Курсовая работа (т): Расчет управляемого выпрямителя

С1 - емкость конденсатора С1, Ф.

Рекомендуется U_гпн =8 В, а С1=1 мкФ.

Мощность сопротивления R2 определяется по формуле

Р≥ (Вт)

Р≥

где R2 - выбранное номинальное значение резистора.

Тип и номинальная мощность резистора R2 выбирается по табл.7.

Тип и номинальное напряжение конденсатора С1 выбирается по табл.8.

Таблица 8

3.2 Расчет элементов компаратора

3.2.1 Выбор транзистора VT2

Выбор транзистора VT2 производится по максимальным напряжению U_кэ и току коллектора I_к , коэффициенту усиления по току β и мощности Р_доп.

Учитывая, что условия работы транзистора соответствуют условиям работы предварительного каскада усиления (малая мощность Р_доп≤ 0,3 Вт, ток коллектора I_к≥ 0,05 А, коэффициент усиления β ≥20),напряжение питания СИФУ (U_п = 24 В) и вид транзистора (p-n-p), выбираем транзистор VT2 из табл.5.

3.2.2 Выбор транзистора VT3

Выбор транзистора усилителя сигнала компаратора VT3 производится по максимальным напряжению U_кэ и току коллектора I_к , коэффициенту усиления по току β и мощности Р_доп.

Учитывая, что условия работы транзистора соответствуют условиям работы промежуточного каскада усиления (малая мощность Р_доп≤ 0,3 Вт, ток коллектора I_к≥ 0,1 А, коэффициент усиления β ≥20),напряжение питания СИФУ (U_п = 24 В) и вид транзистора (n-p-n), выбираем транзистор VT3 из табл.5.

3.2.3 Выбор ограничивающего резистора R3

Резистор R3 ограничивает ток базы транзистора VT3.

Сопротивление резистора R3 определяется по формуле

R3 ≥ (Ом)

3 ≥

где U_п- напряжение питания СИФУ, В;

I_к- максимальный ток коллектора выбранного транзистора VT3, А;

β_мин - минимальный коэффициент усиления VT3 из табл.5.

P≥0,12(Вт)

3.2.4 Выбор резистора смещения R4

Резистор R4 подает необходимое напряжение смещения на базу транзистора VT3 для наилучшего усиления выходного напряжения компаратора.

Сопротивление резистора R4 определяется по формуле

4=0,2∙ R3 (Ом).

4=0,2∙ 4800=960(Ом)

P≥0,6(Вт)

МТЛ 1,0

3.2.5 Выбор ограничивающего резистора R5

Резистор R5 ограничивает ток коллектора транзистора VT3.

Сопротивление резистора R5 определяется по формуле

5 ≥ (Ом)

5 ≥

где U_п- напряжение питания СИФУ, В;

I_к- максимальный ток коллектора выбранного транзистора VT3, А.

P≥0,12(Вт)

МДТ 0,125

3.3 Расчет элементов усилителя-формирователя импульсов управления

.3.1 Выбор транзистора VT4

Выбор транзистора VT4 производится по максимальным напряжению U_кэ и току коллектора I_к , коэффициенту усиления по току β и мощности Р_доп.

Учитывая, что условия работы транзистора соответствуют условиям работы выходного каскада усиления (большая мощность Р_доп≥ 3 Вт, ток коллектора I_к≥ 1,5 А, высокий коэффициент усиления β ≥20),напряжение питания СИФУ (U_п = 24 В) и вид транзистора (p-n-p), выбираем транзистор VT4 из табл.5.

3.3.2 Расчет формирователя коротких импульсов управления С2, R6

Сначала задаются емкостью конденсатора С2, а затем определяют сопротивление резистора R6 из следующего соотношения:

R6 =

6 =

где t_вкл- время включения тиристора, с;

С2 - емкость конденсатора С2, Ф. R6 возьмем 300 Ом.

Рекомендуется выбрать С2=0,25 мкФ, а t_вкл указано в табл.4.

Мощность сопротивления R6 определяется по формуле

Р≥ (Вт)

Р≥ (Вт)

где R6 - выбранное номинальное значение резистора.

Тип и номинальная мощность резистора R6 выбирается по табл.7.

МЛТ 1

Тип и номинальное напряжение конденсатора С2 выбирается по табл.8.

3.4 Выбор элементов гальванической развязки импульсов управления

В качестве устройства гальванической развязки рекомендуется импульсный трансформатор типа Т103 (ТИ1). Трансформатор имеет одну первичную и две вторичные обмотки, намотанных на кольцевом ферритовом сердечнике и залитых эпоксидным компаундом. Все обмотки имеют одинаковое количество витков (100), поэтому коэффициент трансформации равен 1. Клеммы первичной обмотки ТИ1 (входные) подключены между выводом «-» источника питания СИФУ и эмиттером транзистора VT4; клемма 1 (3) вторичной обмотки (выходная) подсоединяется к управляющему электроду, а клемма 2 (4) - к катоду тиристора.

Учитывая, что диоды VD2-VD4 должны иметь малое прямое падение напряжение U_пр ≤ 1 В, максимальное напряжение U_обр> 1,41U₂ и максимальный прямой ток I_пр ≥ 0,3 А, выбираем диоды из табл.6.

3.5 Выбор элементов блока питания и задатчика напряжения управления

Принципиальная схема блока питания (БП) и задатчика напряжения управления для системы управления УВ приведена на рис.П1.

Понижающий трансформатор блока питания (TV2) выбирается из табл.2 исходя из следующих условий: напряжение первичной обмотки U_1н =220 В, напряжение вторичной обмотки U_2н = 24 В; СИФУ потребляет ток не более 1 А, номинальная мощность (S_н) рассчитывается по формуле (3).

_т = k_и ×I_н ×U_н

_т = 1,1× 1*2× 24=52,8 (ВА)

3.5.2 Выбор выпрямителя и сглаживающего фильтра блока питания

Диоды выпрямительного моста (VD5 - VD8) необходимо выбирать исходя из того, что СИФУ потребляет ток не более 1 А. Расчет и выбор VD5 - VD8 производится по формулам (1) - (2).

Величина емкости сглаживающего конденсатора С4 определяется как

С4=1,5∙10⁶

С4=1,5∙10⁶   (мкФ)

где f - частота сети,

U_2н -напряжение вторичной обмотки трансформатора,

I_н -ток нагрузки (ток, потребляемый СИФУ),

К_П - допустимый коэффициент пульсаций (допустимый К_П =0,2).

В качестве емкости сглаживающего фильтра (С4) рекомендуется конденсатор типа К50-12 *3шт. (табл.8).

3.5.3 Выбор элементов задатчика напряжения управления

Задатчик напряжения управленияСИФУ состоит из потенциометра R7, ограничивающего резистора R8 и развязывающей емкости С4. Исходя из условий U_гпн =8 В и U_п=24 В, приходим к соотношению R8=2∙R7.

Принимаем значение R7=1 кОм. Тогда R8=2 кОм.

Мощность резистора R7 определяется по формуле

Р≥ (Вт)

Р≥ (Вт)

В качестве резистора R7 рекомендуется использовать переменное сопротивление типа СП-0,5.

Мощность резистора R8 определяется по формуле

Р≥ (Вт)

Тип и номинальная мощность резистора R8 выбирается по табл.7.

В качестве развязывающей емкости С4 рекомендуется использоватьконденсатор типа К50-12 емкостью 10 мкФ и напряжением 50 В (табл.8).

3.5.4 Выбор выключателей QF1-QF2

4. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК УВ

4.1 Регулировочная характеристика

U_вых = U_d0×(1+cos)/2 _вых = U_d0×(1+cos)/2

_d0=0,9*260=235(В)

где U_d0 - напряжение преобразователя при нулевом угле управления (В);

угол управления ( 0^о£a£ 180^о ).

Регулировочная характеристика УВ показана на рис.10.

Рис.10.

4.2 Выходная характеристика

_вых = U_d0 - I×R_п,             (18)

U_вых =234-1,8*0,2=233,64 (В)

где I - текущий ток.

Выходная характеристика УВ показана на рис.11.

Рис.11.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В этой работе по данным двигателя 4ПО80А2 были рассчитаны параметры элементов, которые необходимо использовать в схеме управляемого тиристорного выпрямителя.

Управляемый выпрямитель включает в себя: силовую схему однофазного тиристорного выпрямителя, систему управления выпрямителя, блок питания системы управления.

Результаты расчета показали, что спроектированное устройство удовлетворяет требованиям технического задания.

Библиографический список

1.       Промышленная электроника в электроприводе: Учебное пособие для бакалавров направления 140400. - Иркутск, 2011. 123 с. ЭИ.

2.      М.П.Дунаев. Промышленная электроника в электроприводе: Методические указания по выполнению лабораторных работ. -Иркутск: ИрГТУ, 2011. 30 с.

.        М.П.Дунаев. Промышленная электроника в электроприводе: Методические указания к выполнению практических занятий. -Иркутск: ИрГТУ, 2011. 31 с.

.        М.П.Дунаев. Промышленная электроника в электроприводе: Методические указания к самостоятельной работе.- Иркутск: ИрГТУ, 2011. 7 с.

.        Силовая электроника: учебник по направлению "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" / Ю. К. Розанов, М. В. Рябчицкий, А. А. Кваснюк. - 2-е изд., М.: Изд. дом МЭИ, 2009. - 631 с.

.        М.П.Дунаев. Преобразовательная техника / Учебное пособие.- Иркутск: ИрГТУ, 2001. 77 с.

Приложение

Перечень элементов принципиальной схемы УВ