Электропитание устройств и систем связи. Максимальная выходная мощность преобразователя

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Министерство Российской Федерации по связи и информатизации.

Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики.

Ускоренное обучение.

ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ  УСТРОЙСТВ И  СИСТЕМ  СВЯЗИ

Контрольная работа

Выполнил: студент группы ЗТ-24

Проверил              

Новосибирск

2004

Порядок расчета.

Исходными данными для выбора и расчета схемы являются:

Предпоследняя цифра номера зачетной книжки

1

Напряжение фазы питающей сети, Uф,  В

127

Частота тока питающей сети, fc, Гц

60

Число фаз сети, m

1

Пульсность сетевого выпрямителя  p

2

Относительное изменение напряжения питающей сети: в сторону увеличения  а макс

в сторону уменьшения  а мин

0,1

0,15

Частота преобразования fn,  кГц

40

Диапазон рабочих температур,  ˚ С

-20

+40

Последняя цифра номера зачетной книжки

8

U0,  В

5,0

I0 макс., А

8,0

I0 мин.,  А

2,0

Нестабильность выходного напряжения при изменении питающей сети,  δ, %

2

Амплитуда пульсации выходного напряжения

Uвых. m ,  В

0,05

1.  Определяем максимальную выходную мощность преобразователя

P0 = U0·I0 макс.

P0 = 5·8=40  (Вт)

2.  Определяем номинальное Uвх. максимальное и минимальное значения входного напряжения преобразователя:

,,

, где:   kа = (0,05…0,1)=0,1 – абсолютный коэффициент пульсаций на выходе сетевого выпрямителя;

 (при р = 2),

 (В)

 

3.  По известным значениям P0 и Uвх  с помощью графика рисунка  выбираем схему преобразователя


Области обозначенные ИЛИ соответствуют равноценному применению обоих типов преобразователей.

Выбираем схему однотактного преобразователя с обратным включением выпрямительного диода.


4.  Для данной схемы задаемся максимальным значением γмакс = 0,5.

5. С помощью выражений таблицы 3 определяем амплитудные значения э.д.с. первичной U1m и вторичной U2m обмоток трансформатора преобразователя в функции напряжения первичной сети Uвх и мощности нагрузки P0.

U1m= Uвх мин -Uкэнас - DU1,

U2m=,

При этом задаем:

Uкэ нас.= (1…2,5)=2 В – напряжение коллектор – эмиттер регулирующего транзистора в режиме насыщения;

 Uпр.VD = Uпр.VD1 = Uпр.VD2 = (0,6…1)=1 В – падение напряжения на диоде в открытом состоянии;

 DU1 @ 0,02*Uвх. – падение напряжения на активном сопротивлении первичной W1  обмотки трансформатора;

 DU2 = 0,02*U0 – падение напряжения на активном сопротивлении вторичной W2 обмотки трансформатора;

U1m= 143,684 -2 – 0,02*170,625= 138,2715 (В),

U2m=(5+1+0,5)*(1-0,5)/0,5=6,5 (В),

6. Определяем требуемый коэффициент трансформации n21 трансформатора: n21 = U2m/U1m.

n21 = U2m/U1m= 6,5/138,2715=0,047

7. С помощью выражений для выбранной схемы преобразователя определяем γмин.

gмин= U0/( n21× Uвх макс+ U0),

gмин= 5/( 0,047*206,546+ 5)=0,34

Полученное значение γмин ³ 0,15, устройство реализуемо.

8. Определяем критическую индуктивность Lw1кр 

Принимаем:

Lw1=Lw1кр.

LW1кр= Uвх×g2макс/ (2 fn ×n21× I0 мин),

LW1кр= 170,625*×0,52/(2*40000*0,047*2)= 42,65625/ 7520=0,0057

9. Определяем значение γ.

g =U0/(n21 ×Uвх+ U0),

g =5/(0,047 *170,625+ 5)=5/13,02=0,384

Полученные при выборе преобразователя данные, необходимые для дальнейших расчетов схемы, заносятся в таблицу 1.

Таблица 1

Результаты расчетов

γ

γ мин

γ макс

n21

U1m, В

U2m, В

Lw1,  Гн

0,384

0,34

0,5

0,047

138,2715

6,5

0,0057

 

Расчет трансформатора.

1. Определяем действующее значение токов первичной I1 и вторичной I2 обмоток трансформатора.

I1= n21×I0 макс,

I2= I0 макс ,

I1=0,047*8*=0,376 (А),

I2=6,5  (А),

2. Определяем произведение поперечного сечения стержня на поперечное сечение окна Sст × Sок.

При этом задаемся:

-  коэффициентом заполнения медью окна магнитопровода Кок = 0,3;

-  приращением магнитной индукции D В=0,1  на частоте преобразования. Значение D В для схем рисунков 3…6 приведены  (для наиболее часто применяемых материалов М2000НМ-1, 2500НМС-1) в таблице 2;

-  h=0,6 - коэффициент полезного действия преобразователя в пределах 0,6…0,8 (меньшее значение КПД соответствует более низкому U0=5 В выходному напряжению);

-  плотностью тока j в обмотках трансформатора  по таблице 3. 

-   

-   

-   

-  Таблица 2

Значение  приращения магнитной  индукции D В,  Тл

При

fn = 50 кГц

0,1

Таблица 3

fП/PГ , Гц/Вт

2

10

20

60

100

200

500

1000

j, А/м2

2,5х10+6

3,5х10+6

4х10+6

4,5х10+6

5х10+6

5,4х10+6

5,7х10+6

6х10+6

Для выбранного преобразователя мощность трансформатора равна:

PГ = U2m × I2 ×gмакс (1+h)/(2h)

PГ = 6,5*6,5*0,5 (1+0,6)/(2*0,6)=281,67

fП/PГ=40000/281,67= 142,01

Плотность тока принимается равной

j=5*106 (А/м2),

Sст×Sо=,

Sст×Sо=4*8*0,0057*0,376*8/0,3*5*106*0,6*143,684*0,1=4,23*10-84)

Sст×Sо=4,23*10-84)=0,00423 (см4)

3. По известному произведению Sст × Sок с помощью таблицы П.2 приложения выбираем тип магнитопровода и уточняем его параметры

Sст×Sо=0,0038 (см4) Это произведение должно быть больше, чем 0,00423

Похожие материалы

Информация о работе