![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Стабилизаторы напряжения и тока |
Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет Кафедра автоматизированных систем управления производством КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «Электроника и основы микропроцессорной техники» Стабилизаторы напряжения и тока Раздел 2 вариант 12 выполнил: студент гр.3эаПашкевич А. П. проверил: к.т.н., доцент Матвеенко И.П. Минск – 2009 1. Проектирование и расчет стабилизатор напряжения последовательного типа . .6 2. Проектирование и расчет однофазного мостового выпрямителя . 10 Заключение . .14 Список использованных источников . 15 Введение Стабилизатор напряжения (или тока) – это устройство, автоматически обеспечивающее поддержание напряжения ( или тока) нагрузочного устройства с заданной степенью точности. Напряжение (или ток) нагрузочного устройства может сильно изменяться при воздействии внешних дестабилизирующих факторов, каковыми являются: изменение напряжения в сети, изменение температуры, колебание частоты тока и т.д. Чтобы эти факторы не оказывали влияния на работу электрических устройств, применяют стабилизаторы. Классификация стабилизаторов: 1) по стабилизируемой величине : - стабилизаторы напряжения; - стабилизаторы тока; 2) по способу стабилизации: - параметрические; - компенсационные. Параметрические стабилизаторы. С помощью параметрического стабилизатора ( ПС) напряжения можно получить напряжение стабилизации Uст от нескольких В до нескольких сотен В. В ПС используется полупроводниковый стабилитрон VD, который включают параллельно Rн . Последовательно со стабилитроном включают балластный резистор Rб для создания требуемого режима работы (рис.1). Рисунок 1При изменении Uвх под действием колебания напряжения питающей сети или изменения сопротивления нагрузки Rн, Uн изменяется незначительно, так как оно определяется Uст стабилитрона, которое мало изменяется при изменении протекающего через него тока, что видно на ВАХ стабилитрона (рис.2). Рисунок 2Для получения электрической энергии нужного вида часто приходится преобразовывать энергию переменного тока в энергию постоянного тока (процесс выпрямления), либо энергию постоянного тока в энергию переменного тока ( процесс инвертирования). Устройства, с помощью которых осуществляются такие преобразования, называются выпрямителями и инверторами, соответственно. Выпрямители и инверторы являются вторичными источниками электропитания (ИВЭ). Классификация выпрямителей: 1) по возможности управления: -неуправляемые, когда на выходе выпрямителя получают выпрямленное постоянное напряжение; - управляемые, когда на выходе выпрямителя необходимо изменить значение выпрямленного тока; 2) по числу фаз первичного источника питания: - однофазные (выпрямители малой и средней мощности); - многофазные, обычно 3-х фазные (выпрямители большой мощности); 3) по форме выпрямленного напряжения: - однополупериодные; - двухполупериодные. Выпрямители переменного тока На вход выпрямителя подается переменное напряжение U1, которое с помощью трансформатора Тр изменяется до требуемого значения U2, которое преобразуется вентильной группой ( или одним вентилем) в пульсирующее напряжение U01.
Выпрямленное напряжение U01 имеет, кроме постоянной составляющей, еще и переменную составляющую, которая с помощью сглаживающего фильтра Сф снижается до требуемого уровня, и напряжение U02 на выходе фильтра подается на стабилизатор Ст , который поддерживает неизменным напряжение на нагрузке Uн при изменении значений входного напряжения и сопротивления Rн . Для выпрямления однофазного переменного напряжения применяют 3 основных типа выпрямителей: - однополупериодный; - двухполупериодный мостовой; - двухполупериодный с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора. Рисунок 3. Схема однофазного выпрямителя. 1. Проектирование и расчет стабилизатор напряжения последовательного типаВ результате расчета: Выбрать типы используемых транзисторов; Рассчитать параметры элементов схемы; Начертить принципиальную электрическую схему стабилизатора напряжения. Исходными данными являются: Выходное напряжение U вых = 15 В; Предельное отклонение &Del a;U вых= ± 1 В; Ток нагрузки Iн=0.3 А; Допустимые относительные изменения входного напряжения &Del a;Uвх/Uвых=±10% 5)Коэффициент стабилизации Кст = 60. Методика выполнения задания №1. Выбираем тип регулирующего транзистора VТ1 и его режима:Uвх mi = Uвых &Del a; Uвых U КЭmi =15 1 3=19 B, где U КЭmi - минимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора Т1, при котором его работа не заходит в область насыщения. Для мощных транзисторов, которые используются в качестве регулирующего элемента, U КЭmi =1ч 3 В При расчете принимают U КЭmi =3 В Uвхmi = 1,1 &sdo ; 19 = 20,9В Uвх= 1,1 &sdo ; 20,9 = 22,9В Находим UКЭ1mах и максимальную мощность, рассеиваемую на регулирующем транзисторе РКmах: UКЭ1mах = Uвхmах -Uвыхmi = 22,9-14= 8,9 ВРКmах = UКЭ1mах &sdo ;Iн = 8,9 &sdo ;0,3=2,67 ВтВыбираем по справочнику транзистор КТ8426, для которого Рк mах = 3Вт, Iк mах = 5А, h21Э &g ;15, U КЭmi = 200 В 2.Выбор типа согласующего транзистора VТ2 и его режима. Коллекторный ток транзистора VТ2:Iк2 ≈ Iэ2=I&del a;1 IR4 = Iк1/ h21Э IR4 = Iн / h21Э IR4 ,где IR4 - дополнительный ток, протекающий через резистор R4 Для маломощных транзисторов, используемых в качестве согласующего элемента, дополнительный ток выбирают в пределах 1-2 mА. Приняв IR4= 1,5 mА , получим: Iк2=0,3 &sdo ;103 /30 1,5 = 11,5mА . Определяем максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности РК2 согласующего транзистора: UКЭ2mах ≈ UКЭ1mах = 8,9 ВРК = Iк2 &sdo ; UКЭ2mах = 11,5&sdo ;10-3&sdo ;8,9=102 mВтВыбираем по справочнику транзистор типа КТ201В со следующими параметрами: Iк max = 20 mА &g ; 11,5 mА ; UКЭmах = 10В &g ;8,9В; Рк =150mВт&g ;102mВт ; h21Э =30.90 3.Рассчитываем сопротивление резистора R4:R4 = Uвых / IR4 =15 / 1,5 &sdo ; 10-3 = 10 кОм4.Выбор усилительного транзистора VТ3 и его режима. В качестве усилительного транзистора используют маломощные транзисторы. Обычно, из технологических соображений транзисторы VТ2, VТ3 выбирают одного типа. Выбираем КТ201B. Задаемся напряжением UКЭ3 = 8,9 В &l ; UКЭ3max = 10В . Определяем опорное напряжение:Uоп = Uвых - UКЭ3 = 15 - 8,9 = 6,1 В .Для получения такого опорного напряжения используем стабилитрон (по справочнику) типа 1 1984, у которого Uст = 6,8 В, Iст = 5 mА.
5.Определим значение ограничивающего сопротивления R5:R5 = Uвых – Uоп / Iст – Iэ3= 15 - 6,1 / (5 – 1) &sdo ; 10-3 = 2,2 кОМIэ3 ≈ Iк3, а Iк3 выбирают в пределах 1.1,5 mА. Из уравнения Кирхгофа UЭ&del a;1 UЭ&del a;2 UR3 - UКЭ1 = 0. С учетом того, что UЭ&del a;1 ,UЭ&del a;2 ≈ 0, получаем UR3 ≈ UКЭ1 . Отсюда находим сопротивление R3:R3 = UR3 / IR3 ≈ UКЭ1 / Iк3 I&del a;2 ≈ 8,9 / 1 0,38 = 6,4 кОм, гдеIк3 ≈ Iэ3 = 1 mA, а I&del a;2 = Iк2 / h21Э = 11,5 / 30 = 0,38 mA6. Расчет делителей напряжения. Из выражения (R8 0,5R7)-Iдел ≈ Uоп, где Iдел - ток, протекающий через делитель R6, R7,R8. ПолучаемR7 = Uоп - Iдел &sdo ;R8 / 0,5&sdo ; Iдел .Выбираем Iдел из условия: Iдел &g ; (5 ч10) I&del a;3.ПримемIдел = 100 &sdo ; I&del a;3 = 100 &sdo ; Iк3 / h21Э =100&sdo ;1/30= 3,3 mА.Зададимся значением R8=1,5кОм, тогда R7 = 6,1 – 3,3 &sdo ; 10-3 &sdo ; 1,5 &sdo ; 10-3 / 0,5 &sdo ; 3,3 &sdo ;10-3 = 1,15 / 1,65 = 0,7 кОм. По выражению Iдел (R6 0.5R7) ≈ Uвых -Uоп находим:R6 =Uвых -Uоп-0,5&sdo ; Iдел &sdo ;R7 / Iдел =15- 6,1-0,5&sdo ;3,3 &sdo ;10-3 &sdo ;0,7&sdo ;10-3 / 3,3&sdo ;10-3 =2,3 кОм7.Выбираем конденсаторы: -емкость конденсатора С1, включаемого для предотвращения возбуждения стабилизатора, подбирают экспериментально, С1≤0,5. 1мкФ; -емкость конденсатора С2, включение которого к незначительному уменьшению пульсаций выходного напряжения и замкнутому уменьшению выходного сопротивления стабилизатора переменному току, выбирают в пределах 1000.2000 мкФ, выбираем С1=0,5 мкФ, С2=1000 мкФ. 8.Определяем коэффициент стабилизации напряжения:Кст = Кдел &sdo ; К3 &sdo ; Uвых/Uвх= 0,4 &sdo ; 320&sdo ;15/20,9= 92 , гдеКдел = Uоп / Uвых = 6,1/15= 0,4- коэффициент деления напряжения делителя R6, R7, R8;К3 =(h21Э3 / h11Э3 ) &sdo ; R3 =(30/600) &sdo ;6,4&sdo ;103 =320Если значение Кст окажется недостаточным, то следует выбрать транзисторы VТ2 и VТЗ с большим коэффициентом усиления тока h21Э. 9. Начертим принципиальную электрическую схему стабилизатора напряжения (рис.4). Рисунок 42. Проектирование и расчет однофазного мостового выпрямителяВыбираем диод для однофазного мостового выпрямителя, работающего на нагрузку с сопротивлением Rн и постоянной составляющей выпрямленного напряжения Uн. Определить ток и напряжение вторичной обмотки трансформатора, и мощность трансформатора. В результате расчета определить: Определить параметры элементов схемы: VD1-VD4. Выбрать входной трансформатор по расчетной мощности. Получить временные диаграммы для входного и выходного напряжений (зависимость Uвх от времени ; и зависимость Uвых от времени ). Исходные данные: Uн = 10 В; Rн = 100 Ом. U1=180 В Методика выполнения задания №2: 1.Определяем постоянную составляющую выпрямленного тока (ток нагрузки) Iн:Iн= Uн / Rн= 10 / 100 = 0,1 А2.Определяем действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора U2, воспользовавшись таблицей 1, где указаны количественные соотношения напряжений, токов и мощностей для различных схем выпрямления:U2 = 1.1&sdo ;Uн = 1.11&sdo ;10 = 11.1 ВТаблица 1 Схема выпрямления Соотношения для выбора Коэффициент пульсаций диодов трансформатора Uобрmах/Uн Iд/Iн U2/Uн Рт /Рн р Однополупериодная 3,14 1 2,22 3-3,5 1,57 Однофазная мостовая 1,57 1/2 1,11 1,23 0,667 Двухполупериодная с нулевым выводом 3,14 1/2 1,11 1,23 0,667 Трехфазная мостовая 1,045 1/3 0,74 1,045 0,057 Трехфазная с нулевым выводом 2,09 1/3 0,855 1,34 0,25 3.О
Транзисторы VT1 и VT2 можно заменить на КТ315 и КТ361 соответственно. Конденсатор С1 с минимальным током утечки. Настройка источника питания сводится к установке резистором R1 тока, протекающего через нагрузку. Ток в точке А не должен превышать 1,5 мА. 1.3.7. Телефонный микропередатчик Генератор микропередатчика выполнен на высокочастотном транзисторе VT1 прямой проводимости типа КТ361, между базой и эмиттером которого включен контур С1, L1. Катушка L2 служит для связи с линией, которая в данном случае играет роль антенны. Схема передатчика приведена на рис. 1102_2.gif. Недостатками данного устройства являются небольшой радиус действия и наличие сетевого фона вследствие отсутствия стабилизатора напряжения. Однако эти недостатки компенсируются исключительной простотой и дешевизной данного устройства. Катушка L1 содержит 4...6 витков провода ПЭВ 0,5 мм на диаметре 6 мм для диапазона 65...108 МГц. Передатчик включается в разрыв телефонной линии. 1.3.8. Телефонный ЧМ передатчик На рис. 1102_5.gif предлагается усовершенствованная схема телефонного радиопередатчика с использованием телефонной линии в качестве антенны и имеющего стабилизатор напряжения
1. Методы измерения переменных токов и напряжений средней и низкой частоты
3. Индуктотермия. Аппараты для дарсонвализации и терапии током надтональной частоты
4. Электрический ток. Источники электрического тока.
5. Расчет электроприводов постоянного и переменного тока
9. Определение экономической эффективности участка на переменном и постоянном токе
10. Генераторные установки переменного тока
11. Электродвигатели переменного тока общего назначения
12. Исследование характеристик феррорезонансного стабилизатора напряжения
13. Исследование электрической цепи переменного тока при последовательном соединении
14. Генераторы стабильного тока и напряжения
16. Метрологическое обеспечение и стандартизация измерений напряжения и тока
17. Расчет и конструирование газоразрядной индикаторной панели переменного тока
18. Система управления стабилизатором напряжения
19. Тяговый генератор переменного тока ГС501АУ1
20. Явление перекрытия фаз. Выпрямители однофазной цепи переменного тока
21. Определение работы и мощности в цепи однофазного переменного тока
25. Изучение устройства и принцип действия трансформаторов тока и напряжения
26. Исследование электрической цепи переменного тока с активным и емкостным сопротивлением
27. Проектирование тяговой подстанции переменного тока
28. Расчет катушки электромагнитного аппарата при постоянном и переменном токе
29. Соотношения синусоидальных напряжений и токов в цепи с последовательным соединением элементов
31. Электродвигатели постоянного и переменного тока
32. Анализ работы системы управления электровозом постоянного тока при разгоне грузового поезда
33. Двухосный индикаторный стабилизатор телекамер на ВОГ
34. Расчёт усилителя постоянного тока и источника питания
35. УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
36. Экспериментальное определение тока шнурования в пропанокислородных смесях
41. Действие электрического тока на организм человека
42. Теория электрического тока
43. Эффект возрастания критического тока в YBaCuO пленках
44. Утопление, поражение электрическим током, пищевые отравления
45. Постоянный электрический ток
46. Характеристики феррорезонансного стабилизатора
47. Свободные токи в космической упряжке
49. Расчет дифференциального каскада с транзисторным источником тока
50. Расчёт дифференциального каскада с транзисторным источником тока
51. Двухосный индикаторный стабилизатор телекамер на ВО
52. Обработка материалов электрическим током и лазером
53. Система автоматического регулирования генератора постоянного тока
58. Электрический ток в неметаллах
59. Расчет разветвленной электрической цепи постоянного тока
60. Серебряно-цинковые источники тока
61. Опасность поражения электрическим током и первая помощь при электроравме
62. Методы измерения ионных токов
63. Проектирование высоковольтного стабилизатора
64. Электрический ток. Первые исследования
66. Метод контурных токов, метод узловых потенциалов
67. Факторы, влияющие на тяжесть поражения электрическим током
68. Защита от опасности поражения электрическим током
69. Особенность поражения человека электрическим током
73. Проект комплектного тиристорного электропривода постоянного тока
74. Разработка потенциометрической установки постоянного тока У355
75. Расчет САУ скоростью электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения
76. Расчет усилителя напряжения низкой частоты
77. Основные свойства и методы расчета линейных цепей постоянного тока
78. Маркетингова діяльність Call-центру Окі-Токі ТОВ "Масском"
79. Ожоги и поражения электрическим током
80. Приёмо-сдаточные испытания двигателей постоянного тока. Испытание электрической прочности изоляции
81. Электромеханические свойства привода с двигателями постоянного тока
82. Анализ электрического состояния линейных электрических цепей постоянного тока
84. Двигатель постоянного тока
85. Дослідження електричного кола змінного струму з паралельним з’єднанням віток
89. Линейные и нелинейные электрические цепи постоянного тока
90. Проектирование электрической тяговой подстанции постоянного тока
91. Расчет линейных цепей постоянного тока
92. Расчет разветвленных цепей постоянного тока
93. Расчет цепей постоянного тока
94. Расчет электромагнитного реле постоянного тока типа РС52
95. Расчёт сложных электрических цепей постоянного тока с использованием закона Кирхгофа
96. Расчёт токов короткого замыкания, релейной защиты и автоматики для кабельной линии
97. Релейная защита и расчет токов короткого замыкания
98. Современное оборудование для систем постоянного оперативного тока станций