Наиболее часто эти ИВЭП выполняются по структурной схеме, приведенной на рисунке 1.

ЭЛЕКТРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА РЭС

Методические указания и варианты контрольных заданий

Новосибирск

УДК 621.314.2

К.т.н., доц. А.М. Сажнёв, к.т.н., доц. Л.Г. Рогулина. Приводятся варианты заданий по дисциплине ЭПУ и методические указания по выполнению контрольной работы «Электропреобразовательные устройства РЭС». Излагаются алгоритмы расчета отдельных блоков источников электропитания, таблицы расчетных соотношений и необходимые справочные данные материалов и радиокомпонентов. Методические указания могут быть использованы студентами заочного и дневного отделений по специальностям 210302.

Каф.РПУ

Илл. 14 , табл. 19 , список лит. - 8 назв.

Рецензент

Для специальностей 210302.

Утверждено редакционно-издательским советом СибГУТИ в качестве методических указаний

Сибирский государственный

университет телекоммуникаций

и информатики , 2008 г

Содержание

Cтр.

ВВЕДЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

1. ЗАДАНИЕ И ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ

РАБОТЫ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

2.1.Структурная схема источника электропитания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.2.Основные схемы преобразователей напряжения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.3.Основные схемы сетевых выпрямителей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.4. Порядок расчета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .13

2.4.1. Исходные данные. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.4.2. Алгоритм выбора схемы преобразователя . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.4.3. Выбор и расчет трансформатора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

2.4.4. Порядок расчета элементов силовой части преобразователя. . . 20

2.4.5. Расчет сетевого выпрямителя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.5. Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …… 27 Приложения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

ВВЕДЕНИЕ

Целью настоящей работы является закрепление студентами теоретических знаний, полученных при изучении основных разделов курса «Электропреобразовательные устройства РЭС».

При выполнении контрольной работы студент должен: обосновать выбор одной из четырех наиболее широко применяемых на практике схем высокочастотных регулируемых транзисторных преобразователей и провести расчет элементов силовой части выбранной схемы преобразователя.

Выполнение контрольного задания предусматривает большой объем работы со справочной литературой по современным радиокомпонентам.

Задание предусматривает сто вариантов. Номер варианта задачи, выполняемой студентом, должен соответствовать двум последним цифрам номера зачётной книжки.

Контрольная работа с заданием, решенным не по своему варианту, не проверяется преподавателем и возвращается студенту без зачёта.

1. ЗАДАНИЕ И ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОФОРМЛЕНИЮ

КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Исходные данные к расчету выбираются из таблиц 1 и 2 в соответствии с номером зачётной книжки.

Контрольная работа выполняется в обычной ученической тетради. Она должна быть аккуратно оформлена, разборчиво написана на одной стороне каждого листа, т.е. на правой странице развернутой тетради. Левая страница должна быть оставлена чистой, так как она предназначена для внесения студентами исправлений и дополнений по результатам рецензии.

Для замечаний преподавателя на каждой странице тетради необходимо оставлять поля шириной 3…4 см. Все страницы нумеруются.

На обложке тетради следует наклеить заполненный адресный бланк, а на первой странице тетради – титульный лист.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ДОЛЖНА БЫТЬ ОФОРМЛЕНА СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ:

- записать исходные данные к расчету;

- обосновать выбор схемы, которая будет рассчитываться, и кратко описать её работу;

- расчетные формулы должны быть приведены в общем виде и с подставленными в системе СИ численными значениями величин;

- принципиальные схемы и графики должны соответствовать требованиям ЕСКД (чертежи могут быть выполнены карандашом);

- все рисунки, графики, чертежи и таблицы должны быть пронумерованы;

Таблица 1

Варианты задания

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
Напряжение фазы питающей сети U_ф, В
Частота тока питающей сети f_c, Гц
Число фаз сети, m
Пульсность сетевого выпрямителя p
Относительное изменение напряжения питающей сети: в сторону увеличения а _макс в сторону уменьшения а _мин	0,2 0,2	0,1 0,15	0,2 0,1	0,1 0,1	0,1 0,2	0,1 0,2	0,15 0,1	0,2 0,2	0,1 0,15	0,2 0,2
Частота преобразования f_n, кГц
Диапазон рабочих температур, ˚ С	-10… +50	-20… +40	-10… +30	-30… +40	-20… +40	-5… +50	-20… +20	-10… +40	-20… +50	-10… +60

Таблица 2

Варианты задания

Последняя цифра номера зачетной книжки
U₀, В	5,0	5,0	24,0		5,0	27,0	12,0	5,0	5,0	27,0
I₀ _макс_., А	6,0	10,0			8,0	6,0	10,0	6,0	8,0	4,0
I₀_мин_., А	0,6	2,0	3,0	1,0	0,8	2,0	2,0	1,0	2,0	0,6
Нестабильность выходного напряжения при изменении питающей сети δ, %
Амплитуда пульсации выходного напряжения U_вых._m , В	0,05	0,05	0,2	0,12	0,05	0,27	0,15	0,05	0,05	0,27

- в конце контрольной работы привести перечень элементов схемы, выполненный в соответствии с требованиями ЕСКД;

- в конце работы привести список литературы;

- работа должна быть подписана и указана дата.

Допускается выполнение контрольной работы с помощью средств вычислительной техники.

Получив контрольную работу с рецензией преподавателя, студент должен ознакомиться со всеми замечаниями, исправить отмеченные ошибки и письменно ответить на все поставленные преподавателем вопросы.

В том случае, если контрольная работа выполнена неудовлетворительно и возвращена студенту, необходимо внести в неё исправления или выполнить задание заново в соответствии с указаниями преподавателя, после чего её следует снова выслать для повторной проверки вместе с незачтённой ранее работой.

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

2.1 Структурная схема источника электропитания

Широкое внедрение микросхем в электронной аппаратуре диктует необходимость улучшения массо-объёмных показателей стабилизирующих источников вторичного электропитания (ИВЭП), что достигается применением импульсных способов регулирования и отказом от низкочастотных трансформаторов. В литературе подобные ИВЭП получили названия источников электропитания с бестрансформаторным входом [1], [2].

Наиболее часто эти ИВЭП выполняются по структурной схеме, приведенной на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурная схема ИВЭП с бестрансформаторным входом.

На этом рисунке:

В1– входной сетевой выпрямитель напряжения; Ф1 – входной сглаживающий фильтр (ФНЧ); Пр – импульсный преобразователь напряжения (конвертор); СУ– схема управления; U ₀– выходное напряжение преобразователя; U _вх. – входное напряжение преобразователя.

В этих устройствах первым элементом является так называемый сетевой выпрямитель, преобразующий электрическую энергию сети переменного тока в электрическую энергию постоянного тока.

В качестве сетевого выпрямителя В1 для однофазной и трёхфазной сетей используются выпрямители с емкостным характером нагрузки.

Расчет схемы сетевого выпрямителя осуществляется после расчета преобразователя. Преобразователь Пр (конвертор) преобразует напряжение постоянного тока U _вх в напряжение постоянного тока другого уровня - U ₀.

Конвертор ИВЭП с бестрансформаторным входом строится в основном на базе регулируемых транзисторных преобразователей. Транзисторы в преобразователях работают в режиме переключения так, что большую часть периода преобразования они находятся в режиме отсечки или насыщения. Этим объясняются высокие энергетические показатели источников с импульсным регулированием.

Повышение частоты преобразования позволяет уменьшить объем и массу электромагнитных элементов и конденсаторов, и тем самым улучшить удельные массо-объёмные показатели.

В стабилизирующих ИВЭП, как правило, применяют широтно-импульсный (ШИМ) способ регулирования, при котором период коммутации постоянен, а время нахождения транзистора в области насыщения (отсечки) изменяется.

Схема управления содержит следящий делитель с коэффициентом передачи

Kд ≤ 1, усилитель сигнала ошибки (Kу »1) и широтно-импульсный модулятор (Kшим »1). Произведение Kд· Kу· Kшим называют петлевым коэффициентом усиления, который определяет нестабильность выходного напряжения Uо (абсолютную - Δ Uо, или относительную - δ = Δ Uо/ Uо):

2.2. Основные схемы преобразователей напряжения

В системах электропитания устройств связи и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) в основном применяются однотактные и двухтактные преобразователи напряжения с гальванической развязкой между источниками энергии и нагрузкой.

В отечественной практике из однотактных преобразователей используются следующие типы:

- однотактный преобразователь с прямым включением диода, в котором энергия в нагрузку передается на интервале включенного (открытого) состояния регулирующего транзистора;

- однотактный преобразователь с обратным включением диода, в котором энергия в нагрузку передается во время выключенного (закрытого) состояния регулирующего транзистора;

- однотактный преобразователь с разделительными конденсаторами (так называемый преобразователь Кука);

- двухтактный полумостовой преобразователь.

Эти схемы приведены ниже. На рисунке 2а изображена классическая схема однотактного преобразователя с прямым включением выпрямительного диода, а на рисунке 2б эпюры, поясняющие её работу.

Рисунок 2 - Схема однотактного преобразователя

12 3 4 5 6 7 Следующая ⇒