Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»
Контрольная работа №1 по дисциплине «ЭПУ» студента 3-го курса ФЗВиДО
Вариант 34
Минск 2009
Порядковый номер по журналу - 5 Вариант 34. Структура расчета ВИП: 1. Расчет выпрямителя 2. Расчет стабилизатора
1. Расчет выпрямителя, работающего на активно-инуктивную нагрузку 1.1. Исходные данные: Вариант U0,В I0,А I0мин,А P0= U0* I0, Вт U1,В fc, Гц λмин λмакс m Тип сети 5 18 1 0,1 18 220 50 0,1 0,1 2 Однофазная При расчете выпрямителя исходными данными являются: минимальное выпрямительное напряжение U0; максимальный и минимальный токи нагрузки I0, I0мин; мощность Р0=I0*U0; номинальное напряжение сети U1; частота сети питания fc; относительные отклонения напряжения сети λмин, λмакс 1.2. Выбираем однофазную мостовую схему выпрямления (работает при любом виде нагрузки)
Рис 1.1Схема мостовой типа 1.3. Определяем параметры вентилей
Выбор вентилей: Д242Б с параметрами: Iпр.ср.мах=5 А, Uобр.мах=100В, Uобр. ср=1,5В, Iобр..=3мА При выборе вентилей необходимо чтобы величина обратного напряжения Uобр, приложенная к вентилю, была меньше максимального обратного напряжения для выбранного типа вентиля Uобр.макс. Ток Iпр.ср. должен быть меньше тока Iпр.ср. макс, а ток Iпр<1,57 Iпр.ср. макс. 1.4. Определяем активное сопротивление rтр и индуктивность рассеяния Ls обмоток трансформатора Из графика 1 находим: J=3,7 Ф/мм2 , B=1,18Тл, μ=0,83
Рис 1.2. Ориентировочные зависимости от полной мощности трансформатора: а – максимального значения магнитной индукции; б – плотности тока в обмотке; в – КПД
Определяем где j – плотность тока в обмотках трансформатора, А/ мм2; В – амплитуда магнитной индукции, Тл. 1.5. Определяем напряжение холостого хода выпрямителя U0x.x:
где ; N – число вентилей, включенных последовательно. 1.6. По величинам U0x.x, I0, P0 из табл.П.3.5. и П.3.6[1]. определяем параметры трансформатора U2-=E2= 1,11* =26,17 В, I2=0,707*I0 =0,707 А, I1=I0*U2/U1=0,12 А, S2=1,57*P0=28,26 В*А, S1=1,11*P0=19,98 В*А, Sтр=(S1+S2)/2=24,12 В*А Исходными данными для расчета трансформатора являются U1¬=E1– номинальное напряжение сети; U2¬=E2 - напряжение вторичной обмотки трансформатора при холостом ходе;I2, I1 - действующие значение токов вторичной и первичной обмоток и Sтр - габаритная мощность трансформатора. 1.7. Определяем напряжение холостого хода выпрямителя при максимальном напряжении сети :
Уточняем <100 В Вывод: вентиль по обратному напряжению подобран правильно. 1.8. Определяем напряжение на выходе выпрямителя при минимальном напряжении сети U0 мин=U0(1+aмин)=16,2 В. U0 мах=U0(1+aмах)=19,8 Из табл. П.3.5, П.3.6[1] определяем частоту основной гармоники выпрямленного напряжения fп и коэффициент пульсации kп1: , kр=0,67
Рис 1.3. Зависимость коэффициента пульсаций от угла γ Из выражения , =5˚58’определяем угол перекрытия фаз, из рис.1.3[1] уточняем величину kр=0,67 1.9. Определяем внутреннее сопротивление выпрямителя при изменении тока нагрузки от максимального значения до нуля:
Коэффициент полезного действия выпрямителя определяем по формуле:
Потери мощности в трансформаторе
где определяется из рис. 1.2. по величине . Величина уточняется после расчета трансформатора. Потери мощности в вентилях:
где N – общее число вентилей.
2. Расчет стабилизатора 2.1. Исходные данные:
Вариант Uвых м1,В
мВ/ Кст 5 25 5 50 >70 величина выходного напряжения Uвых=25В при полном напряжении на входе, равном U1 =220В; частота сети fс=50Гц; αмакс; αмин=0,1; минимальный ток нагрузки Iн мин и максимальный ток нагрузки Iн макс-3 и 4 мА; коэффициент стабилизации Кст; входное дифференциальное сопротивление ri=50 Ом; диапазон температур окружающей среды Θокр мин , Θокр макс; максимально допустимые температуры нестабильности выходного напряжения γ диапазоне рабочих температур; допустимая амплитуда выходного напряжения Uвых m1.
2.2. Выбираем стабилитрон типа 2С524А по Uвых из приложения П4[2]. Его параметры rст=50 Ом, αст1=+0,1 %/ . Ток стабилизации 1…7мА; Uст1 мин=22,8 В;Uст1макс=27,9 В. Проверяем: α=0,1 γ/10Uст=0,016
Эта мощность, не превышает максимальной мощности стабилизатора. 2.10. Находим переменную составляющую выходного напряжения и внутреннее сопротивление стабилизатора:
ri=- rст1=50 Ом, где - относительная пульсация на входе стабилизатора; -коэффициент сглаживания пульсации, приблизительно равный Кст 2.11. Определяем номинальный КПД стабилизатора:
2.12. Определим максимальный ток, потребляемый стабилизатором от выпрямителя:
2.13. Исходные данные для расчета выпрямителя и стабилизатора: Напряжение и частота тока сети U1=220В; fc=50Гц; Относительные допуски на изменение напряжения сети , =0,1; Номинальное напряжение выпрямителя =137,8; Относительная пульсация на выходе выпрямителя =0,03; Максимальный ток, потребляемый стабилизатором от выпрямителя =7,15*10-3А;
3. Используемая литература: 1. В. В. Климович. Электропитание систем телекоммуникаций. Мн. : БГУИР, 2006. 2. В.Е. Китаев, А.А. Бокуняев, М.Ф. Колканов. Расчет источников электропитания устройств связи. М.:Радио и связь, 1993.
