Рефетека.ру / Коммуникации и связь

Курсовая работа: Основы радиоэлектроники

1. Расчет схемы управляемого выпрямителя


1.1 Выбор схемы и расчет основных параметров выпрямителя


Основы радиоэлектроники

Рис.1.1 — Двенадцатипульсный составной управляемый выпрямитель с параллельным включением


Основы радиоэлектроники,


где Основы радиоэлектроникивыпрямленное напряжение на нагрузке при нормальном напряжении сети;

Основы радиоэлектроники выпрямленное напряжение при повышенном напряжении сети.

Из прил.2 определяем:


Основы радиоэлектроники


— максимальное обратное напряжение на тиристорах;

Основы радиоэлектроники— среднее значение тока тиристора.

Определяем активное сопротивление фазы трансформатора:

Основы радиоэлектроники,


где Основы радиоэлектроники

Определяем индуктивность рассеяния обмоток трансформатора:


Основы радиоэлектроники,


где Основы радиоэлектроники.

Определяем напряжение холостого хода с учетом сопротивления фазы трансформатора Основы радиоэлектроники и падения напряжения на дросселе Основы радиоэлектроники:


Основы радиоэлектроники


где Основы радиоэлектроники— число пульсаций в кривой выпрямленного напряжения за период сети.

Основы радиоэлектроники— падение напряжения на тиристорах;

Основы радиоэлектроники— падение напряжения на дросселях;


Основы радиоэлектроники.


Напряжение на вторичных обмотках трансформатора

Основы радиоэлектроники.

Основы радиоэлектроники


коэффициент трансформации для обмоток "треугольник-звезда" Основы радиоэлектроники тогда действительный ток первичной обмотки трансформатора


Основы радиоэлектроники

Основы радиоэлектроники

Основы радиоэлектроники


Определяем угол коммутации:


Основы радиоэлектроники.


Определяем минимально допустимую индуктивность дросселя фильтра:


Основы радиоэлектроники.

Основы радиоэлектроники.


КПД выпрямителя:

Основы радиоэлектроники


1.2 Основные параметры выпрямителя в управляемом режиме


Определяем максимальный и минимальный углы регулирования:


Основы радиоэлектроники


Минимальный и максимальный углы проводимости тиристоров:


Основы радиоэлектроники


Минимальное напряжение на нагрузке


Основы радиоэлектроники


Ток в тиристоре Основы радиоэлектроники

Максимальное обратное напряжение Основы радиоэлектроники


1.3 Выбор элементов управляемого выпрямителя


Тиристоры выбираем по Основы радиоэлектроники: тиристор Т222-20-12 и типовой охладитель М-6А.


1.4 Расчет регулировочной характеристики управляемого выпрямителя


Общая расчетная формула для всего семейства нагрузочных характеристик:


Основы радиоэлектроники


Основы радиоэлектроники

Рис.1.2 — Регулировочная характеристика выпрямителя


1.5 Выбор защиты тиристоров от перегрузок по току и напряжению


Ток плавкой вставки: Основы радиоэлектроники

Выбираем плавкую вставку ПНБ-5-380/100.

Для ослабления перенапряжений используем Основы радиоэлектроники-цепочки, которые включаются параллельно тиристору. Конденсатор ограничивает перенапряжения, а резистор — ток разряда этого кондесатора при отпирании и предотвращает колебания в последовательном контуре

Основы радиоэлектроники


Величина напряжения на конденсаторе Основы радиоэлектроникиток разряда контура


Основы радиоэлектроники

Основы радиоэлектроники


По справочнику выбираем конденсаторы C2 — КСЛ-310 пкФ, резисторы R2 — ПЭВ-100-620±10%.


Основы радиоэлектроники

Рис.1.3 — Схема управляемого выпрямителя с защитой


2. Проектирование СИФУ


2.1 Расчет параметров пусковых импульсов


Основы радиоэлектроники


2.2 Расчет цепи управления тиристорами


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


Основы радиоэлектроники


Цепи управления тиристорами питаются от импульсного усилителя через оптрон и ограничивающие сопротивление и шунтирующий диод:


Основы радиоэлектроники

Рис.2.1 — Цепь управления тиристором


По значению Основы радиоэлектроники выбираем оптрон ТО125-12,5 с параметрами:


Основы радиоэлектроники

Определяем параметры элементов, входящих в цепь управления:


Основы радиоэлектроники


По току Основы радиоэлектроники выбираем шунтирующий диод типа КД202А.

По значениям Основы радиоэлектроники и Основы радиоэлектроники выбираем резистор типа ПЭВ-20-15.


Основы радиоэлектроники


2.3 Расчет цепи импульсного усилителя


Основы радиоэлектроники

Рис.2.2 — Импульсный усилитель


Импульсный усилитель работает в режиме переключения. Его расчет проводим графоаналитическим способом.

Допустимое напряжение на коллекторе транзистора VT8 должно удовлетворять условию:


Основы радиоэлектроники


Коэффициент трансформации трансформатора TV4 найдем как


Основы радиоэлектроники


Откуда


Основы радиоэлектроники


Импульсная мощность коллекторной цепи транзистора VT8 Основы радиоэлектроники По полученным значениям Основы радиоэлектроники выбираем транзистор VT8 типа КТ203А с Основы радиоэлектроники


Основы радиоэлектроники

Рис.2.3 — Входные и выходные характеристики транзистора КТ203А


Сопротивление нагрузки цепи управления тиристором:


Основы радиоэлектроники

Сопротивление цепи коллектора VT8 Основы радиоэлектроники

Из уравнения динамического режима Основы радиоэлектроники получим:


Основы радиоэлектроники


— ток короткого замыкания по постоянному току.


Основы радиоэлектроники


После чего строим линию нагрузки по переменному току, откуда находим Основы радиоэлектроники

Сопротивление переменному току


Основы радиоэлектроники


Из графических построений находим:


Основы радиоэлектроники


Коэффициент усиления каскада Основы радиоэлектроники

Определим параметры импульсного трансформатора на ферритовом кольце Основы радиоэлектроники из феррита марки 1500НМ.

Параметры ферритового кольца:

начальная магнитная проницаемость: Основы радиоэлектроники

средняя длина магнитных линий: Основы радиоэлектроники

площадь поперечного сечения: Основы радиоэлектроники

индуктивность намагничивания сердечника трансформатора:


Основы радиоэлектроники


Количество витков первичной обмотки


Основы радиоэлектроники

Основы радиоэлектроники — количество витков вторичной обмотки.


Шунтирующий диод VD2 выбираем по току Основы радиоэлектроники — КД102Б.

Транзистор VT7 выбираем как КТ203А.


2.4 Расчет элементов триггера Шмидта


Основы радиоэлектроники

Рис.2.4 — Триггер Шмидта

Примем Основы радиоэлектроники тогда амплитуда выходных импульсов Основы радиоэлектроники Период следования импульсов запуска Основы радиоэлектроники Минимальная длительность запускающих импульсов Основы радиоэлектроники Максимальная длительность выходного импульса порогового устройства


Основы радиоэлектроники


Выбираем транзисторы VT4 и VT5 из условия Основы радиоэлектроники которому удовлетворяют транзисторы типа КТ104А с параметрами:


Основы радиоэлектроники


Ток насыщения Основы радиоэлектроники

Резистор Основы радиоэлектроники мощность рассеяния на резисторе R16 Основы радиоэлектроники

Резистор Основы радиоэлектроники мощность рассеяния на резисторе R14 Основы радиоэлектроники

Резистор Основы радиоэлектроники мощность рассеяния на резисторе R17 Основы радиоэлектроники

Емкость ускоряющего конденсатора:


Основы радиоэлектроники


Величину резистора R15 определим из соотношения:

Основы радиоэлектроники


мощность рассеяния на резисторе R15 Основы радиоэлектроники

Величину резистора R15’ определим из соотношения:


Основы радиоэлектроники


Резистор R13:


Основы радиоэлектроники


Резистор R12:


Основы радиоэлектроники


Примем R13=27(кОм) и R12=13(кОм).

Величину разделительного конденсатора C3 определим из условия


Основы радиоэлектроники


2.5 Расчет дифференцирующей цепи


амплитуда входных импульсов Основы радиоэлектроники

паразитная емкость генератора импульсов Основы радиоэлектроники

Внутреннее сопротивление генератора импульсов:


Основы радиоэлектроники


Емкость дифференцирующей цепи выбирается из условия Основы радиоэлектроники

Тогда сопротивление дифференцирующей цепи определится как:


Основы радиоэлектроники


Амплитуда выходных импульсов с дифференцирующей цепочки:


Основы радиоэлектроники


Импульсный диод VD1 выбираем по Основы радиоэлектроникитипа Д103.


2.6 Расчет элементов генератора пилообразного напряжения


Основы радиоэлектроники

Рис.2.5 — Генератор пилообразного напряжения


длительность прямого хода Основы радиоэлектроники

период повторения Основы радиоэлектроники

коэффициент нелинейности Основы радиоэлектроники

Задавшись Основы радиоэлектроники находим величину пилообразного напряжения


Основы радиоэлектроники


Выбираем транзисторы VT2 и VT3 типа МП115 с параметрами:


Основы радиоэлектроники


Ток коллектора транзистора VT3 определим по заданному коэффициенту нелинейности:

Основы радиоэлектроники


Примем Основы радиоэлектроники при этом Основы радиоэлектроники

Конденсатор


Основы радиоэлектроники


Находим величину сопротивления R9 в цепи эмиттера VT3:


Основы радиоэлектроники


Принимаем Основы радиоэлектроники


Основы радиоэлектроники


Принимаем Основы радиоэлектроники


Основы радиоэлектроники


Принимаем Основы радиоэлектроники

Приняв, что Основы радиоэлектроники найдем R10 и R11: выберем ток делителя


Основы радиоэлектроники тогда Основы радиоэлектроники

Основы радиоэлектроники


2.7 Расчет элементов блока синхронизации


Расчет блока синхронизации производим с учетом следующих данных:


Основы радиоэлектроники


Ток эмиттера


Основы радиоэлектроники


Тогда сопротивление Основы радиоэлектроники

Рассчитываем элементы цепи базы транзистора VT2:


Основы радиоэлектроники


Коэффициент трансформации трансформатора


Основы радиоэлектроники

3. Расчет параметров элементов источника питания для СИФУ


3.1 Выбор схемы и расчет основных параметров источника питания


В соответствии с заданием принимаем следующую схему источника питания:


Основы радиоэлектроники

Рис.3.1 — Источник питания СИФУ


Определим минимально допустимое входное напряжение стабилизатора:


Основы радиоэлектроники


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


Основы радиоэлектроники


максимальное падение на регулирующем транзисторе:

Основы радиоэлектроники


Максимальная мощность рассеяния на транзисторе VT2:


Основы радиоэлектроники


Выбираем регулирующий транзистор П214 с параметрами:


Основы радиоэлектроники


Коллекторный ток согласующего транзистора:


Основы радиоэлектроники


Максимальная мощность рассеяния на транзисторе VT1:


Основы радиоэлектроники


Выбираем согласующий транзистор ГТ403А с параметрами:


Основы радиоэлектроники


Базовый ток согласующего транзистора Основы радиоэлектроники

Сопротивление R4, задающее ток Основы радиоэлектроники

Мощность, рассеиваимая R4 Основы радиоэлектроники

Напряжение на коллекторе усилительного транзистора VT3:


Основы радиоэлектроники


Выбираем стабилитрон Д811 с Основы радиоэлектроники

Задаемся максимальным коллекторным током усилительного транзистора Основы радиоэлектроникитогда мощность, рассеиваемая на транзисторе VT3, Основы радиоэлектроники

Выбираем усилительный транзистор МП39 с параметрами:


Основы радиоэлектроники


Сопротивление


Основы радиоэлектроники


Задаемся током делителя Основы радиоэлектроники Коэффициенты передачи делителя:


Основы радиоэлектроники


Суммарное сопротивление делителя


Основы радиоэлектроники

Основы радиоэлектроники

Определим минимальный и номинальный КПД стабилизатора:


Основы радиоэлектроники


3.2 Расчет параметров сглаживающего фильтра


Коэффициент пульсаций на выходе выпрямителя Основы радиоэлектроники, фильтра Основы радиоэлектроники, ток нагрузки Основы радиоэлектроники, Основы радиоэлектроники

Находим коэффициент сглаживания фильтра Основы радиоэлектроники

Сопротивление Основы радиоэлектроники Мощность рассеяния на этом сопротивлении


Основы радиоэлектроники

Основы радиоэлектроники


Коэффициент передачи постоянного напряжения со входа на выход Основы радиоэлектроники

Тогда коэффициент фильтрации фильтра Основы радиоэлектроники

Определяем произведение Основы радиоэлектроники

Тогда Основы радиоэлектроники


3.3 Расчет однофазного мостового выпрямителя


Величина выпрямленного напряжения


Основы радиоэлектроники


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


Основы радиоэлектроники


Определяем параметры силового трансформатора:


Основы радиоэлектроники


Находим коэффициент трансформации трансформатора:


Основы радиоэлектроники


Ток первичной обмотки трансформатора Основы радиоэлектроники


4. Моделирование схемы блока питания СИФУ


Основы радиоэлектроники

Рис.4.1 — Модель блока питания СИФУ


1 и 2 — соответствующие каналы осцилографа.

Из-за особенностей Electronics Workbench вместо трансформатора был использован источник переменного напряжения с необходимыми выходными характеристиками (расчетными выходными характеристиками трансформатора). Были добавлены сопротивления Rtv (2 Ом) — сопротивление обмоток трансформатора; Ro (1 Ом) — согласующее сопротивление; Rn (0.1 кОм) — сопротивление блока СИФУ (Uвых/Iвых).


Основы радиоэлектроники

Рис.4.2 — Осциллограммы участков 1 и 2

Выводы


Большим преимуществом двенадцатипульсного выпрямителя является маленький коэффициент пульсации и получение большой выходной мощности. Таким образом, применение такого выпрямителя дает практически выпрямленный ток на выходе.

Подобные выпрямители получили широкое распространение в различных отраслях промышленности, например, в электролизных установках, на железнодорожном транспорте для питания двигателей постоянного тока, заряда аккумуляторных батарей, в сварочных аппаратах и дуговых печах, электрофильтрах, источниках вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры и др.


Приложение А


Основы радиоэлектроники

Основы радиоэлектроники


Список литературы


Приборы и устройства промышленной электроники / В.С.Руденко, В.И. Сенько, В.В. Трифонюк (Б-ка инженера). — К.: Технiка, 1990. — 368 с.

Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя / Терещук Р.М., Терещук К.М. — К.: Наукова думка, 1981. — 670 с.

Тиристоры: справочник / Григорьев О.П., Замятин В.Я. — М.:Радио и связь, 1982. —272 с.

Транзисторы для аппаратуры широкого применения: справочник / Перельман В.П. — М.:Радио и связь, 1982 — 520 с.

Похожие работы:

  1. • Основы радиоэлектроники и схемотехники
  2. • Многоканальная система передачи информации
  3. • Исследование обратной связи в усилителях
  4. • Амплитудный детектор
  5. • Исследование электрических цепей
  6. • Анализ избирательных цепей в частотной и временной ...
  7. • Анализ избирательных цепей в частотной и временной ...
  8. • Анализ избирательных цепей в частотной и временной ...
  9. • Дифференцирующие и интегрирующие цепи
  10. • Расчёт частотных и временных характеристик линейных цепей
  11. • Проектирование индуктивной трёхточки на транзисторе с ...
  12. • Устойчивость линейных систем
  13. • Критерии устойчивости линейных систем
  14. • Критерии устойчивости линейных систем
  15. • Исследование RC-автогенераторов для операционных ...
  16. • Встроенные микропроцессорные системы на основе ...
  17. • Изучение режимов работы диодов и транзисторов в электронных ...
  18. • Разработка устройства лазерного дистанционного ...
  19. • Основы теории непустого эфира (вакуума)
Рефетека ру refoteka@gmail.com