Xreferat.com » Рефераты по коммуникации и связи » Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Министерство образования Украины

Донбасская государственная машиностроительная академия

Кафедра автоматизации производственных процессов


РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

«ЭЛЕКТРОНИКА И МИКРОСХЕМОТЕХНИКА»

тема: «Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ»


Выполнил студент

гр. АПП-98-1 А. Ткаченко

Руководитель доцент С. Сус


2000


ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ


Вариант 2-19

а) силовая схема выпрямителя:

номер рисунка: 1.1.б;

напряжение питания: Uc=127 В;

напряжение на нагрузке: Ucp=80 В;

ток нагрузки: Icp=40 А;

глубина регулирования: Д=10;

б) СИФУ:

номер рисунка: 1.10;

напряжение питания: Uc=220В;

напряжение управления: Uу=0..10В;

в) схема источника питания:

номер рисунка: -;

напряжение питания: -;

выходное напряжение: Eк=20В;

ток нагрузки: Iн=0.2А;

коэффициент стабилизации: Kст=50;

2ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОРАБОТКИ

а) расчет силовой части;

б) моделирование и расчет СИФУ;

в) моделирование части схемы;


РЕФЕРАТ


Курсовая работа содержит 21 страницу, 9 иллюстраций, 1 приложение и 2 чертежа - схема управляемого выпрямителя в сборе, функциональная схема с характеристиками, 4 источника.

Цель курсовой работы – расчет управляемого выпрямителя по схеме с нулевым диодом, СИФУ (в данном случае - системы амплитудно-импульсного управления), источника питания, который включен в схему СИФУ.

В курсовом проекте приводится описание схемы управляемого выпрямителя, обоснование выбора элементов, разработана защита устройства от аварийных режимов, при расчете учитывалось колебание величины питающего напряжения, для устранения несинусоидальных сигналов на входе выпрямителя предусмотрен нулевой вентиль.

Разработанный выпрямитель можетиспользоваться для питания двигателей постоянного тока и управления скоростью их вращения, зарядки аккумуляторов, в сварочных аппаратах, электроаппаратуре.

Схема рассчитанного выпрямителя имеет следующие достоинства: относительная простота, использование одной СИФУ, малое количество элементов, простота в управлении, наладке и сборке. К недостаткам можно отнести большой коэффициент пульсации и в следствие этого необходимость применения в некоторых случаях дополнительно стабилизатора.

Сделан подробный расчет схем выпрямителей, стабилизатора, триггера Шмидта, являющихся элементами СИФУ, что позволяет в случае необходимости модифицировать схему, включив в нее устройства, выполняющие функции указанных, но по некоторым причинам являющиеся более предпочтительными.


СОДЕРЖАНИЕ


Введение

1. Расчет схемы управляемого выпрямителя

1.1 Выбор схемы и расчет основных параметров выпрямителя

1.2 Основные параметры выпрямителя в управляемом режиме

1.3 Выбор элементов управляемого выпрямителя

1.4 Расчет регулировочной характеристики управляемого выпрямителя

1.5 Выбор защиты тиристоров от перегрузок по току и напряжению

2. Проектирование СИФУ

2.1 Расчет параметров пусковых импульсов

2.2 Расчет цепи управления тиристорами

2.3 Расчет элементов триггера Шмидта

2.4 Расчет стабилизатора напряжения, выпрямителей

2.4.1 Расчет источника питания

2.4.2 Расчет выпрямителя по схеме с нулевым выводом

2.5 Расчет элементов схемы импульсного усилителя

3. Моделирование выпрямителя

Выводы

Приложение А Перечень элементов управляемого выпрямителя и СИФУ

Список литературы


ВВЕДЕНИЕ


В настоящее системы преобразования переменного синусоидального напряжения и тока в постоянные практически полностью представлены полупроводниковыми выпрямителями. Очень часто также необходимо регулировать величину полученного постоянного напряжения. Экономически выгодно снабдить выпрямитель системой импульсно-фазового управления в силу относительной ее дешевизны, высокого КПД и компактности.

В данной курсовой работе рассматривался двухполупериодный управляемый выпрямитель. Его назначение – преобразование напряжения, изменяющегося по синусоидальному закону в пульсирующее. Данный выпрямитель состоит из следующих составных частей: трансформатор – для преобразования напряжения питания в требуемое по величине; блок вентилей, изменяющих форму напряжения в требуемую; нулевой диод, устраняющий отрицательные выбросы напряжения на нагрузке.

Используемый выпрямитель построен на управляемых вентилях (тиристорах), для управления которыми используется система аплитудно-фазового управления. Ее задача – подать на управляющие электроды тиристоров прямоугольные импульсы с требуемым сдвигом по фазе относительно самостоятельного включения вентиля.


1. РАСЧЕТ СХЕМЫ УПРАВЛЯЕМОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ


1.1 Выбор схемы и расчет основных параметров выпрямителя


В соответствии с заданием принимаем схему выпрямителя с нулевым диодом.

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Рисунок 1.1 — Управляемый выпрямитель с нулевым диодом


В начале расчет проводим в неуправляемом режиме, т.е. при Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ. Так как напряжение сети может колебаться в пределах Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ, определим величины выпрямленных напряжений на нагрузке:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ,


где Расчет управляемого выпрямителя и СИФУвыпрямленное напряжение на нагрузке при нормальном напряжении сети;

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ выпрямленное напряжение при повышенном напряжении сети.

Из [5] определяем:

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ— максимальное обратное напряжение на тиристорах;

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ— среднее значение тока тиристора.

Определяем активное сопротивление фазы трансформатора:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ,


где Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ — коэффициент, зависящий от схемы выпрямления

B — магнитная индукция в магнитопроводе

S — число стержней магнитопровода для трансформаторов

Определяем индуктивность рассеяния обмоток трансформатора:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ,


где Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ.

Определяем напряжение холостого хода с учетом сопротивления фазы трансформатора Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ и падения напряжения на дросселе Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


где Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ— число пульсаций в кривой выпрямленного напряжения за период сети.

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ— падение напряжения на тиристорах;

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ— падение напряжения на дросселях;

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ.

Напряжение на вторичных обмотках трансформатора Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ.

Действительный ток вторичной обмотки Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ.

Коэффициент трансформации для обмоток «треугольник-треугольник»


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Типовая мощность трансформатора:

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Определяем угол коммутации:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ.


Определяем минимально допустимую индуктивность дросселя фильтра:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ.


Внутреннее сопротивление выпрямителя:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ.


КПД выпрямителя:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ— коэффициент полезного действия трансформатора;

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ— потери мощности на выпрямительных диодах;

N — число тиристоров в схеме. N=1, поскольку в каждый момент времени работает 1 тиристор.


1.2 Основные параметры выпрямителя в управляемом режиме


Определяем максимальный и минимальный углы регулирования:

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Минимальный и максимальный углы проводимости тиристоров:

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Минимальное напряжение на нагрузке Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Ток в тиристоре Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Ток в нагрузке Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Максимальный ток через диод Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


1.3 Выбор элементов управляемого выпрямителя


Тиристоры выбираем по

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ:

тиристор Т222-20-12 и типовой охладитель М-6А.

Для нулевого вентиля:

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ - диод ВЛ50 с типовым охладителем М-6А.


1.4 Расчет регулировочной характеристики управляемого выпрямителя


Общая расчетная формула для всего семейства нагрузочных характеристик:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Рисунок 1.2 — Регулировочная характеристика выпрямителя


1.5 Выбор защиты тиристоров от перегрузок по току и напряжению


Для защиты тиристоров от перегрузок применяем плавкий быстродействующий предохранитель. Достаточно поставить предохранитель в цепи нагрузки.

Ток плавкой вставки: Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Выбираем плавкую вставку ПНБ-5-380/100.

Для ослабления перенапряжения используем Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ - цепочки, которые включаются параллельно тиристору. Такая цепочка совместно с индуктивностями цепи коммутации образует последовательный колебательный контур. Конденсатор ограничивает перенапряжения, а резистор — ток разряда этого конденсатора при отпирании и предотвращает колебания в последовательном контуре. Параметры цепочек определим по следующим соотношениям:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Величина напряжения на конденсаторе Расчет управляемого выпрямителя и СИФУток разряда контура


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Rдv1 – динамическое сопротивление открытого тиристора.

Мощность рассеяния на резисторе Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

По справочнику выбираем конденсаторы C2, С3 – MБM-5.6мкФ-320ВРасчет управляемого выпрямителя и СИФУ, резисторы R2, R3 – ПЭВ-100-100-Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Рисунок 1.3 — Схема управляемого выпрямителя с защитой


2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИФУ


2.1 Расчет параметров пусковых импульсов


Определяем требуемую длительность импульса управления Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ, исходя из знания угла коммутации Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ, определенного при расчете силовых схем:

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Принималось во внимание, что 1 электрический градус примерно равен 56мкс.

Для тиристоров Т222-20-12 определяем токи и напряжения управления:

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Напряжение управления:Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ.


2.2 Расчет цепи управления тиристорами

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Рисунок 2.1 - Схема входной цепи тиристора


Находим внутренне сопротивление управляющего перехода тиристора


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ:Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Находим величину, сопротивления:

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Определяем мощность рассеяния на резисторе Ro и выбираем по каталогу: Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ Резистор МЛТ-0.7-33Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Определим выносную мощность импульсного усилителя:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Диод выбираем по току управления и обратному напряжению – в данном случае напряжению управления – 2Д201Б с допустимым прямым током 5(А) и обратным напряжением 100(В).


2.3 Расчет элементов триггера Шмидта

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Рисунок 2.2 - Триггер Шмидта


Примем Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ тогда амплитуда выходных импульсов Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ Период следования импульсов запуска Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ Минимальная длительность запускающих импульсов Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Максимальная длительность выходного импульса порогового устройства Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Выбираем транзисторы VT4 и VT5 из условия Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ которому удовлетворяют транзисторы типа КТ817,с параметрами:

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Ток насыщения Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Резистор Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ мощность рассеяния на резисторе R5 Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ Выбираем резистор МЛТ-0,8-510Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Величина R4:

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ Мощность рассеяния на резисторе R4:

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ Принимаем резистор ПЭВ-2.4Вт -1.5кОмРасчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Принимаем резистор МЛТ-0.25-1.2 кОмРасчет управляемого выпрямителя и СИФУ.

Находим сопротивление R3:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУРасчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Мощность на резисторе Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Выбираем сопротивление типа МЛТ-0.62-360Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ.

Диод Vd8 выбираем по току I=0,04(A); Uобр=20(В) Выбираем диод КД103А


2.4 Расчет стабилизатора напряжения, выпрямителей


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Рисунок 2.3 - Стабилизатор напряжения, выпрямитель с нулевым выводом


2.4.1 Расчет источника питания

Находим Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

По этим параметрам выбираем диоды типа VD5, VD6 - КД105А

Сопротивление резистора R2 определяется в результате наладки.

Суммарный ток нагрузки источника питания – 0,2(А).

Определим минимально допустимое входное напряжение стабилизатора:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Номинальное и максимальное значения напряжения на входе стабилизатора при колебании сети на +10%:

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

максимальное падение на регулирующем транзисторе:

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Максимальная мощность рассеяния на транзисторе VT2:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Выбираем регулирующий транзистор П214 с параметрами:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Выбираем стабилитрон 2C220Ж.

Определяем величину сопротивления R1


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Определяем мощность рассеяния:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Выбираем сопротивление типа МЛТ-0,15Вт-680ОмРасчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Величина выходной емкости:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Принимаем С2 К5016-20В-150 мкФРасчет управляемого выпрямителя и СИФУ


2.4.2 Расчет выпрямителя по схеме с нулевым выводом

Величина выпрямленного напряжения Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Определяем анодный ток и обратное напряжение для диодов VD1..VD4:

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Определяем параметры силового трансформатора:

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Находим коэффициент трансформации трансформатора:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Ток первичной обмотки трансформатора Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Выбираем диоды типа КД105А

По мощности выбираем трансформатор ТПП


2.5 Расчет параметров элементов схемы импульсного усилителя


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Рисунок 2.4 - Схема ипульсного усилителя


При подаче напряжения на конденсатор динистор Vs1 закрыт, следовательно, максимальное напряжение на конденсаторе - Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Транзистор VT4 выбираем по напряжению коллектор-эмиттер, большему чем напряжение питания, и току эмиттера, большему тока питания. Этим условиям удовлетворяет транзистор КТ814Б с параметрами Uкэ=40(В), Uбэ=5(В), Ik=1.5(A).

Емкость конденсатора определяем из соотношения:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Отсюда выбираем Конденсатор типа К5016-20В-56мкФРасчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Зададимcя током базы в 10(мА), примем Um =6 (B), тогда Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ мощность резистора – Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ(Вт), выбираем резистор типа МЛТ-0,25Вт-680ОмРасчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Определим параметры трансформатора:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ; Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Выбираем импульсный трансформатор на ферритовом кольце типа К20х10х1500 из феррита марки 1500Нм. Параметры ферритового кольца:

Начальная магнитная проницаемость – Mg=1500 Гн/м.

Фазная длина магнитной линии lc=43.55 нм.

Площадь поперечного сечения Sc=22.02 Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Находим индуктивность намагничивания сердечника трансформатора:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


где Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ- ток намагничивания сердечника трансформатора.

Находим количество витков первичной и вторичной обмоток трансформатора:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУвитков.

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ.


Выбираем динистор КН102А с параметрами: Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Транзистор регулирующего блока принимаем по напряжению и току источника питания КТ102А.

Резистор R10 определим из соотношения:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ,


задавшись током коллектора Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ получим:


Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ


Определим мощность рассеяния на резисторе R10:

Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Выбираем резистор МЛТ-1Вт-22ОмРасчет управляемого выпрямителя и СИФУ

Максимальное напряжение на транзисторе VT5 – 10(B), поскольку Расчет управляемого выпрямителя и СИФУто Расчет управляемого выпрямителя и СИФУ. Задавшись током базы в 10 (мА), получим


Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: