Xreferat.com » Рефераты по коммуникации и связи » Расчет генератора с внешним возбуждением

Расчет генератора с внешним возбуждением

Министерство образования и науки Украины

УКРАИНСКАЯ ИНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ


Расчетно-пояснительная записка


к курсовому проекту по дисциплине «Приемо-передающие устройства»

на тему: «Генератор с внешним возбуждением»


Проект выполнила студентка 4 курса

Группы ДРЭ-Э4-1, учебный шифр ДРЭ-Э4-019 РЭКС

Ролик А.Н. ______________


Дата окончания проекта


Руководитель проекта Сахацкий Д.В.


Харьков 2007



Украинская инженерно-педагогическая академия


Кафедра: Автоматики и радиоэлектроники

Дисциплина: Приемо-передающие устройства

Специальность: Электроника, радиотехника, электронная схемотехника и связь

Курс 4 Группа ДРЭ-Э4-1 Семестр 7


ЗАДАНИЕ

на курсовой проект студентки

Ролик Анны Николаевны


Тема проекта: Генератор с внешним возбуждением

Срок сдачи студентом законченного проекта

Исходные данные к проекту: Генератор однокаскадный с внешним возбуждением. Электронная лампа-триод. Рабочая частота 12 МГц. Выходная мощность на первой гармонике 25 кВт.

Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов):

Выбрать схему генератора и лампу для обеспечения заданной мощности в рабочем диапазоне частот

Расчет электронного режима работы генератора

Расчет электрической схемы генератора

Разработка детальных чертежей элементов резонансного контура генератора и составление принципиальной схемы генератора

Перечень графического материала:

Принципиальная схема генератора

Чертежи элементов резонансного контура генератора

Схема расположения элементов генератора

Дата выдачи задания: 22.10.2007

Содержание


Введение

Выбор и обоснование принципиальной схемы генератора с внешним возбуждением

Расчет электронного режима лампы ГВВ

Расчет и выбор блокировочных (разделительных) конденсаторов и индуктивностей

Расчет конструкции дросселей

Расчет выходной колебательной системы передатчика. Выбор контурных конденсаторов

Выбор контурных конденсаторов

Расчет конструкции контурной катушки индуктивности

Заключение

Список использованной литературы


Введение


Основные характеристики и параметры усилителей :

Чтобы правильно собрать и использовать усилитель, рассматривают

следующие три категории исходных данных:

условия питания:

природа и величина источников питания;

токи, потребляемые усилителем;

основные параметры:

тип и величина коэффициента усиления;

частотные характеристики (частота среза, произведение коэффициента усиления на полосу, произведение частоты на мощность);

входной и выходной импеданс;

погрешности и возможные ухудшения характеристик:

требуемый уровень точности коэффициента усиления;

линейность характеристики;

внутренние шумы;

предельные величины напряжений и токов

Выбор и обоснование принципиальной схемы генератора с внешним возбуждением


В цепях каскада ГВВ одновременно могут действовать напряжения и протекать токи с существенно различными частотами:

рабочая (несущая радиочастота) и ее гармоника

постоянный ток, напряжение

модулирующая (звуковая) частота

напряжение и ток промышленной частоты


Схема каскада строится таким образом, чтобы:

существовали источники напряжений и токов нужных частот;

необходимые напряжения были приложены к электродам активных приборов;

существовали замкнутые цепи для всех токов т источника к «потребителю» и обратно к источнику;

на нужных элементах ГВВ возникали падения от нужных составляющих токов.

Цепи с токами и напряжениями не должны мешать друг другу: не создавать короткие замыкания или разрывы в цепях друг друга.

Электронные лампы имеют заметную емкость между управляющей сеткой и анодом, которая называется проходной. За счет проходной емкости происходит прямое прохождение энергии из входной цепи в выходную и обратная реакция выходной цепи на входную. Проходная емкость влияет на работу ГВВ даже когда лампа заперта большим отрицательным напряжением смещения, снято анодное напряжение или выключен накал лампы. Наличие обратной связи входной и выходной цепи ГВВ через проходную емкость может привести к самовозбуждению ГВВ. Для ослабления влияния проходной емкости в ламповых ГВВ с экранирующей сеткой (тетроды и пентоды), а также построение ГВВ по схеме с общей сеткой.

Несмотря на то, что проходная емкость тетродов в несколько десятков раз меньше емкости таких же по мощности триодов, последние находят преимущественное применение в диапазоне частот до 30 МГц в каскадах мощностью до 500-1000 кВт. Это связано с тем, что для таких мощностей сложно изготовить тетрод из-за трудностей охлаждения экранирующей сетки.

На высоких частотах (до 1000 МГц и выше) трудно обеспечить малое индуктивное сопротивление вывода экранирующей сетки в тетродах, поэтому и в этом случае преимущественное применение находят триоды.

Вынужденное применение триодов при больших мощностях или высоких частотах заставляет отказаться от включения ламп по схеме с общим катодом, обладающей наибольшим коэффициентом усиления по мощности и приводит к необходимости включения ламп по схеме с общей сеткой для ослабления проходной емкости Скс .

Как известно, возможны два варианта построения схем питания анодной цепи лампового ГВВ: последовательное и параллельное. Чаще применяется последовательное как самое простое. Кроме этого при последовательном питании колебательная система в анодной цепи лампы не шунтируется блокировочными деталями и их паразитными реактивностями. Особенностью последовательного питания является наличие постоянного напряжения анодного питания Ea на элементах колебательной системы. Для исключения условий самовозбуждения в области высоких частот лампу включают по схеме с общей сеткой.

Расчет электронного режима лампы ГВВ


По данным выходной мощности на первой гармонике и рабочей частоте генератора выберем лампу ГУ-25Б.


Поскольку проходная мощность обычно составляет 5-7% от выходной мощности, то при заданной полезной мощности определяется сначала расчетная мощность на 1-ой гармонике

Расчет генератора с внешним возбуждением25000 = 23750 Вт 76

Расчет генератора с внешним возбуждением

Зададимся углом отсечки θ = 75°, учитывая, что максимальное КПД и выходная мощность будут при θ =70° - 90°.


Определим коэффициент использования анодного напряжения

Расчет генератора с внешним возбуждением0,958 76

где Расчет генератора с внешним возбуждением - коэффициент Берга 1-ой гармоники тока, берется из таблицы коэффициентов Берга для косинусоидальных импульсов.

Расчет генератора с внешним возбуждением - крутизна ВАХ лампы в граничном режиме


Амплитуда напряжения на аноде

Расчет генератора с внешним возбуждением0,958·12000=11 495 В 76

Амплитуда первой гармоники анодного тока

Расчет генератора с внешним возбуждением23750/11 495=4,132 А 76

Постоянная составляющая анодного тока

Расчет генератора с внешним возбуждением4,132· 0,269/0,4548=2,444 А 76

Мощность, потребляемая анодной цепью

Расчет генератора с внешним возбуждением12000· 2,444=29 328 Вт 76

Мощность, рассеиваемая на аноде

Расчет генератора с внешним возбуждением29 328 - 15,0 = 5 578 Вт 76


Коэффициент полезного действия анодной цепи

Расчет генератора с внешним возбуждением15,0 / 29 328 = 0,810 76


Амплитуда напряжения возбуждения

Расчет генератора с внешним возбуждением0,033·11 495 +4,132/[0,4548· 0,032(1-cos75°)]=766,25 В 76

где Расчет генератора с внешним возбуждением30 = 0,033 – проницаемость лампы


Найдем смещения

Расчет генератора с внешним возбуждением0,033(12000-2000)= -333,33 В 76

Расчет генератора с внешним возбуждением766,25-0,033·11 495)·cos75°-333,33= -432,48 В 76


Амплитуда импульса анодного тока

Расчет генератора с внешним возбуждением-432,48/0,4548=5,374 А 76

Причем ток эмиссии катода выбранной лампы может обеспечить данную величину.


Максимальное значение модуля сеточного напряжения

Расчет генератора с внешним возбуждением|-432,48-766,25|=1 199 В 76

Максимальное напряжение на сетке и остаточное напряжение на аноде

Расчет генератора с внешним возбуждением-432,48+766,25=333,77 В 76

Расчет генератора с внешним возбуждением12000 - 11 495=505 В 76

Амплитуда импульса сеточного тока

Расчет генератора с внешним возбуждением5,374 = 0,269 А 76


Угол отсечки сеточного тока

Расчет генератора с внешним возбуждением(-432,48)/766,25=0,564 76


Постоянная составляющая и амплитуда 1-ой гармоники сеточного тока

Расчет генератора с внешним возбуждением0,269·0,269·0,65=0,047 А 76

Расчет генератора с внешним возбуждением0,269·0,4548·0,7=0,086 А 76

где коэффициенты Расчет генератора с внешним возбуждением и Расчет генератора с внешним возбуждением учитывают некосинусоидальную форму импульсов сеточного тока.


Мощность, потребляемая цепью сетки от предыдущего каскада

Расчет генератора с внешним возбуждением766,25·0,086/ 2=32,77 Вт 76


Мощность, потребляемая от источника смещения

Расчет генератора с внешним возбуждением-432,48· 0,047= -20,32 Вт 76

Мощность, рассеиваемая на управляющей сетке

Расчет генератора с внешним возбуждением32,77-20,32=12,45 Вт 76


Определяется проходная мощность

Расчет генератора с внешним возбуждением766,25·4,132 / 2=1 583 Вт 76


Определим полную выходную полезную мощность

Расчет генератора с внешним возбуждением15,0+1 583=25 333 Вт 76


Найдем полное сопротивление нагрузки в анодной цепи

Расчет генератора с внешним возбуждением(766,25+11 495)/4,132=2 967 Ом 76

Расчет и выбор блокировочных (разделительных) конденсаторов и индуктивностей


Блокировочную емкость определяют из условия

Расчет генератора с внешним возбуждением1,5=225 пФ 76

где выходная емкость лампы Расчет генератора с внешним возбуждением соответствует емкости лампы анод-катод Расчет генератора с внешним возбуждением.


Индуктивность блокировочного дросселя определяется из условия

Расчет генератора с внешним возбуждением144000000·225=4,630 мГн 76


Блокировочные элементы Расчет генератора с внешним возбуждением и Расчет генератора с внешним возбуждением образуют паразитный колебательный контур, собственная резонансная частота которого Расчет генератора с внешним возбуждением не должна попадать внутрь рабочей полосы частот передатчика. Поэтому Расчет генератора с внешним возбуждением берут ниже рабочей полосы:

Расчет генератора с внешним возбуждением30,984 МГц 76


Сеточный конденсатор Расчет генератора с внешним возбуждением предназначен для обеспечения нулевого потенциала сетки по переменной составляющей относительно «земли» для того, чтобы она выполняла роль электростатического экрана между входной и выходной частотами усилителя. Соответственно, вывод управляющей сетки должен обладать малой индуктивностью, что обеспечивается в лампах, которые имеют кольцевой вывод управляющей сетки. Емкость Расчет генератора с внешним возбуждением определяется как:

Расчет генератора с внешним возбуждением45=9000 пФ 76

Конденсатор Расчет генератора с внешним возбуждением находится под большим напряжением радиочастоты и напряжением смещения Расчет генератора с внешним возбуждением. Через него протекает переменная составляющая тока управляющей сетки.

Необходимая величина емкости Расчет генератора с внешним возбуждением достигается параллельным включением нескольких (4-8 или более штук) конденсаторов с малой собственной индуктивностью, например, конденсаторов типов К15У-1а и КВИ-3.


Блокировочный дроссель Расчет генератора с внешним возбуждением выполняет вспомогательную роль – препятствует попаданию тока радиочастоты в цепи питания. Его индуктивное сопротивление должно быть во много раз больше, чем сопротивление конденсатора Расчет генератора с внешним возбуждением

Расчет генератора с внешним возбуждением (75398224·9000·Расчет генератора с внешним возбуждением)=110,5 Ом 76

где Расчет генератора с внешним возбуждением75398224 рад/с

Через дроссель протекает постоянная составляющая тока сетки.


Конденсаторы Расчет генератора с внешним возбуждением являются разделительными и их сопротивление для радиочастоты должно быть во много раз меньше, чем входное сопротивление лампы.

Расчет генератора с внешним возбуждением55=8250,0 пФ 76

где Расчет генератора с внешним возбуждением - входная емкость лампы, соответствующая емкости сетка-катод Расчет генератора с внешним возбуждением=55 пФ.


Конденсаторы Расчет генератора с внешним возбуждением выполняют вспомогательную роль. Они создают кратчайший путь для тока радиочастоты, прошедшего через дроссель, препятствуя попаданию этого тока в провода питания цепи накала. На практике емкость этих конденсаторов в каскадах мощностью в несколько десятков киловатт принимают примерно 3-5 нФ и используют конденсаторы типа К15У-2. Примем номинальное значение конденсатора Расчет генератора с внешним возбуждением.


Катодные дроссели Расчет генератора с внешним возбуждением предназначены для того, чтобы предотвратить короткое замыкание напряжения возбуждения через цепь питания накала. Накальный трансформатор для токов радиочастоты представляет собой большую емкость по отношению к корпусу передатчика. Через дроссели протекают ток накала лампы, токи Расчет генератора с внешним возбуждением и Расчет генератора с внешним возбуждением и некоторый ток высокой частоты, обусловленный конечной величиной реактивного сопротивления дросселя Расчет генератора с внешним возбуждением.

Так как ток накала гораздо больше других токов, то по нему выбирается сечение провода дросселя.

Дроссели должны обладать такой индуктивностью, чтобы, будучи включенными, параллельно входу лампы существенно не снижали бы входное сопротивление ступени

Расчет генератора с внешним возбуждением8·766,25/(4,132+0,086)=1453,4 Ом 76


отсюда индуктивность катушки равна

Расчет генератора с внешним возбуждением19,276 мкГн 76


Расчет конструкции дросселей


Для обеспечения устойчивости работы ГВВ по отношению к дроссельным паразитным колебаниям необходимо, чтобы индуктивность сеточного дросселя была бы в 3-5 раз меньше индуктивности анодного

Расчет генератора с внешним возбуждением4,630/4=1,157 мкГн 76

Диаметр провода сеточного дросселя Расчет генератора с внешним возбуждением, мм, определяется исходя из величины постоянной составляющей тока, протекающего через дроссель

Расчет генератора с внешним возбуждением0,11 мм 76

Применим провод марки ПЭВ-1 диаметром 0,11 мм и диаметром в изоляции 0,135 мм.


Обычно провод наматывается на каркас из фарфоровых труб. Выберем трубу диаметром D=0,02 м. Для уменьшения собственной емкости обмотки дросселей их выполняют удлиненной формы

Расчет генератора с внешним возбуждением0,02=0,08 м 76

Определим количество витков N провода с изоляцией, которое можно расположить при сплошной намотке на длине l:

Расчет генератора с внешним возбуждением80/0,135=17 витков 76

Определим шаг намотки

Расчет генератора с внешним возбуждением5,00 мм 76


Затем определим напряжение между соседними витками при сплошной намотке

Расчет генератора с внешним возбуждением114,95/17=6,76 В 76

где Расчет генератора с внешним возбуждением11 495=114,95 В


Для катодного дросселя с индуктивностью L=19,276 мкГн выберем провод исходя из протекающего через него тока

Расчет генератора с внешним возбуждением6,12 мм 76


Применим провод марки ПБД с диаметром в изоляции 5,2 мм


Выберем каркас диаметром D=0,06 м и с длиной

Расчет генератора с внешним возбуждением0,06=0,24 м 76

Рассчитаем количество витков

Расчет генератора с внешним возбуждением0,24/5,2=40 витков 76

Определим шаг намотки

Расчет генератора с внешним возбуждением6,14 мм 76


Затем определим напряжение между соседними витками при сплошной намотке

Расчет генератора с внешним возбуждением114,95/40=6,14 В 76


Для блокировочного дросселя выберем провод

Расчет генератора с внешним возбуждением1,02 мм 76

марки ПЭЛШО с диаметром в изоляции 1,2 мм


Выберем каркас диаметром D=0,02 м и с длиной

Расчет генератора с внешним возбуждением0,02=0,08 м 76

Рассчитаем количество витков

Расчет генератора с внешним возбуждением0,08/1,2=34 витков 76

Определим шаг намотки

Расчет генератора с внешним возбуждением2,42 мм 76


Затем определим напряжение между соседними витками при сплошной намотке

Расчет генератора с внешним возбуждением114,95/34=3,38 В 76


Длина провода, которым ведется намотка дросселя, должна соответствовать условию:

Расчет генератора с внешним возбуждением25=7,5 м 76


Расчет выходной колебательной системы передатчика


Выходная колебательная система ВКС передатчика должна трансформировать сопротивление нагрузки каскада (входное сопротивление антенны или фидера), имеющего в общем случае комплексный характер, в активное сопротивление анодной нагрузки лампы

Расчет генератора с внешним возбуждением0,958/4,132=2 967 Ом 76

В качестве простейшей ВКС принимают одноконтурную схему с нагрузкой подключаемой параллельно с емкостным сопротивлением XСВ , которое связывает нагрузку с контуром

Расчет генератора с внешним возбуждением

Рис.1. Схема простейшей ВКС


Для расчета ВКС задаются расчетной мощностью генераторной лампы P1 , волновым сопротивлением фидера Wф = 75 Ом, КБВ = 0,8 и рабочим диапазоном волн передатчика.

Среднее значение волн заданного диапазона

Расчет генератора с внешним возбуждением12 = 25 м 76

Определяется коэффициент ослабления тока второй гармоники

Расчет генератора с внешним возбуждением42,46 76

где Расчет генератора с внешним возбуждением0,258 · 5,374=1,39 А - амплитуда тока второй гармоники

Расчет генератора с внешним возбуждением75/0,8=93,75 Ом - входное сопротивление фидера.

Определим сопротивление связи

Расчет генератора с внешним возбуждением93,75/42,46=17,67 Ом 76

Рассчитывается вносимое в контур сопротивление

Расчет генератора с внешним возбуждением93,75/[(93,75/17,67)2+1]=3,21 Ом 76

Найдем сопротивление емкости ВКС

Расчет генератора с внешним возбуждением97,72 Ом 76

Определяется индуктивное сопротивление ВКС

Расчет генератора с внешним возбуждением2 967·3,21/97,72+93,75·3,21/17,67=114,67 Ом 76

Вычислим добротность нагруженного контура без учета собственных потерь

Расчет генератора с внешним возбуждением114,67/3,21=35,67 76

Определим также КПД контура

Расчет генератора с внешним возбуждением35,67/150=0,76 76

где для нашего передатчика Расчет генератора с внешним возбуждением150 – добротность ненагруженного контура.

Вычислим полное активное сопротивление контура с учетом потерь

Расчет генератора с внешним возбуждением3,21/0,76=4,22 Ом 76

Найдем уточненные значения емкостного и индуктивного сопротивлений

Расчет генератора с внешним возбуждением111,95 Ом 76

Расчет генератора с внешним возбуждением128,85 Ом 76

Определим отдаваемую в фидер мощность

Расчет генератора с внешним возбуждением0,76·23750=18102 Вт 76

Вычислим амплитуду тока в емкостной ветви контура

Расчет генератора с внешним возбуждением11 495/114,67=67,35 А 76

Вычислим амплитуду тока в индуктивной ветви Расчет генератора с внешним возбуждением

Расчет генератора с внешним возбуждением646,23 А 76

Найдем напряжение на входе фидера

Расчет генератора с внешним возбуждением

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

Похожие рефераты: