(3.16)

 , (3.17)

 (3.18)

 (3.19)

Выбираем стабилитроны типа Д815Ж, для которого IСТmax=0,450 А и UСТmax=18 В.

Определим сопротивления резисторов по следующим формулам ( зададимся током делителя IД=(5...10) мА и минимальным током стабилизации IСТMIN=(3...5) мА) [1]

 (3.20)

 (3.21)

 (3.22)

 (3.23)

 (3.24)

 (3.25)

 (3.26)

 (3.27)

 (3.28)

Округлим полученные расчетные значения номиналов резисторов до ближайших из ряда стандартных и получим R1=3 кОм, R2=1 кОм, R3= 620 Ом ,

R4=680 Ом, R5=2.7 кОм , R6=2 кОм, R7=390 кОм , R8=1.5 кОм.

Емкость конденсатора С3 на выходе стабилизатора определим по формуле

 (3.29 )

где RВЫХ – выходное сопротивление стабилизатора (RВЫХ»(0.1...1) Ом);

h21Э– коэффициент передачи наиболее нагруженного транзистора (h21Э=15);

fh21– предельная частота коэффициента передачи тока наиболее мощного регулирующего транзистора ( для КТ902А – 35 МГц).

Округлим полученное значение до ближайшего стандартного и получим С3=0,051 мкФ.

3.2 Расчет выпрямителя

Исходными данными для расчета выпрямителя, работающего на емкостную нагрузку, являются I0 (ток нагрузки), U0(номинальное выпрямленное напряжение) , Кпо (коэффициент пульсаций на выходе моста, не должен превышать 0.15 [1]), выходная мощность Р0=U0I0, номинальное напряжение сети U1, частота сети fC.

Учитывая падения напряжения DU (ориентировочно 0.5 В) на дросселях и на стабилизаторе ( как было рассчитано выше UВХ стабилизатора должно быть не менее 25.5 В), принимаем U0=26 В.

Требуется определить тип и параметры вентилей, режим работы схемы, емкость конденсатора, нагружающего выпрямитель.

Выберем выпрямительные диоды (для ориентировочного определения этих параметров примем D=2.1 и B=1 [2]) .

Обратное напряжение на диодах определяется по формуле [2, табл. 1.15]

 В. (3.30)

Величину среднего тока Iпр.ср найдем как [2, табл. 1.15]

 А. (3.31)

Действующее значение выпрямленного тока Iпр через диод [2, табл. 1.15] :

А . (3.32)

Основываясь на полученные данные, по таблице 1.16 [2] выбираем тип диод, удовлетворяющего условиям:

Uобр.max > Uобр;

Iпр.ср.max > Iпрср;

Iпр <1.57 Iпр.ср.max.

Выбираем диоды типа Д229В, для которых Iпр ср.max=0,4 A, Uобр max=100 В, Uпр=1 В .

Габаритная мощность трансформатора [2, табл. 1.15]

 Вт, (3.33)

где Р0= U0I0=26·0,1=2,6 Вт.

Определим сопротивление вентиля в прямом направлении

 (3.34)

Активное сопротивление обмоток трансформатора rтр для выпрямителей мощностью 10...100Вт принимают в пределах [2]

 , (3.35)

где КR – коэффициент, зависящий от схемы выпрямителя (в нашем случае КR=3,5);

Bm – амплитуда магнитной индукции в магнитопроводе трансформатора, Тл (В=1.5¸1.65);

s – число стержней трансформатора (для сердечника броневого типа s=1).

Подставив числовые значения получим

rтр=26,8 Ом.

Найдем индуктивность рассеяния обмоток трансформатора [2]

 (3.36)

где КL – коэффициент, зависящий от схемы выпрямителя (в нашем случае КL=0.005);

р – число чередующихся секций обмоток (если вторичная обмотка наматывается после первичной и наоборот, то р=2).

Угол, характеризующий соотношение между индуктивным и активным сопротивле-ниями фаз выпрямителя :

, (3.37)

где r – активное сопротивление фазы выпрямителя (r=2rпр+rтр=2·2,5+26,8=31,8 Ом).

Основной расчетный коэффициент А найдем по формуле [2]

 , (3.38)

где m – число фаз выпрямителя (m=2).

По графикам, приведенным в [2, рис. 1.12, 1.13], по полученному значению А найдем вспомогательные коэффициенты B, D, F и H.

Примем

B » 0,96; D » 2.24; F » 6,4; H » 310.

Величину напряжения на вторичной обмотке трансформатора определим из соотношения [2, табл. 1.15]

 В . (3.39)

Действующее значение тока вторичной обмотки [2, табл. 1.15]

 (3.40)

Полна мощность первичной и вторичной обмотки [2, табл. 1.15]

 (3.41)

Действующее значение тока первичной обмотки [2, табл. 1.15]

 (3.42)

где W2/W1 – коэффициент трансформации, равный

 (3.43)

Полна мощность трансформатора [2, табл. 1.15]

 (3.44)

Обратное напряжение на диодах определяется по формуле

 В. (3.45)

Полученное значение должно быть меньше Uобрmax выбранного нами диода. Величина среднего тока Iпр.ср =0,05А. Определим амплитуду выпрямленного тока

 А. (3.46)

Действующее значение выпрямленного тока Iпр через диод [2, табл. 1.15] :

А .    (3.47)

По уточненным значениям Uобр, Iпр.ср., Iпр. проверим правильность выбора диодов

Uобр.max=100 В> Uобр=35,2 В;

Iпр.ср.max=0,4 А > Iпрср=0,05 А;

Iпр=0.224 А <1.57 Iпр.ср.max=0,628 А.

Определим выходную емкость выпрямителя (входную емкость фильтра) по формуле [2]

 мкФ. (3.48)

Полученное значение округлим до ближайшего стандартного по ГОСТ 2519-67.

Примем

С0 = 100 мкФ.

Построим нагрузочную характеристику выпрямителя, то есть график U0 =f(I0) путем перемножения ординат, взятых из рис.1.13 в [2, стр.34] , на U2, а абсцисс на mÖ2U2/r (m – число фаз выпрямителя, 2).

Рисунок3.1– Примерный вид нагрузочной характеристики выпрямителя при j=00

Напряжение холостого хода выпрямителя равно (U2m определим по графику: U2m =1.4 * U2=24.96 * 1.4=34.9 В)

 (3.49)

Наибольшее выпрямленное напряжение на выходе выпрямителя определим при максимальном напряжении сети (зададимся отклонением напряжения сети – DUВХ=±10 В)

 (3.50)

Ток короткого замыкания равен

 (3.51)

Внутреннее сопротивление выпрямителя

 (3.52)

Потери мощности в трансформаторе

 (3.53)

где h – КПД трансформатора ( при РГ<20 Вт и более h=0.75...0.95 [1, стр.116] ).

Потери мощности на вентилях

 (3.54)

где N – количество вентилей в выпрямителе (4).

КПД выпрямителя определяется по формуле

 (3.55)

3.3 Расчет сглаживающего фильтра

Коэффициент сглаживания g представляет собой отношение коэффициента пульсаций на входе фильтра к коэффициенту пульсаций на выходе

 (3.56)

где Кпвых – коэффициент пульсации на выходе фильтра , который задается в зависимости от назначения схемы (так например, для питания первых каскадов УЗЧ с высокой чувствительностью Кпвых= 0,00001...0,00002; для предварительных каскадов УЗЧ и т.п. – Кпвых= 0,0001...0,001; для каскадов УРЧ приемников – Кпвых= 0,0005...0,001; для электронных стабилизаторов напряжения – Кпвых= 0,005...0,03), примем его равным 0,5% ( для стабилизаторов напряжения [2, стр. 36]) ;

Кпвх – коэффициент пульсации на входе фильтра, равный [2, табл.1.15]

      (3.57)

Следовательно,

.

Опираясь на пояснения приведенные в разделе 2, выбираем составной сглаживающий фильтр представляющий собой конденсатор на выходе диодного моста и Г-образный LC–фильтр.

Общий коэффициент сглаживания определяется как произведение коэффициентов сглаживания каждого фильтра в отдельности и должен быть равен 21

 . (3.58)

Коэффициент сглаживания емкостного фильтра на выходе диодного моста определяется как

, (3.59)

где – частота первой гармоники пульсации (для двухполупериодной схемы ); – сопротивление нагрузки (=U0/I0=260 Ом).

Что вполне удовлетворяет условию

 (3.60)

Коэффициент сглаживания Г-образного фильтра определяется как

 (3.61)

Для наиболее распространенных двухполупериодных схем (m=2 и fС=50 Гц) имеем

 (3.62 )

Зная емкость конденсатора, можем определить индуктивность. Наибольший коэффициент сглаживания достигается при равенстве входной и выходной емкостей фильтра, однако, чтоб уменьшить массу дросселя и его габариты, примем С=1000мкФ, имеем

 мГн (3.63)

Итак, составной фильтр построенный на конденсаторе и Г-образном LC-фильтре, где С=1000 мкФ и L=5,5 мГн, обеспечивает заданный коэффициент сглаживания.

Заключение

В данном курсовом проекте были углублены и закреплены теоретические знания, полученные при изучении курса, освоены методы расчетов электрических схем и устройств в целом, приобретены навыки в рациональном выборе и обосновании элементов электрических схем и самих электрических схем как с точки зрения удовлетворения требованиям технического задания, с точки зрения их технологичности, так и экономических параметров, все электрические схемы были построены на современной элементной базе, которая при тех же габаритных размерах обладает более лучшими эксплуатационными параметрами, так как в техническом задании не были оговорены габаритные размеры конструкции, то для обеспечения заданного в техническом задании коэффициента сглаживания пульсации использовались фильтры построенные с помощью катушек индуктивности, которые имеют сравнительно большие размеры и массу. Научились работать с технической литературой, справочниками, обосновывать все решения на ее основе, что является хорошей основой для правильного выполнения дипломного проекта и дальнейшей инженерной деятельности.

Список использованных источников

1. Cправочник радиолюбителя-конструктора . – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1984. – 560 с.

2.  Гершунский Г.В. Справочник по расчету электрических схем.– М.: Высш. Шк.,1989.

Таблица

Страницы: 1, 2