Неуправляемые и управляемые выпрямители

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО КУЛЬТУРЕ И КИНЕМАТОГРАФИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Кафедра технической электроники

Курсовой проект на тему

«Неуправляемые и управляемые выпрямители»

Выполнила студентка 711 гр. :

Плантенер Е.В.

Санкт-Петербург

2009 г.

Техническое задание

31 вариант

Среднее значение выпрямленного напряжения: Uо=35 В:

Среднее значение выпрямленного тока: Iо = 2.5 А;

Действующее значение напряжения на нагрузке: Е2 = 240 В

Действующее значение тока вторичной обмотки: I2 = 2 А

Частота питающей сети: ѓс = 60 гц

Пороговое напряжение вентилей: Uпор = 1.1 В

Дифференциальное сопротивление вентилей: rд = 0. 09 Ом

Коэффициент формы кривой: Кф = 1. 57 В

N = 15; K = 16;

Реферат

В данном курсовом проекте мной были совершены:

1. Расчет неуправляемого выпрямителя с активной нагрузкой

2. Расчет неуправляемого выпрямителя с емкостным фильтром

3. Расчет управляемого выпрямителя с фильтром и ответвляющим диодом

4. Подбор трансформатора для двухфазной однотактовой схемы выпрямления

5. Разработка электрической схемы и печатной платы

Введение

Выпрямители — это источники вторичного электропитания, реализующие статический метод преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока.

Схема любого выпрямителя содержит 3 основных элемента:

1)Силовой трансформатор — устройство для понижения или повышения напряжения питающей сети и гальванической развязки сети с аппаратурой.

2)Выпрямительный элемент (вентиль), имеющий одностороннюю проводимость — для преобразования переменного напряжения в пульсирующее.

3)Фильтр — для сглаживания пульсирующего напряжения.

Выпрямители могут быть классифицированы по ряду признаков:

1) по схеме выпрямления — однополупериодные, двухполупериодные, мостовые, с удвоением (умножением) напряжения, многофазные и др.

2) по типу выпрямительного элемента — ламповые (кенотронные), полупроводниковые, газотронные и др.

3) по величине выпрямленного напряжения — низкого напряжения и высокого.

4) по назначению -для питания анодных цепей, цепей экранирующих сеток, цепей управляющих сеток, коллекторных цепей транзисторов, для зарядки аккумуляторов и др.

Основные характеристики выпрямителей:

1. Номинальное напряжение постоянного тока — среднее значение выпрямленного напряжения, заданное техническими требованиями. Определяется значением напряжения, необходимым для питаемых выпрямителем устройств.

2. Номинальный выпрямленный ток I0 — среднее значение выпрямленного тока, т. е. его постоянная составляющая, заданная техническими требованиями. Определяется результирующим током всех цепей питаемых выпрямителем.

3. Напряжение сети Uсети — напряжение сети переменного тока, питающей выпрямитель. Стандартное значение этого напряжения для бытовой сети -220 вольт с допускаемыми отклонениями не более 10%.

4. Пульсация — переменная составляющая напряжения или тока на выходе выпрямителя. Это качественный показатель выпрямителя.

5. Частота пульсаций — частота наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя. Для самой простой однополупериодной схемы выпрямителя частота пульсаций равна частоте питающей сети. Двухполупериодные, мостовые схемы и схемы удвоения напряжения дают пульсации, частота которых равна удвоенной частоте питающей сети. Многофазные схемы выпрямления имеют частоту пульсаций, зависящую от схемы выпрямителя и числа фаз.

6. Коэффициент пульсаций — отношение амплитуды наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя к среднему значению напряжения или тока. Различают коэффициент пульсаций на входе фильтра (p0%) и коэффициент пульсаций на выходе фильтра (p %). Допускаемые значения коэффициента пульсаций на выходе фильтра определяются характером нагрузки.

7. Коэффициент фильтрации (коэффициент сглаживания) — отношение коэффициента пульсаций на входе фильтра к коэффициенту пульсаций на выходе фильтра k с = p0 / p. Для многозвенных фильтров коэффициент фильтрации равен произведению коэффициентов фильтрации отдельных звеньев.

8. Колебания (нестабильность) напряжения на выходе выпрямителя -изменение напряжения постоянного тока относительно номинального. При отсутствии стабилизаторов напряжения определяются отклонениями напряжения сети.

Расчетная часть

Расчет идеального неуправляемого выпрямителя с активной нагрузкой

E2/Uo =40/ 35 = 1. 14;

I2/I0 = 2/2.5 = 0. 8;

Кпд анодной цепи:

Юa = Rн/(rT + p*rg*V +Rн) = 1;

Амплитуда ЭДС вторичной обмотки трансформатора:

E2m = v2*E2 = 56.5 В;

Частота пульсации на выходе выпрямителя:

ѓп (1) = ѓс *m2*p = 120 Гц;

Сопротивление нагрузки:

Rн = Uo/Io = 14 Ом;

Коэффициент пульсации:

kп (1) = 0. 66

Среднее значение тока диода:

IсрVD= I0/m2 = 1. 25 А;

Эффективное значение прямого тока диода:

IэффVD = IсрVD *kф = 1. 96 А;

Амплитудное значение тока:

Im= E2m/Rн = 4 А;

Параметры диода:

Uобmax=3. 14*U0/ Юa = 109.9 В;

IсрVD / Io = 0. 5

Коэффициент трансформации

Ku =E2/ U1 = 40/ 220 = 0. 182

Внешняя характеристика выпрямителя

U0 = E0- I0*Zn

Внешняя характеристика выпрямителя с индуктивным фильтром с учетом активных rп и индуктивных Ls потерь:

U0 = m2/р*E2msin (р/m2) — I0(rп + (p*m2/2р)*щ* Ls);

Вывод:

Для данной двухфазной однотактной схемы выпрямления двухфазного сетевого питания необходимы диоды со средним значение прямого тока

IсрVD = 1. 25А, желательно, чтобы диод выдерживал прямой ток не меньше

2 А, так как эффективное значение прямого тока IэффVD = 1,96 (А). Также необходимо, чтобы диод способен был выдержать обратное напряжение

Uобmax = 100 (В), но рекомендуется взять запас в два раза, т. е. Uобmax = 200 (В), для стабильной работы диода. Для данной схемы также необходим понижающий трансформатор, с коэффициентом трансформации Ku = 0. 182.

Расчет неуправляемого выпрямителя с емкостным фильтром.

Эквивалентная схема выпрямителя с фильтром

Сопротивление емкостного фильтра:

xc = R0/N 0. 0933;

Емкость конденсатора в емкостном фильтре:

C0 = 1/(2*р*ѓc*m2*p*xc) = 1422 мкФ;

Полное сопротивление активных потерь:

rп = rтр+p*rgVD = Rн/k = 0.8 Ом;

Угол отсечки:

и = 36. 5?;

Расчет параметров выпрямителя с углом отсечки и:

A (и) = rп*р/(m2*p*Rн) = 0. 10;

B (и) = 1/(v2*cosи) =0. 88;

D (и) = Iдейств/Iср = 2. 45;

H (и) = C0*rп*ѓ*kп (1) = 8700;

F (и) = Iампл/Iср = 7. 51;

Эффективное значение прямого тока диода:

IэффVD = IсрVD* D (и) = 3. 06 A;

Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения по основной гармонике:

kп (1) = H (и)/ rп * ѓc *C0 = 0. 13;

Действующие значения фазных ЭДС E2 в вентильной обмотке ПТ:

E2 = B (и)*U0 = 17.6 В;

Амплитудное значение фазных ЭДС в вентильной обмотке ПТ:

E2m = v2* E2 = 24.8 B;

Действующие значения тока в вентильной обмотке ПТ:

I2 = vp * D (и)* IсрVD = 3. 06 A;

Амплитудное значение тока в вентильной обмотке ПТ:

I2m = F (и)* IсрVD = 9. 38 A;

Коэффициент трансформации ПТ равен:

kU = E2/U1 = 0. 182;

Вывод:

После добавления в схему неуправляемого выпрямителя C-фильтра некоторые параметры выпрямителя изменились:

— значение IэффVD увеличилось с 1. 96А до 3. 06А;

-значение kп (1) уменьшилось с 0. 66 до 0. 13, следовательно, фильтр работает нормально;

-действующие значения E2 уменьшились с 40 В до 17.6 В;

-амплитудное значение E2m уменьшилось с 56.5 В до 24.8 В;

-действующие значения I2 увеличилось с 2 А до 3. 06 А;

-амплитудное значение I2m увеличилось с 4 А до 9. 38 А;

Средний ток в вентильной обмотке остался неизменным, IсрVD = 1. 25 А.

Расчет управляемого выпрямителя с фильтром и ответвляющим диодом.

Эквивалентная схема выпрямителя с фильтром и ответвляющим диодом.

am = Ucmax/UcN = 1. 05;

an = Ucmin/UcN = 0. 8;

Ucmax = 231B;

Ucmin = 176B;

Проектирование печатной платы

Если сравнивать три представленных в данном курсовом проекте выпрямителя, то лучшим является неуправляемый выпрямитель с емкостным фильтром. Значения коэффициента пульсаций значение kп (1) значительно уменьшилось с 0. 66 до 0. 13. Так как данный показатель относится к базовым электрическим показателем качества, то выбор обоснован. Хотя для полной оценки работы любого выпрямителя необходимо помимо базовых электрических показателей рассчитать еще и базовые энергетические показатели качества, но в рамках данной работы они не рассматривались.

После анализа расчетов и выбора наилучшего типа выпрямителя перейдем к проектированию его печатной платы. Так как электрическая схема была спроектирована в расчетной части, то необходимо теперь подобрать реальные элементы её на основе расчетных данных. Для данной схемы выпрямления нам понадобится: двухфазный трансформатор (преобразования напряжения); конденсатор постоянной емкости (уменьшает пульсаций); постоянный резистор (активная нагрузка); диод (преобразует переменное напряжение в пульсирующее однополярное). Маркировка данных элементов приведена в спецификации.

Чертеж печатной платы выпрямителя с расположение элементов (вид сверху)

Чертеж печатной платы выпрямителя (вид снизу)

Список литературы

1. Векслер Г. С., Пилинский В. В., «Электропитающие устройства электроакустической и кинотехнической аппаратуры». — К.: Выш. шк. Головное изд-во, 1986 г.

2. Корчагина Л. Г., Федоров А. П., Яковлева Л. П. «Выпрямительные устройства». Методические указания по дисциплине «Электропитающие устройства для студентов заочного и вечернего отделений специальности

201 400." -СПбГУКиТ, 2004 г., — 4 уч. изд.л.

3. Корчагина Л. Г., Фёдоров А. П., Яковлева Л. П. «Электропитающие устройства: Методические указания по выполнению лабораторных работ.

Часть 1. Выпрямители." - СПбГУКиТ, 2002 — уч. изд.л.

4. Корчагина Л. Г., Фёдоров А. П., Яковлева Л. П. «Электропитающие устройства: Методические указания по выполнению лабораторных работ. Часть II. Стабилизаторы.» — СПбГУКиТ, 2003 — уч. изд.

5. В. Я. Брускин «Номограммы для радиолюбителей» МРБ 1972 год.

6.Б. Богданович, Э. Ваксер «Краткий радиотехнический справочник» Беларусь 1968 год.

Формат

Зона

Поз.

Обозначение

Наименование

Кол-во

Прим.

ПТ1

Траснформатор

1

ТСМ-0. 63 380/35

ТУ16−93ВИЕЛ671 132. 001

Диоды

VD1

КД-2999Б 100 В 20А

1

VD2

КД-2999Б 100 В 20А

1

Резисторы

R1

MF-200*1.0 — 15.0 Ом

1

Конденсатор

С1

EHP-3300 — 4700 мкФ

1

КТЭ. 1. ЭЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разработал

Плантенер Е.В.

Неуправляемый

выпрямитель

Схема электрическая

принципиальная

Литер.

Лист

Листов

Проверил

Осипков Ю.П.

У

СПбГУКиТ ФАВТ

Группа 711

Н. контр.

Утв.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой