Семестровая. сема по Стегачеву. Выбрать тип тиристора и диодов моста, вывести выражение регулировочной характеристики U
 Скачать 201.88 Kb.
|
|
Задание №1 Составить схему тиристорного регулятора напряжения (ТРН), содержащего мостовой выпрямитель, тиристор, нагрузку с заданным сопротивлением и блок импульсно-фазового управления. Выбрать тип тиристора и диодов моста, вывести выражение регулировочной характеристики Uн.ср = f(α) с учетом падения напряжения на тиристоре, построить график этой функции и диаграммы напряжений на аноде тиристора и нагрузке при заданном фазовом угле импульсов управления .Определить мощность , выделяемую в нагрузке при . Напряжение питания (на входе выпрямителя), сопротивление нагрузки и фазовый угол импульсов управления заданы в таблице 1. Таблица 1 – Исходные данные
1 Схема ТРН представлена на рисунке 1. В нее входят блок импульсно – фазового управления (ИФУ), тиристор VD1, диодный мост, состоящий из четырех одинаковых диодов VD2, VD3, VD4 и VD5, и резистор .Система питается от переменного напряжения Uп .  Рисунок 1 – Схема ТРН 2.1 Подберем тиристор VS1, используя следующие ограничения:  Принимаем  По данным условиям выбираем тиристор КУ202В, параметры которого представлены в таблице 2. Таблица 2 – Характеристики тиристора КУ202В
Проверка выбора тиристора:  2.2 Подбираем диоды VD1, VD2, VD3 и VD4 используя следующие ограничения: Принимаем По данным условиям выбираем четыре одинаковых диодов типа КД257А с краткими характеристиками, представленными в таблице 3. Таблица 3 – Характеристики диода КД257А
3 Построение графика функции  (Рисунок 2), используя следующую формулу:  Рисунок 2 – График функции 4 Построение диаграммы напряжения на аноде тиристора Uα и на нагрузке Uн при заданном фазном угле импульса управления αз (Рисунок 3), используя следующую формулу:    Рисунок 3 – Диаграмма напряжений на аноде тиристора Uα и на нагрузке Uн при заданном фазовом угле импульса управления αз 5 Определить мощность Рн.ср, выдаваемую на нагрузке при αз.  Задание №2 Составить схему компенсационного стабилизатора напряжения на основе операционного усилителя (ОУ) типа К140УД5А и стабилитрона КС133А. Определить необходимое входное напряжение стабилизатора, выбрать тип силового транзистора, рассчитать сопротивление всех резисторов в схеме и падение выходного напряжения  при подключении нагрузки. Исходные данные:Номинальное выходное напряжение Uвых = 5,8 В; Ток нагрузки Iн = 0,32 А; Схема компенсационного стабилизатора напряжения (Рисунок 4): Рисунок 4 – Схема компенсационного стабилизатора напряжения Параметры операционного усилителя типа К140УД5А: Коэффициент усиления Кu=500; Входное сопротивление =50 кОм; Выходное сопротивление =1 кОм; Входные токи Iвх ≤ 5 мкА; Максимальный выходной ток Iвых = 3 мА; Параметры стабилитрона КС133А: Номинальное напряжение стабилизации Uст = 3,3 В; Ток стабилизации Iст = 3 - 81 мА; 1 Определим необходимое входное напряжение стабилизатора: Входное напряжение стабилизатора должно превышать выходное на величину падения напряжения на силовом транзисторе Uвх – Uвых = Uкэ. Этот перепад напряжений необходим для нормальной работы силового транзистора как регулирующего элемента и должен быть не менее 3 В. Принимаем Uкэ = 3 В. Тогда Uвх = Uвых + Uкэ = 5,8 + 3 = 8,8 В. 2 Выбор типа силового транзистора Тип силового транзистора выбирается по ближайшим максимально-допустимым значениям тока коллектора Iк.макс > Iн и мощности Pк.макс > Iн Uкэ . Кроме того, коэффициент передачи β транзистора должен обеспечить согласование тока нагрузки и максимального тока ОУ: β ≥ Iн / Iоу. макс. Iк.макс > 0,32 А; β ≥ Iн / Iоу. макс = 0,32/0,003 = 106,6. Выбираем транзистор типа КТ815А со следующими параметрами: Iк.макс = 1,5 А; β = 40÷275; Pк.макс = 1000 мВт; Uкэ.макс=30 В; Uкэ.макс ≥ 1,2* Uкэ; Uкэ.макс ≥ 3,6 В. Условие выполняется На (Рисунке 5) изображен график зависимости коэффициента передачи от тока коллектора.  Рисунок 5 – График зависимости коэффициента передачи от тока коллектора Примем β = Проверим транзистор по мощности: Pк = Iн Uкэ = 0,32 А . 3 В = 0, 96 Вт → Pк < Pк.макс Выбранный тип транзистора удовлетворяет всем условиям. 3 Расчет сопротивлений резисторов: Выходное напряжение стабилизатора определяется коэффициентом передачи  . Для фактического тока коллектора:Uвых ≈ Uст / Кд , т.е. Кд = Uст / Uвых= 3,3 / 5,8 = 0,57. Зададим ток делителя 5 мА, тогда R2 + R3 = Uвых / Iд =5,8 В / 0,005 А = 1160 Ом.  Получаем систему уравнений:R3 / (R3 + R2) = 0,57; R3 + R2 = 1160. Решив эту систему, получим: R3 = 661 Ом R2 = 500 Ом Мощность, рассеиваемая резисторами: PR3=0,012 . 661 = 0,0661 Вт; PR2=0,012 . 500 = 0,05 Вт. Выбираем резисторы из ряда Е24: R2 = 510 Ом ± 5% тип МЛТ - 0,25; R3 = 680 Ом ± 5% тип МЛТ - 0,25; Проверим значение выходного напряжения при выбранных резисторах:  ; тогда  Как видно, полученное напряжение на выходе примерно равно заданному значению. Сопротивление R1 определяем следующим образом: R1 = (Uвх – Uст) / Iст = (8,8 – 3,3) / 0,003 = 1833 Ом. Выбираем резистор из ряда Е24: R1 = 2 кОм ± 5% тип МЛТ - 0,25; PR1=0,012 . 1833 = 0,183 Вт. 4 Определим падение выходного напряжения при подключении нагрузки.Падение выходного напряжения стабилизатора ∆Uвых при подключении нагрузки рассчитывается по формуле:  , где Ом. – коэффициент усиления ОУ – коэффициент передачи силового транзистора в схеме ОК; .Список используемой литературы: Герасимов В.Г. «Основы промышленной электроники» – М: Высш. шк., 1986. – 336с. Гутников А.С. «Интегральная электроника в измерительных устройствах». – Л: Энергоатомиздат, 1988. – 304с. Кулагин Р.Н., Стефанюк Р.Ю., Харькин О.С. Электронные информационные устройства и системы автоматического управления: Учеб. пособие/ВолгГТУ. Волгоград, 1995. – 87 с. Тули М. «Карманный справочник по электронике» – М: Энергоатомиздат, 1993. – 176с. |
