильтра, то можно считать, что
При минимально возможном входном напряжении уровень напряжения на выходе выпрямителя будет минимальным, а ток – максимальным, и ,наоборот, при максимально возможном напряжении, напряжение на выходе будет максимальным, а ток минимальным, что следует из условия постоянства мощности
При
Максимальный ток на выходе сетевого выпрямителя при минимальном заданном сетевом напряжении:
Выбор диодов производится по среднему и импульсному току, максимально допустимому обратному напряжению и максимальной рабочей частоте.
Предельные электрические режимы диодов характеризуют следующие параметры:
а) Максимальное обратное напряжение
б) Максимальный прямой ток, соответствующий
в)Максимальный прямой импульсный ток, соответствующий амплитудному значению
г) Максимальная рабочая частота диодов
Для надежной работы диодов в выпрямителях требуется выполнение условий:
Для мостовой схемы:
Для выпрямителя выбираем 4 диода типа Д231 с параметрами:
Д231 – диод кремниевый диффузионный, предназначен для преобразования переменного напряжения
Сглаживающий фильтр источника питания.
Сглаживающий фильтр источника питания характеризуется коэффициентом сглаживания, характеризующим подавление первой (низшей) гармоники выпрямленного напряжения.
Выбираем С-фильтр. Напряжение на входе выпрямителя с фильтром изменяется в пределах от
Выходное напряжение выпрямителя с фильтром зависит от тока нагрузки и сопротивления фильтра. При С-фильтре импульсный ток диода может в десятки раз превышать средний ток. Мы этим пренебрегаем, для чего вводим коэффициенты запаса по
Для С-фильтра емкость конденсатора:
Выбираем К5029 – конденсатор алюминиевый оксидноэлектролитический .
Для предотвращения выхода из строя выпрямителя при аварийных ситуациях и перегрузках при включении выпрямителя с емкостным фильтром применяются специальные схемы плавного заряда конденсаторов фильтра:
Рис. 4.2. Схема ограничения тока заряда конденсатора
При исчезновении питания реле К1 отпускает, контакты К1.1 размыкаются, а при включении питания реле срабатывает с задержкой, определяемой схемой реле времени U1. Ток заряда конденсаторов фильтра ограничивается сопротивлением
Затем контакты К1.1 замыкаются и выпрямитель работает в обычном режиме. С помощью реле времени U1 и сопротивления Rогр ограничивается начальный бросок тока заряда конденсаторов фильтра
3. Обоснование выбора схемы и элементов силовых цепей высокочастотного инвертора.
По рис. 5.1, зная выходную мощность Рвых=1200Вт и минимальное напряжение питания
Рис. 5.1. К выбору схемы преобразователя напряжения.
Рис. 6 Мостовая схема ДПН.
В ДПН мощность потерь при равных условиях выше, чем в однотактных, больше схемных элементов, выше массогабаритные и стоимостные показатели. Мостовая схема ДПН характеризуется минимальным напряжением на запертом транзисторе ( Urл1 не превышает Еп).
4. Расчет силовых цепей высокочастотного инвертора.
Выходное напряжение в режиме НТ (непрерывного тока)
n – коэффициент трансформации
(в ДПН принимается <0.5, т.к. период выходного напряжения складывается из работы одного, а затем другого ключа)
Примем
Режим НТ устанавливается при эквивалентной индуктивности вторичной обмотки трансформатора, сложенной с индуктивностью выходного фильтра.
Приняв индуктивность выходного трансформатора равной нулю, вычислили индуктивность дросселя фильтра, для которой гарантированно устанавливается режим НТ.
ПТ - режим прерывистого тока.
Выходное напряжение:
Амплитуда коллекторного тока
Режим НТ:
Режим ПТ:
После выбора схемы преобразования и определения токов, протекающих в ключах, приступаем к выбору типа транзисторов и схемы их включения.
Выбираем схему ключей с управлением от двухтактного ключа:
Рис. 7 Схемы ключей с активным рассасыванием зарядов
с управлением от двухтактного ключа
При токе
Транзистор в ключе включаем параллельно. Для ключей используем 8 транзисторов (по два в каждом ключе) типа КТ834А с параметрами:
Коэффициент полезного действия транзисторного ключа:
Где
5. Описание работы устройства по принципиальной схеме с описанием работы устройств защиты от перегрузок и нештатных режимов работы.
Схему ЭТУ можно разделить на две основные части: силовую и управляющую. В задачи первой входит получение требуемых величин напряжения, тока, мощности, частоты и т.д., а задачей второй части (управляющей) является преобразование различных физических величин с электрические сигналы, получение требуемых законов управления, обеспечение гальванической развязки и т.д.
Схема управления высокочастотным инвертором должна обеспечивать изменение выходного напряжения по заданному закону, либо поддерживать его постоянным независимо от изменения тока нагрузки. У источников питания с бестрансформаторным входом и относительно высоким напряжением питания инвертора дополнительно должно обеспечиваться исключение протекания сквозных токов через транзисторы двухтактного инвертора в переходных и установившихся режимах и отсутствия подмагничивания сердечника трансформатора, для чего схема управления должна обеспечивать времени закрывания силовых транзисторов и симметрирование длительностей импульсов в смежные полупериоды.
Для управления использована широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Задачей ШИМ является преобразование заданного управляющего сигнала в непрерывную последовательность импульсов фиксированной частоты, характеризуемую длительностью импульса
Входным параметром ШИМ является сигнал управления, а выходным – величина, обратная скважности импульсов: относительная длительность импульсов:
В качестве компаратора можно применить любой операционный усилитель или интегральный компаратор напряжения. Возьмем К554СА3.
Микросхема представляет собой компаратор напряжения. Благодаря малым входным токам и большому коэффициенту усиления могут подключаться к высокоомным датчикам, использоваться в прецизионных преобразователях сигналов, генераторах импульсов. Предусмотрена совместная возможность работы с ТТЛ-схемами.
Рис.8 Схема ШИМ на автоколебательном мультивибраторе с интегральным компаратором.
Период колебаний при равенстве R2 и R3 равен
Примем
Сигнал с шунта усиливает операционный усилитель типа К1401УД12. В схеме использованы триггер К155ТМ2 и ТТЛ К555ЛА7. Питание микросхем
Описание работы устройств по принципиальной схеме.
Мостовая схема ДПН характеризуется минимальным напряжением на запертом транзисторе (
Если длительность интервала, в течение которого ток в
SB1, SB2 – кнопки дистанционного управления (старт, стоп)
Библиографический список
1. Удинцев В.Н., Проскуряков В.С. Источники вторичного электропитания. Издательство УГТУ, 1998. 56с.
2. Сергеев Б.С. Сглаживающие фильтры однотактного преобразователя / Радиотехника. 1989. №3. С. 86-89.
3. Левинзон В.С. Защита в источниках электропитания РЭА. М.: Радио и связь, 1990. 144 с.
4. Гудиноф Ф. Интегральные схемы управления импульсными источниками питания: Пер. с англ. // Электроника. 1989. № 23.
5. Ногин В.Н. Аналоговые электронные устройства: Учебное пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1992. 304 с.: ил.
6. Букреев С.С. Силовые электронные устройства. М.: Радио и связь, 1987. 256 с.
