Здавалка
Главная | Обратная связь

Індивідуальне завдання № 4

Орієнтовні значення деяких величин для розрахунку трансформаторів

Потужність трансформатора, ВА Магнітна індукція, Гс ——— Тс     К.К.Д.   Щільність струму, А/мм2
  До 10   (6 ... 7)*103 —————— 0,6 ... 0,7     0,60 ... 0,70   3,5 ... 4,0
  10 ... 30   (7 ... 8)*103 —————— 0,7 ... 0,8     0,70 ... 0,80   3,5 ... 4,0
  30 ... 50   (8 ... 9)*103 —————— 0,8 ... 0,9     0,80 ... 0,85   3,0 ... 3,5
  50 ... 100   (9 ... 10)*103 —————— 0,9 ... 1,0     0,85 ... 0,90   2,5 ... 3,0
  До 100   (10 ... 12)*103 —————— 1,0 ... 1,2     0,9   2,5 ... 3,0

 

3. Вибираємо допустимі величини магнітної індукції В в осерді та щільність струму А в обмотках.

Для броньованих гарячекатаних сталей величину індукції можна вибрати за таблицею 2.

Для витих осердь із холоднокатаних сталей індукцію можна збільшити в 1,3 ... 1,6 разів. В трансформаторах підвищеної частоти індукцію вибирають до 5000 ... 6000 Гс для броньових та стрижньових осердь із штампованих пластин і до 6000 ... 8000 Гс – для витих осердь.

4. Визначаємо необхідну площу перерізу осердя

 
 


аPпр

Sоc = 700 ———— [см2] , (3)

fB∆

 

де а – коефіцієнт, який дорівнює 4,5 ...5,5 для трансформаторів найменшої вартості та 2 ... 3 – для трансформаторів найменшої маси;

Ртр – потужність трансформатора, ВА;

f – частота мережі , Гц;

В – допустима магнітна індукція, Гс;

∆ – допустима щільність струму, А/мм2.

Для трансформаторів найменшої вартості при частоті f = 50Гц, В = 10000 Гс та ∆ = 3 А/мм2 формула 3 матиме вигляд.

 
 


Soc = 1,3 Pтр (4)

 

Поперечний переріз осердя із врахуванням коефіцієнта заповнення перерізу сталлю буде

 

Soc

S1oc = ———— (5)

Кз

 

Значення Кα в залежності товщини пластин визначають за таблицею 3.

Таблиця 3.

Товщина пластин, мм 0,50 0,35 0,20 0,10
Кα 0,92 0,86 0,75 0,65

Але частіше за все величину Кα приймають рівною 1, щоб спростити розрахунок.

5. Визначаємо розміри осердя із умови, щоб S ос.фак ≥ S ос. (рис.3,4 і табл.4)

Рис.3.Пластини броньових магнітопроводів.

а – типу Ш та УШ; б – типу Я та УШ; в – нероз’ємна із зазором; г – те ж, без зазору.

 

Рис.4. Броньові магнітопроводи.

 

а - із пластин, з немагнітним зазором( для вихідного трансформатора однотактного каскаду); б – із таких же пластин, зібраних вперекришку ( для трансформатора двохтактного каскаду); в – із пластин із зазором (для трансформатора однотактного каскаду); г – із пластин зібраних вперекришку; д – стрічковий , роз’ємний із зазором; е – те ж, без зазору.

 

Таблиця 4.

Типові броньові магнітопроводи із пластин

Тип Габаритні розміри Sс, см2 o, мм ho, см м, см в, см A*105
L, мм H, мм B, мм
Ш 2,5х5 8,7 3,2 0,06 2,5 6,2 2,1 1,9 0,3
Ш 2,5х5 8,7 5,0 0,11 2,5 6,2 2,1 2,2 0,5
Ш 3х4 10,5 4,0 0,10 3,0 7,5 2,6 2,3 0,5
Ш 3х6,3 10,5 6,3 0,16 3,0 7,5 2,6 2,8 0,7
Ш 4х5 5,0 0,17 4,0 10,0 3,4 3,0 0,9
Ш 4х8 8,0 0,27 4,0 10,0 3,4 3,7 1,2
Ш 5х5 5,0 0,21 5,0 12,5 4,7 3,6 1,2
Ш 5х6,3 17,5 6,3 0,27 5,0 12,5 4,2 3,8 1,2
Ш 5х10 17,5 10,0 0,42 5,0 12,5 4,2 4,5 1,9
Ш 6х8 8,0 0,41 6,0 15,0 5,1 4,7 2,2
Ш 6х12,5 12,5 0,64 6,0 15,0 5,1 5,6 3,0
Ш 7х7 7,0 0,42 6,5 6,9 4,7 2,4
Ш 7х10 0,60 6,5 6,9 5,3 3,0
Ш 7х14 0,84 6,5 6,9 6,1 3,7
Ш 8х10 0,68 6,8 6,0 3,8
Ш 8х16 1,1 6,8 7,1 5,2
Ш 9х9 0,69 22,5 7,7 6,3 3,9
Ш 9х13 0,92 22,5 7,7 7,1 5,0
Ш 10х10* 0,9 6,5 5,7 5,8 4,4
Ш 10х10 0,9 8,5 6,9 5,4
Ш 10х12,5 12,5 1,1 8,5 7,4 6,1
Ш 10х15* 1,3 6,5 5,7 6,8 5,5
Ш 10х16 1,4 8,5 8,1 7,3
Ш 10х20* 1,8 6,5 5,7 7,8 6,2
Ш 10х20 1,8 8,5 8,9 8,4
Ш 12х12 1,3 6,7 6,5 4,4
Ш 12х12* 1,3 6,7 7,0 7,0
Ш 12х12 1,3 7,6 8,5 5,8
1,3 10,3 8,5 7,3
Ш 12х16 1,7 9,7 8,3 8,2
1,7 7,6 9,3 7,1
1,7 10,3 9,3 9,0
Ш 12х18 1,8 6,7 7,7 5,4
Ш 12х18* 1,8 6,7 8,2 8,6
Ш12х20 2,2 9,7 9,1 9,7
2,2 7,6 8,2
2,2 10,3
Ш 12х24 2,6 6,7 8,9 6,0
Ш 12х24* 2,6 6,7 9,4 9,8
Ш 12х25 2,7 9,7
2,7 7,6 9,4
2,7 10,3
Ш 12х32 3,5 9,7 11,4
Продовження табл.4
3,5 7,6 12,5
3,5 10,3 12,5
Ш 14х14 1,8 7,8 7,6 6,2
1,8 7,9 8,2 9,1
Ш 14х21 2,7 7,8 7,6
2,7 7,9 9,6
Ш 14х28 3,6 7,8 10,4 8,8
3,6 7,9
Ш 15х19 2,6 8,3
Ш 15х30 4,1 8,3 13,3
Ш 16х16 2,3 8,9 8,6 8,4
Ш 16х16* 2,3 9,3
Ш 16х16 2,3 10,5
2,3 13,7
Ш 16х20 2,9 10,5
2,9 13,7
Ш 16х24 3,5 8,9 10,2
Ш 16х24* 3,5 10,9
Ш 16х25 3,6 10,5
3,6 13,7
Ш 16х32 4,6 8,9 11,8
Ш 16х32* 4,6 12,5
Ш 16х32 4,6 10,5 14,3
4,6 13,7 14,3
Ш 16х40 5,8 10,5
5,8 13,7
Ш 18х18 2,9
Ш 18х27 4,4 11,6
Ш 18х36 5,8 13,4
Ш 19х19* 3,2 10,6
Ш 19х19 3,2 14,3
Ш 19х28* 4,9 10,6 12,8
Ш 19х28 4,9 14,3 12,8
Ш 19х38* 6,5 10,6 14,8
Ш 19х38 6,5 14,3 14,8
Ш 20х20 3,6
3,6 14,6
3,6
3,6
Ш 20х25 4,5
4,5
Ш 20х27 4,9 14,6 13,4
Ш 20х30 5,4
Ш 20х32 5,7
5,7
Ш 20х40 7,2
7,2 14,6
7,2
7,2
Ш 22х22 4,4 12,3
Ш 22х22* 4,4 12,4
Продовження табл.4
Ш 22х33 6,6 12,3
Ш 22х33* 6,6 12,4
Ш 22х44 8,8 12,3 16,4
Ш 22х44* 8,8 12,4 17,4
Ш 25х25 5,6 16,4 17,4
5,6 21,4 17,4
Ш 25х32 7,2 21,4
Ш 25х40 16,4
21,4
Ш 26х26* 6,2 14,7 15,4
Ш 26х39* 9,3 14,7
Ш 26х52* 12,4 14,7
Ш 28х28 15,6 15,4
Ш 28х42 15,6
Ш 30х30* 17,6
Ш 30х45* 20,6
Ш 30х60* 23,6
Ш 32х32 9,3
9,3 27,4
Ш 32х40 11,5
11,5 27,4
Ш 32х50 14,4
14,4 27,4

 

У випадку, коли товщину набору беруть нестандартну, бажано, щоб у поперечний переріз осердя був близький до квадрата: це спрощує намотування обмотки.

6. Визначаємо число витків обмоток за формулою

2,2 * 107 * U

W = ———————— (6)

f * B * Soc.фак.

 

При частоті f = 50 Гц та В = 10000 Гс ця формула значно спрощується і має вигляд.

 

W = ———— * U (7)

Soc.фак.

 

Величина:

W0 = ———— (8)

Soc.фак.

є число витків обмотки , що припадають на 1В напруги, тому число витків обмотки визначають так.

W = W0 * U. (9)

Потрібно знати, що число витків вторинних обмоток, одержаних за формулами 7 або 9, потрібно збільшити на 5%, щоб врахувати втрати напруги в обмотках.

7. Визначаємо діаметр проводів обмоток за формулою.

 
 


I

d = 1,13 ———— [мм] , (10)

 

При ∆ = 3 А/мм2 ця формула буде такою.

 
 


d = 0,8 I [мм] , (11)

 

Одержаний діаметр провода потрібно збільшити до більшого стандартного (таблиця 5).

Таблиця 5.

Практичне число витків щільної намотки на 1 см2 перерізу вікна котушки.

Діаметри провода без ізоляції, мм ПЕЛ ПЕВ-2 ПЕЛБО ПЕЛШО ПБО ПБД ПСД Прийнятий коефіцієнт заповнення
0,05 - - - - - 0,4
0,06 - - - - 0,45
0,07 - - - - 0,5
0,08 - - - - 0,52
0,09 - - - - 0,55
0,10 - - - - 0,6
0,11 - - - - 0,6
0,12 - - - - 0,65
Продовження табл.5
0,13 - - - - 0,65
0,14 - - - - 0,65
0,15 - - - - 0,65
0,16 - - - - 0,70
0,17 - - - - 0,70
0,18 - - - - 0,70
0,19 - - - - 0,75
0,20 - 0,75
0,21 - 0,75
0,23 - 0,75
0,25 - 0,8
0,27 - 0,8
0,29 - 0,8
0,31 0,8
0,33 0,8
0,35 0,85
0,38 0,85
0,41 0,85
0,44 0,85
0,47 0,85
0,49 0,87
0,51 0,87
0,53 0,87
0,55 0,87
0,57 0,87
0,59 0,87
0,62 0,9
0,64 0,9
0,67 0,9
0,69 0,9
0,72 0,9
0,74 0,92
0,77 0,92
0,80 0,92
0,83 0,92
0,86 0,92
0,90 0,92
0,93 0,92
0,96 0,92
1,00 0,93
1,04 0,93
1,08 0,93

Примітки: 1.Практичне число витків щільної намотки на 1 см2 перерізу вікна котушки проводів марок ПЕВ-1, ПЕЛР-1, ПЕВТЛ-1 та ПЕТ таке ж, як і для проводу ПЕЛ.

2.Практичне число витків щільної намотки на 1 см2 перерізу вікна котушки проводів марок ПЕЛУ, ПЕЛР-2, ПЕТВ, ПЕТВ-1 та ПЕТВ-2 таке ж, як і для проводу ПЕВ-2.

 

8. Визначаємо чи розміститься обмотка у вікні котушки

W1 W21 W211 W2n

Sвікн = ——— + ——— + ——— + … + ——— ≤ Sвікн.фак. (12)

WW1 W11 W n

 

де Wт , W1 , W11 – практичне число витків щільної намотки провода відповідного діаметра на 1 см2 перерізу вікна котушки ( табл. 5).

 

ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ

Розрахувати трансформатор, первинна напруга якого дорівнює U1 =220B, а вторинна напруга U2 = 42B при струмі I2 = 2A.

1. Визначаємо потужність вторинної обмотки

P2 = U2 * I2 = 42 * 2 = 84 ВА.

2. Визначаємо потужність трансформатора

P2 84

Pтр = ——— = ——— =105 ВА.

η 0,8

Тут же визначаємо первинний струм транформатора

Pтр 105

I1 = ——— = ——— = 0,48 A.

U1 220

3. Щоб спростити розрахунки приймаємо:

f = 50 Гц , B = 10000 Гс , ∆ = 3A/мм2 .

4. Поперечний переріз осердя трансформатора.

       
   


Soc = 1,3 Pтр = 1,3 105 =13,32 см2 .

 

Прийнявши товщину пластин 0,5 мм, маємо К3 = 0,92 (табл.3), тоді

13,32

Soc = ——— = 14,4 см2.

0,92

За табл.4 приймаємо залізо Ш 32х50, для якого Sос.фак = 14,4 см2.

 

6. Число витків обмоток на 1В дорівнює

45 45

W0 = ——— = ——— = 3,125 витків/В.

Soc.фак. 14,4

Тоді

 

W1 = W0 * U1 =3,125 * 220 = 688 витків.

 

Для вторинної обмотки з врахуванням 5% збільшення

W21 = 1,05 * 3,125 * 42 = 138 витків.

7. Визначаємо діаметри проводів

- первинної обмотки

d1 = 0,8 I1 = 0,8 0,48 = 0,554 мм.

 

За табл.5 приймаємо провод діаметром d = 0,57 мм. (провид ПЕВ-2 , для якого Wтф = 212 витків/см2 );

- вторинної обмотки

d2 = 0,8 I2 = 0,8 2 = 1,13 мм.

 

В табл.5 провода такого діаметра немає, тому тут можна поступити так.

По-перше, приймаємо провід діаметром 1,2 мм. і підраховуємо кількість витків і площу, яку вони займають.

У нас ho=32 мм. i ℓo=48 мм. Отже , по висоті вкладаєтся витків

32 138

——— = 26 витків , а число рядів буде ——— =5,3 ≈ 6 , тобто

1,2 26

вторинна обмотка займе площу S =6*1,2*32=234 мм2=2,34 см2.

 

По-друге, можна зробити і так.

 

 

Визначаємо площу поперечного перерізу провода діаметром d2 ,

π d22 π*1,132

яка буде ——— = ———— =1,002 мм2.

4 4

 

Якщо взяти два проводи меншого діаметра, щоб в сумі вони мали ту ж площу перерізу, то площа поперечного перерізу одного

1,002

провода буде S21 = ——— = 0,5001 мм2.

 

Тоді діаметр цього провода буде

4S21 4*0,5001

d21 = ———— = ————— = 0,8 мм.

π π

 

Приймаємо 2 проводи діаметром 0,8 мм.

(провід ПЕВ-2 , W = 115 витків/см2).

 

8. Визначаємо можливість розміщення обмоток у вікні котушки.

Для першого варіанту:

W1 688

Sвитків = ———— + S = ———— +2,34 =5,58 < 15,36 см2.

W 212

 

Для другого варіанту:

W1 2* W2 688 2*138

Sвитків = ———— + ———— = ———— + ———— =

W W212 115

 

= 3,245 + 2,4 = 5,645 < 15,36 см2.

Тобто обмотки розмістяться у вікні котушки.

 

ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ № 2

 

Користуючись даними завдання № 1, вибрати (рис. 1б):

1) для вторинних обмоток з напругою U21 та U211 діоди, ввімкнуті за мостовою схемою, за умови, що струм навантаження дорівнює середньому струму випрямляча;

2) для випрямляча, ввімкнутого в коло вторинної обмотки з напругою U21, такий Г-подібний LC – фільтр, щоб його коефіцієнт згладжування дорівнював 50 (перша група), 70 (друга група) і 90 (третя група) при струмі навантаження, який дорівнює 0,8 від середнього струму випрямляча.

 

РОЗРАХУНОК ОДНОФАЗНИХ ВИПРЯМЛЯЧІВ МАЛОЇ ПОТУЖНОСТІ

 

Випрямляч (рис. 2) перетворює енергію джерела змінного струму в постійний струм. Випрямлячі з навантаженням споживача декілька сотень ватів – випрямлячі малої потужності. За такої потужності задачу перетворення змінного струму в постійний вирішують за допомогою однофазних випрямлячів, які можуть бути одно - та двох напівперіодні. Останніми можуть бути випрямлячі з середньою (нульовою) точкою і мостові випрямлячі, на виході яких одержують двохнапівперіодну випрямлену імпульсну напругу (рис. 5).

 

a  

Рис.5. Напруга, яку одержують після двохнапівперіодного випрямляча.

 

Одержану випрямлену напругу (струм) можна характеризувати такими значеннями:

- амплітудне (найбільше) значення напруги (струму) Ua(Ia);

- діюче значення напруги (струму), яке дорівнює

; ( 13 )

- середнє значення напруги, яке дорівнює

 

( 14 )

Миттєве значення напруги Ud , крім постійної складової Uсер , має змінну складову, як суму окремих гармонік. Розкладаючи в ряд Фур'є криву напруги Ud , одержимо значення амплітуди вищих гармонік

 

2Uсер

Udυm = ———— , ( 15 )

(υ m)2 – 1

 

 

де υ = 1, 2, 3 . . . – номери гармонік;

m – еквівалентне число фаз випрямляча (для схем двохнапівперіодного випрямлення m = 2).

Для оцінки якості випрямленої напруги використовують коефіцієнти пульсацій, які характеризують відношення амплітуди υ -ї гармоніки до середнього значення Uсер . Зазвичай, цей коефіцієнт визначають для першої гармоніки (υ = 1). Тоді

 

Ud1m 2 Uсер 2 2 2

q1 = ——— = ————— = ——— = —— = — = 0,67. ( 16 )

Uсер (m2 – 1) Uсер m2 – 1 22 – 1 3

 

Для визначення типу діода необхідно знайти середнє значення струму Іa , який проходить через кожен із діодів, та зворотну напругу Uв mαx , яка подається на діоди.

Для випадку випрямляча з нульовою точкою

 

Iсер. н

Iв = ——— ; ( 17 )

 

, ( 18 )

 

де Iсер. н – середній струм навантаження після випрямляча.

 

Для випрямляча з мостовою схемою ці формули будуть такі

 

Iсер. н

Iв = ——— ; ( 17а )

 

, ( 18а )

 

Для вибраного діода потрібно, щоб його прямий допустимий струм був більший або рівний струму Іа , одержаного за формулами 17 чи 17а, а допустима зворотна напруга була більша або дорівнювала напрузі Uв mαx , одержаній за формулами 18 чи 18а.

 

РОЗРАХУНОК ЗГЛАДЖУЮЧОГО LC - ФІЛЬТРА

 

Згладжуючи здатність фільтра характеризує коефіцієнт згладжування S.

 

q вх

S = —— , ( 19 )

q вих.

 

де q вх і q вих – коефіцієнти пульсації на вході та виході фільтра (16).

 

Для LC-фільтра (рис.1б і рис. 2), який працює в колі двохнапівперіодних випрямлячів, коефіцієнт згладжування дорівнює

 

S = (4 π fм)2 LC – 1 ( 20 )

 

де: fм – частота мережі, від якої живиться випрямляч;

L і C – індуктивність та ємність LC-фільтра.

 

Якщо відомий коефіцієнт згладжування, то з формули 20 можна визначити значення добутку LC

S + 1

LC = ———. ( 21 )

(4 π fм)2

В цьому випадку вибір величин L та С (за відомого їх добутку) здійснюють, зважаючи на масо-габаритні та вартісні показники фільтра. Крім того, щоб уникнути явища резонансу, при розрахунку фільтра, зазвичай, необхідно витримувати такі співвідношення:

ωн(1) L = (5 . . . 10) Rн , ( 22 )

 

——— = (0,1 . . . 0,2) Rн ( 23 )

ωн(1) С

 

 

де: ωн(1) – частота першої гармоніки випрямленої напруги (для нашого випадку ωн(1) = m 2π fм = 4 π fм );

Rн – опір навантаження, ввімкнутий після фільтра.

 

ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ

 

 

Оскільки ми розраховуємо трансформатор лише з однією вторинною обмоткою, розрахунок робимо тільки для неї.

1. В п.1 умови сказано, що струм навантаження випрямляча дорівнює середньому струмові. Визначаємо його

 

Ін = І сер = 0,9 І2 = 0,9 ·2 =1,8 А .

 

2. Для випадку випрямляча з мостовою схемою середнє значення струму через діод (за формулою 17а) буде дорівнювати

 

Ін 1,8

Іα = —— = —— = 0,9 А .

2 2

 

3. Зворотну напругу на діоді за тієї ж схеми визначаємо за формулою 18а

 

4. За довідником обираємо діод КД 202 Г, для якого І пр. доп = 1 А, а Uзв. доп = 100 B. Отже для мостової схеми потрібно використати 4 таких діоди.

 

5. В п.2 умови зазначено, що коефіцієнт згладжування фільтра дорівнює, наприклад 100 при частоті 50 Гц, тоді з формули 21

 

S + 1 100 + 1

LC = ——— = ———— = 25,8 ·10-6 Гн·Ф .

(4 π fм)2 (4 π 50)2

 

6. Зважаючи, що струм навантаження після фільтра дорівнює

І н1 = 0,8 Ісер , а напруга – середній напрузі після випрямляча,

Uсер= 0,9 U2, знаходимо опір навантаження, ввімкнутий після фільтра

Uсер 0,9 U2 0,9 · 42

Rн1 = ——— = ——— = ——— = 26,25 Ом .

Ін 2 0,8 І сер 0,8 · 1,8

 

7. За формулою 22 знаходимо :

(5…10) Rн1 (5…10) Rн (5…10) 26,25

L = ————— = ———— = —————— = (0,209…0,418) Гн .

ωн(1) 4 π fм 4 · π ·50

 

8. Знаючи величину LC, знаходимо (п.5) значення С:

LC 25,8 ·10 -6

С = —— = —————— =(123,4…246.8)·10 -6 =123,4…246,8 мкФ.

L 0,209…0,418

 

Одержані значення L та С (п.п. 7 і 8) бажано вибрати із стандартними значеннями, але так, щоб добуток LC не змінився.

 

ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ № 3

Користуючись розрахунками завдання № 2, розрахувати параметричний стабілізатор, для якого напруга на навантаженні складає 0,8 від середньої напруги випрямляча, напруга на вході стабілізатора дорівнює середній напрузі випрямляча з відхиленням ± 10%, а струм навантаження стабілізатора складає 0,25 від струму навантаження фільтра з відхиленням ±10%.

 

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРИЧНОГО СТАБІЛІЗАТОРА

 

Схему параметричного стабілізатора подано на рис.1В. Він складається з баластного резистора Rн і стабілітрона TV. Навантаження вмикають паралельно стабілітрону.

При зміні напруги Ud під дією відхилень напруги в живильній мережі або при зміні струму навантаження Ін напруга на навантаженні Rн змінюється незначно, оскільки її величину визначає зворотна напруга стабілітрона Uст при зміні струму, що проходить через нього (рис. 6).

Рис. 6. Вольт-амперна характеристика стабілітрона.

 

Головним для розрахунку стабілізатора є вибір стабілітрона на напругу навантаження Uст =Uн та забезпечення умов його роботи , при яких в процесі струм стабілізатора Іст не має виходити за межі робочих значень, тобто струм стабілітрона не може бути меншим від Іст. min і більшим від Іст. max .

Розрахунок стабілізатора зводять до того, щоб вибрати величину опору Rб, при якій через стабілітрон проходив би струм Іст. min , що відповідає початку його робочої вольт-амперної характеристики. Виходячи з цього, для розрахунку баластного опору маємо

 

Ud min - Uн Ud min - Uн

Rб ≤ ——————— = —————— . ( 24 )

Іст. min + Uн /Rн min Іст. min + Iн max

 

Тоді максимальний струм, що проходить через стабілітрон

 

 

Ud max - Uн Uн Ud max - Uн

І1ст.max = ————— - ——— = ————— - Ін. min. ( 25 )

Rб Rн max Rб

 

І цей струм не повинен перевищувати максимально допустимого струму через стабілітрон, тобто

 

Іст. max ≥ Іст. max1 ( 26 )

Максимальні потужності, що розсіюються в стабілітроні та резисторі Rб визначаються за формулами

 

Рст. max = Uст· І1ст.max , ( 27 )

 

(Ud max – Ucт)2

РRб max = ————— . ( 28 )

Rб

 

Показником якості стабілізації напруги є коефіцієнт стабілізації Кст , який показує в скільки разів відносний приріст напруги на виході стабілізатора менший від відносного приросту напруги на його вході

 

∆Ud ∆Uн

Кст = —— : —— . ( 29 )

Ud Uн

 

Приріст напруги на виході стабілізатора ∆Uн зв’язаний з приростом вхідної напруги ∆Ud співвідношенням

 

∆Ud (rд||Rн)

∆Uн = ————— , ( 30 )

Rб + rд||Rн

де rд – диференціальний опір стабілітрона, Ом (береться за довідником).

 

Враховуючи, що Rн » rd і Rб » rd, це співвідношення можна записати:

 

∆Ud · rд

∆Uн = ————— . ( 31 )

Rб

З врахуванням (30) і (31) одержуємо вираз для коефіцієнта стабілізації напруги

Uн Rб

Кст = —— · —— , ( 32 )

Ud rд

 

який не перевищує значень 20 … 50 .

 

Другим параметром стабілізатора є його вихідний опір Rвих . Для розглянутих типів стабілізаторів

Rвих = rд || Rб ≈ rд ( 33 )

 

 

ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ

 

Для нашого випадку

 

Ud = U1н = Uсер = 0,9 · 42 = 37,8 В.

 

∆Ud = ±0,1 · Ud = ±3,78 В.

 

Ud min = 37,8 – 3,78 = 34,02 В.

 

Ud max = 37,8 + 3,78 = 41,58 В.

 

Uн = 0,8 Uсер = 0,8 · 37,8 = 30,24 В.

 

Ін = 0,25 Ін 2 = 0,25 · 0,8 · 1,8 = 0,36 А.

 

∆Ін = ± 0,1 Ін = ± 0,1· 0,36 = ± 0,036 А.

 

Ін min = 0,36 – 0,036 = 0,324 A.

 

Iн max = 0,36 + 0,036 = 0,396 A.

 

1. За довідником вибираємо п’ять послідовно ввімкнутих стабілітронів Д – 815А, для яких: Uст = 5·5,6 = 28 В; Іст min = 50 мА; Іст max = 1400 мА; Рст max = 5 · 8 = 40 Вт; rд = 5 · 0,6 = 3 Ом.

 

2. Визначаємо величину баластного опору:

Ud min – Uн 34,02 – 28

Rб ≤ ————— = —————— = 13,50 Ом .

Іст min + Iн max 0,050 + 0,396

 

Приймаємо Rб фак = 13,5 Ом, що відповідає рівнянню (24).

 

Виходячи із значення Rб факт. , знаходимо максимальний струм, що проходитиме через стабілітрони (25)

 

 

Ud max – Uн 41,58 – 28

I1cт max = ————— – Iн min = ————— – 0,324 = 0,666 А,

Rб факт. 13,5

 

тобто I1cт max < Іст max = 1,4 A.

4. Визначаємо приріст напруги на виході стабілізатора (30)

 

∆Ud · rд 3,78 · 3

∆Uн = ———— = ———— = 0,84 В

Rб 13,5

 

5. Коефіцієнт стабілізації (31)

 

Uн Rб 28 13,5

Кст = —— · —— = —— · —— = 3,33 ,

Ud rб 37,8 3

 

6. Вихідний опір стабілізатора (32)

 

rд · Rб 3 · 13,5

Квих = rд || Rб = ———— = ———— = 2,45 Ом,

rд + Rб 3 + 13,5

 

що приблизно дорівнює rд = 30 Ом.

 

7. Потужність баластного опору (28)

 

(Ud max – Uн)2 (41,58 – 28)2

Рб = ————— = ————— = 13,66 Вт .

Rб 13,5

 

Приймаємо потужність баластного опору Pб. факт. = 14 Вт > Pб = 13,66 Вт.

 

8. Перевіряємо стабілітрон на нагрівання (27)

 

Рст max = Uн · I1cт max = 28 · 0,666 = 18,648 Вт < 40 Вт.

 

 

Індивідуальне завдання № 4

Розрахунок підсилювача на біполярних транзисторах

рис. 7

 

Ек , VT , Rк створюють головний ланцюг підсилювача , в якому за рахунок проходження керованого по базі колекторного струму підсилюється напруга, що подається на вхід схеми.

Інші елементи підсилювача – допоміжні конденсатори Ср1 та Ср2 – роздільні. Ср1 виключає шунтування входу сигналу по постійному струму, що виключає проходження постійного струму через джерело вхідного сигналу по ланцюгу Ек-R1-Rг та забезпечує незалежність від Rг напруги на базі Uбп в режимі спокою. Ср2 пропускає в ланцюг навантаження зміну складову і задержує постійну складову.

Резисторами R1 і R2 задають режим спокою каскаду. Оскільки біполярний транзистор керується струмом, струм спокою керованого елемента ( струм Ікп )створюється задаванням відповідної величини струму спокою бази Ібп. Резистор R1 призначений для створення ланцюга протікання струму Ібп. Разом з R2 резистор R1 забезпечує вхідну напругу на базі Uбп відносно затискача «+» джерела живлення. Резистор Re є елементом негативного зворотного зв’язку, він призначений для стабілізації режиму спокою каскаду при зміні температури .

Конденсатор Се шунтує резистор Rе по змінному струму, виключаючи цим самим прояв негативності зворотного зв’язку по змінному струму. Відсутність Се привело б до зменшення коефіцієнта підсилення схеми.

Температурна залежність параметрів режиму спокою обумовлюється залежністю колекторного струму спокою Ікп від температури. Основними причинами такої залежності є зміна від температури початкового струму колектора Іко(е), напруги Uбе та коефіцієнта β. Температурна нестабільність цих параметрів призводить до прямої залежності струму Ікп від температури. При відсутності мір по стабілізації струму Ікп його температурні зміни викликають зміни режиму спокою каскаду , що може привести до режиму роботи каскаду в нелінійній зоні характеристик транзистора та спотворенню форми кривої вихідного сигналу.

Аналіз каскаду по постійному струму проводять графоаналітичним методом, в основному на використанні графічних побудов та розрахункових співвідношень. Графічні побудови проводять за допомогою вихідних (колекторних) характеристик транзистора.

 




©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.