МІНІСТЕРСТВО КУЛЬТУРИ І КІНЕМАТОГРАФІЇ
Федеральне державне освітній заклад
Вищої професійної освіти
САНКТ-Петербурзький університет КІНО І ТЕЛЕБАЧЕННЯ
Кафедра технічної електроніки
Курсовий проект на тему
«Некеровані і керовані випрямлячі»
Виконала студентка 711 гр.:
Плантенер Є.В.
Санкт-Петербург
2009р.
Технічне завдання
31 варіант
Середнє значення випрямленого напруги: U о = 35 В:
Середнє значення випрямленого струму: I о = 2.5 А;
Чинне значення напруги на навантаженні: Е2 = 240 В
Чинне значення струму вторинної обмотки: I 2 = 2 А
Частота живильної мережі: ƒ з = 60 гц
Порогове напруга вентилів: U пір = 1.1 В
Диференціальний опір вентилів: r д = 0.09 Ом
Коефіцієнт форми кривої: Кф = 1.57 У
N = 15; K = 16;
Реферат
У даному курсовому проекті мною були здійснені:
1. Розрахунок некерованого випрямляча з активним навантаженням
2. Розрахунок некерованого випрямляча з ємнісним фільтром
3. Розрахунок керованого випрямляча з фільтром і відгалужувальні діодом
4. Підбір трансформатора для двофазної однотактовой схеми випрямлення
5. Розробка електричної схеми та друкованої плати
Введення
Випрямлячі - це джерела вторинного електроживлення, реалізують статичний метод перетворення енергії змінного струму в енергію постійного струму.
Схема будь-якого випрямляча містить 3 основних елементи:
1) Силовий трансформатор - пристрій для зниження або підвищення напруги живильної мережі і гальванічної розв'язки мережі з апаратурою.
2) Випрямний елемент (вентиль), що має однобічну провідність - для перетворення перемінної напруги в пульсуюче.
3) Фільтр - для згладжування пульсуючого напруги.
Випрямлячі можуть бути класифіковані по ряду ознак:
1) за схемою випрямлення - однополуперіодні, двухполуперіодний, мостові, з подвоєнням (множенням) напруги, багатофазні й ін
2) за типом випрямного елемента - лампові (кенотрони), напівпровідникові, газотрони та ін
3) за величиною випрямленої напруги - низької напруги і високого.
4) за призначенням-для харчування анодних ланцюгів, ланцюгів сіток, що екранують, ланцюгів керуючих сіток, колекторних ланцюгів транзисторів, для зарядки акумуляторів і ін
Основні характеристики випрямлячів:
1. Номінальна напруга постійного струму - середнє значення випрямленої напруги, заданий технічними вимогами. Визначається значенням напруги, необхідним для живляться випрямлячем пристроїв.
2. Номінальний випрямлений струм I0 - середнє значення випрямленого струму, тобто його постійна складова, задана технічними вимогами. Визначається результуючим струмом усіх ланцюгів що живляться випрямлячем.
3. Напруга мережі Uсеті - напруга мережі змінного струму, що живить випрямляч. Стандартне значення цієї напруги для побутової мережі -220 вольтів з відхиленнями, що допускаються не більше 10%.
4. Пульсація - перемінна складового напруги токи на виході випрямляча. Це якісний показник випрямляча.
5. Частота пульсацій - частота найбільше різко вираженої гармонійний складової чи напруги струму на виході випрямляча. Для найпростішої однополуперіодної схеми випрямляча частота пульсацій дорівнює частоті живильної мережі. Двухполуперіодний, мостові схеми і схеми подвоєння напруги дають пульсації, частота яких дорівнює подвоєній частоті живильної мережі. Багатофазні схеми випрямлення мають частоту пульсацій, що залежить від схеми випрямляча і числа фаз.
6. Коефіцієнт пульсацій - відношення амплітуди найбільше різко вираженої гармонійний складової чи напруги струму на виході випрямляча до середнього значення чи напруги струму. Розрізняють коефіцієнт пульсацій на вході фільтра (p0%) і коефіцієнт пульсацій на виході фільтра (p%). Допустимі значення коефіцієнта пульсацій на виході фільтра визначаються характером навантаження.
7. Коефіцієнт фільтрації (коефіцієнт згладжування) - відношення коефіцієнта пульсацій на вході фільтра до коефіцієнта пульсацій на виході фільтра k з = p0 / p. Для багатоланкових фільтрів коефіцієнт фільтрації дорівнює добутку коефіцієнтів фільтрації окремих ланок.
8. Коливання (нестабільність) напруги на виході випрямляча-зміна напруги постійного струму щодо номінального. При відсутності стабілізаторів напруги визначаються відхиленнями напруги мережі.
Розрахункова частина
Розрахунок ідеального некерованого випрямляча з активним навантаженням
E 2 / Uo = 40 / 35 = 1.14;
I 2 / I 0 = 2/2.5 = 0.8;
Ккд анодному ланцюзі:
ήa = R н / (rT + p * rg * V + R н) = 1;
Амплітуда ЕРС вторинної обмотки трансформатора:
E 2 m = √ 2 * E 2 = 56.5 В;
Частота пульсації на виході випрямляча:
ƒ п (1) = ƒ з * m 2 * p = 120 Гц;
Опір навантаження:
R н = Uo / Io = 14 Ом;
Коефіцієнт пульсації:
k п (1) = 0.66
Середнє значення струму діода:
I ср VD = I 0 / m 2 = 1.25 А;
Ефективне значення прямого струму діода:
I еф VD = I ср VD * k ф = 1.96 А;
Амплітудне значення струму:
Im = E 2 m / R н = 4 А;
Параметри діода:
U про max = 3.14 * U 0 / ήa = 109.9 В;
I ср VD / Io = 0.5
Коефіцієнт трансформації
Ku = E 2 / U 1 = 40 / 220 = 0.182
Зовнішня характеристика випрямляча
U 0 = E 0 - I 0 * Zn
Зовнішня характеристика випрямляча з індуктивним фільтром з урахуванням активних r п і індуктивних Ls втрат:
U0 = m2 / π * E2msin (π/m2) - I0 (r п + (p * m2/2π) * ω * Ls);
Висновок:
Для даної двофазної однотактной схеми випрямлення двофазного мережевого харчування необхідні діоди із середнім значення прямого струму
I ср VD = 1.25А, бажано, щоб діод витримував прямий струм не менше
2 А, так як ефективний значення прямого струму I еф VD = 1,96 (А). Також необхідно, щоб діод здатний був витримати зворотне напруга
U про max = 100 (В), але рекомендується узяти запас у два рази, тобто U про max = 200 (В), для стабільної роботи діода. Для даної схеми також необхідний понижуючий трансформатор, з коефіцієнтом трансформації Ku = 0.182.
Розрахунок некерованого випрямляча з ємнісним фільтром.
Еквівалентна схема випрямляча з фільтром
Опір ємнісного фільтра:
xc = R 0 / N 0.0933;
Ємність конденсатора в ємнісному фільтрі:
C 0 = 1 / (2 * π * ƒ c * m 2 * p * xc) = +1422 мкФ;
Повний опір активних втрат:
r п = r тр + p * rgVD = R н / k = 0.8 Ом;
Кут відсічки:
θ = 36.5 ˚;
Розрахунок параметрів випрямляча з кутом відсічення θ:
A (θ) = r п * π / (m 2 * p * R н) = 0.10;
B (θ) = 1 / (√ 2 * cos θ) = 0.88;
D (θ) = I дійств / I ср = 2.45;
H (θ) = C 0 * r п * ƒ * k п (1) = 8700;
F (θ) = I амплі / I ср = 7.51;
Ефективне значення прямого струму діода:
I еф VD = I ср VD * D (θ) = 3.06 A;
Коефіцієнт пульсації випрямленої напруги по основній гармоніці:
k п (1) = H (θ) / r п * ƒ c * C 0 = 0.13;
Діючі значення фазних ЕРС E 2 в вентильної обмотці ПТ:
E 2 = B (θ) * U 0 = 17.6 В;
Амплітудне значення фазних ЕРС в вентильної обмотці ПТ:
E 2 m = √ 2 * E 2 = 24.8 B;
Діючі значення струму в обмотці вентильної ПТ:
I2 = √ p * D (θ) * I ср VD = 3.06 A;
Амплітудне значення струму в обмотці вентильної ПТ:
I2m = F (θ) * I ср VD = 9.38 A;
Коефіцієнт трансформації ПТ дорівнює:
kU = E 2 / U 1 = 0.182;
Висновок:
Після додавання в схему некерованого випрямляча C-фільтра деякі параметри випрямляча змінилися:
- Значення I еф VD збільшилася з 1.96А до 3.06А;
-Значення k п (1) зменшилося з 0.66 до 0.13, отже, фільтр працює нормально;
-Діючі значення E 2 зменшилися з 40 В до 17.6 В;
-Амплітудне значення E 2 m зменшилася з 56.5 до 24.8 У В;
-Діючі значення I 2 збільшилося з 2 А до 3.06 А;
-Амплітудне значення I 2 m збільшилося з 4 А до 9.38 А;
Середній струм у вентильної обмотці залишився незмінним, I ср VD = 1.25 А.
Розрахунок керованого випрямляча з фільтром і відгалужувальні діодом.
Еквівалентна схема випрямляча з фільтром і відгалужувальні діодом.
am = Ucmax / UcN = 1.05;
an = Ucmin / UcN = 0.8;
Ucmax = 231 B;
Ucmin = 176 B;
Проектування друкованої плати
Якщо порівнювати три представлених в даному курсовому проекті випрямляча, то кращим є некерований випрямляч з ємнісним фільтром. Значення коефіцієнта пульсацій значення k п (1) значно зменшилося з 0.66 до 0.13. Так як даний показник відноситься до базових електричним показником якості, то вибір обгрунтований. Хоча для повної оцінки роботи будь-якого випрямляча необхідно крім базових електричних показників розрахувати ще і базові енергетичні показники якості, але в рамках цієї роботи вони не розглядалися.
Після аналізу розрахунків і вибору найкращого типу випрямляча перейдемо до проектування його друкованої плати. Так як електрична схема була спроектована в розрахунковій частині, то необхідно тепер підібрати реальні елементи її на основі розрахункових даних. Для даної схеми випрямлення нам знадобиться: двофазний трансформатор (перетворення напруги); конденсатор постійної ємності (зменшує пульсацій); постійний резистор (активне навантаження); діод (перетворює змінну напругу в пульсуюче однополярне). Маркування даних елементів наведена в специфікації.
Креслення друкованої плати випрямляча з розташування елементів (вид зверху)
Креслення друкованої плати випрямляча (вид знизу)
Список літератури
1. Векслер Г.С., Пилинський В.В., «Електроживильні пристрої електроакустичної і кінотехнічні апаратури». - К.: Обчислюємо. шк. Головне вид-во, 1986.
2. Корчагіна Л.Г., Федоров О.П., Яковлєва Л.П. «Випрямні пристрої». Методичні вказівки з дисципліни «Електроживильні пристрої для студентів заочного та вечірнього відділень спеціальності
201400. »-СПбГУКіТ, 2004 р., - 4 уч.ізд.л.
3. Корчагіна Л.Г., Федоров О.П., Яковлєва Л.П. «Електроживильні пристрої: Методичні вказівки з виконання лабораторних робіт.
Частина 1. Випрямлячі. »- СПбГУКіТ, 2002 - уч.ізд.л.
4. Корчагіна Л.Г., Федоров О.П., Яковлєва Л.П. «Електроживильні пристрої: Методичні вказівки з виконання лабораторних робіт. Частина II. Стабілізатори. »- СПбГУКіТ, 2003 - уч.ізд ..
5. В.Я. Брускін «Номограми для радіоаматорів» МРБ 1972 рік.
6.Б.Богдановіч, Е. Ваксер «Короткий радіотехнічний довідник» Білорусь 1968 рік.
Формат | Зона | Поз. | Позначення | Найменування | Кількість | Прим. | ||||||
ПТ1 | Траснформатор | 1 | ||||||||||
ТСМ-0.63 380 / 1935 ТУ16-93ВІЕЛ671132.001 | ||||||||||||
Діоди | ||||||||||||
VD1 | КД-2999Б 100В 20А | 1 | ||||||||||
VD2 | КД-2999Б 100В 20А | 1 | ||||||||||
Резистори | ||||||||||||
R1 | MF-200 * 1.0 - 15.0 Ом | 1 | ||||||||||
Конденсатор | ||||||||||||
С1 | EHP-3300 - 4700 мкФ | 1 | ||||||||||
КТЕ.000001.ЕЗ | ||||||||||||
Змін. | Лист | № докум. | Підпис. | Дата | ||||||||
Розробив | Плантенер Є.В. | Некерований випрямляч Схема електрична принципова | Літер. | Лист | Листів | |||||||
Перевірив | Осіпков Ю.П. | У | ||||||||||
СПбГУКіТ ФАОТ Група 711 | ||||||||||||
Н.контр. | ||||||||||||
Утв. |