Курсовая работа
по Электротехнике и электронике _
Расчет блока питания постоянного тока.
Вариант 79.
Содержание задания
Для питания нагрузки постоянным напряжением от сети переменного синусоидального тока с напряжением Uс=220В и частотой fс=50Гц используется стабилизированный блок питания постоянного тока, содержащий трансформатор, неуправляемый выпрямитель, сглаживающий фильтр и стабилизатор напряжения:
. Выберите микросхему стабилизатора напряжения по данным табл. 2 и схемам включения, приведенным на рис. 2. По результатам выбора определите входное напряжение стабилизатора: UВХ.СТ=UВЫХ.Ф.=U0, и коэффициент пульсаций на входе стабилизатора, равный коэффициенту пульсаций на выходе фильтра: рВХ.СТ=рФ.
.Рассчитайте фильтр, сглаживающий пульсации выпрямленного напряжения, и выберите конденсатор по табл. 3 для фильтра, обеспечивающего коэффициент пульсаций рФ=рВХ.СТ.
. Выберите схему, обеспечивающую требуемое значение выпрямленного напряжения UВ и коэффициент пульсаций рВЫП=рВЫХ.Ф., и рассчитайте параметры неуправляемого выпрямителя. Подбор выпрямительных диодов произведите по табл.4.
. Рассчитайте однофазный трансформатор напряжения и параметры его схемы замещения. Выбор размеров магнитопровода произведите по данным табл.5 или табл.6, а обмоточных проводов - по табл.7.
. Выберите предохранитель для включения в цепь первичной обмотки трансформатора по табл.8.
. Изобразите принципиальную электрическую схему блока питания, соответствующую заданному варианту.
Исходные данные:
Напряжение нагрузки Un = 30 В
Ток нагрузки In = 0,5 A
Коэффециент пульсации, рn = 0,01
Полярность схемы относительно земли: «- ».
Расчёт параметров интегрального стабилизатора напряжения
Выбираем интегральную схему стабилизатора напряжения по табл. 2[1].
Тип микросхемы: КР142ЕH11
Расчёт входного напряжения для выбранной схемы стабилизатора Uin.
Определяем допустимые значения входного напряжения на входе микросхемы.
Минимально допустимое напряжение на входе микросхемы:
B
Выбираем входное напряжение стабилизатора как среднее арифметическое его допустимых значений, т.е.
B
Проверка по мощности, рассеиваемой микросхемой:
< 
Условие выполняется.
Коэффициент пульсации на входе:
Проверяем достаточность условия:
<= 
<= 
Т.к. условие не выполняется, находим новое значение рf:
ток на входе стабилизатора:
A
определяем значения резисторов R1 и R2:
+ R2 = 
кОм/R2 = 
= 9.583 кОм, R2 = 0.417 кОм
Выбираем ближайшие значения сопротивлений резисторов из ряда Е24:
= 10 кОм, R2 = 430 Ом.
Расчет параметров неуправляемого выпрямителя и сглаживающего фильтра
Выходные параметры выпрямителя:
о = 39,25 B;о = 0,52 A;
рf = 0,029;
Из табл.2[3] выбираем ориентировочные значения Bl и Dl:
= 1,1; Dl = 2,2
Из выражений табл.1[3] определяем данные выпрямительных диодов:
B
A
A
ВА
По таблице 4 [1] выбираем диодный мост КЦ412Б с параметрами:
A
B
B
A
Определяем параметры диода и обмоток трансформатора.
Сопротивление диода:
Ом
Выбираем трансформатор броневой конструкции, т.к. большая мощность не требуется Str < 200 ВТ и, кроме того, не требуется низкий коэффициент пульсации в нагрузке рn < 0,001.
Из рис. 2[4] и 3[4] определим ориентировочные значения B и j.
= 1.28 Тл; j = 3,2 А/мм2 = 3,2*106 А/м2
Определим активное сопротивление и индуктивность рассеяния обмоток транс-форматора, выбирая большие значения:
Ом
Гн
Найдем R:
Ом
Найдем φ:
рад
Найдем Al:
Определим значения коэффициентов:
= 1.1; Dl = 2,1;
Fl = 5,6; H = 550.
Рассчитаем параметры диодов и трансформатора по табл.1[3].
B
B
A
A
A
BA
A
По заданному значению коэффициента пульсации рf на выходе фильтра и параметру H определяем требуемую емкость конденсатора фильтра: трансформатор стабилизатор напряжение выпрямитель
Выбираем из табл.3[1] конденсатор из условия:
С >= Ссalс
>= 
Условию удовлетворяет конденсатор со следующими параметрами:
B
мкФ
Вычислим новое значение рf:
Вычислим амплитудное значение переменной составляющей U’:
Т.к. U’ превышает максимально допустимое значение, необходимо подобрать конденсатор большей емкости:
мкФ
В результате выполненных расчетов определены численные значения величин, необходимых для расчета трансформатора:
Расчет трансформатора
1. Определить конфигурацию и параметры магнитопровода.
. Определить количество витков обмоток, а также диаметр и марку их проводов.
. Определить параметры схемы замещения и КПД трансформатора.
. Определить ток плавления плавкого предохранителя, включенного в цепь первичной обмотки.
Исходные данные:
B
Выбираем ориентировочные значения параметров из рис.2, 3[4]:
Определяем величину QсQо:
мм2
Из табл. 6[1] выбираем магнитопровод ШЛ 16x32 с параметрами:
Определяем потери в стали по рис.4 [4].
Bт/кг
Baр/кг
Активная мощность:
Втр
Реактивная мощность:
Найдем активную и реактивную составляющую тока холостого хода:
A
A
По результатам расчета выпрямителя определим величину I2`:
А
Вт
Определим ток первичной обмотки:
A
Площадь поперечного сечения провода 1-й обмотки:
мм2
Площадь поперечного сечения провода 2-й обмотки:
мм2
Выберем сечение проводов обмоток (табл.7 [1]):
. ПЭВ-1 q1 = 0.08553 мм2
мм
мм
. ПЭВ-1 q2 = 0.3019 мм2
мм
мм
Амплитуда магнитного потока в стали:
Вб
Число витков 1-й обмотки:
Число витков 2-й обмотки:
Толщина каркаса:
мм
Межслойная изоляция:
мм
мм
Толщина межобмоточной изоляции с учетом экранирующей обмотки:
Число витков в 1-ом слое:
Число витков во 2-ом слое:
Число слоев 1-ой обмотки:
Число слоев 2-ой обмотки:
Толщина 1-ой обмотки:
мм
Толщина 2-ой обмотки:
мм
Остающееся свободное место в окне сердечника:
мм
мм
Т.к. обмотки не помещаются на сердечнике выберем сердечник большего размера и повторим расчет.
Для нового расчета выбираем магнитопровод ШЛ 25x25 с параметрами:
Новый расчет дает:
мм
Это приемлемое значение.
Определим среднюю длину провода каждой обмотки:
мм
мм
мм
мм
Найдем активные сопротивления обмоток:
Ом
Ом
Найдем суммарные потери в меди:
Вт
Вычислим номинальный КПД трансформатора, пологая, что нагрузка активная:
Общая поверхность охлаждения:
м2
м2
м2
Температура перегрева обмоток приблизительно равна:
оС
Прибавив к ней температуру окружающей среды, получим рабочую температуру проводов обмотки.
оС
Эта температура не превышает максимально допустимую (для ПЭВ-1 120оС).
Вычислим параметры схемы замещения.
Средняя длина витка обмотки:
м
Расчетный зазор для потоков рассеяния:
мм
Высота обмотки для броневого сердечника:
мм
Активное сопротивление:
Ом
Реактивное сопротивление:
Ом
где
По табл. 8[1] выберем предохранитель, включаемый в цепь первичной обмотки трансформатора, с током плавления Iпл = 1 А, т.к. I1 = 0.778 A.