ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ СОФИЯСОФИЯ

ФАКУЛТЕТ ЕЛЕКТРОННА ТЕХНИКА ИФАКУЛТЕТ ЕЛЕКТРОННА ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИТЕХНОЛОГИИ

КАТЕДРА “СИЛОВА ЕЛЕКТРОНИКА”КАТЕДРА “СИЛОВА ЕЛЕКТРОНИКА”

КУРСОВ ПРОЕКТКУРСОВ ПРОЕКТ

ПОПО

ТТОКОЗАХРАНВАЩИОКОЗАХРАНВАЩИ УСТРОЙСТВАУСТРОЙСТВА

Тема: СТАБИЛИЗАТОР НА ПОСТОЯННОТема: СТАБИЛИЗАТОР НА ПОСТОЯННО НАПРЕЖЕНИЕНАПРЕЖЕНИЕ

Изготвил: Научен ръководител:Начо Иванов Налбантов доц.д-р П.КараманскиКурс III, Гр. 55Фак. №06025427

София2001

СЪДЪРЖАНИЕСЪДЪРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ..................................................................3Обяснителна записка

……………………………………………5Изчисляване на стабилизатора..............................9Изчисляване на радиатора за мощния транзистор

........................................................................................12Изчисляване на токоизправителя........................13Изчисляване на трансформатора........................15Принципна електрическа схема.........................18 Списък на елементите..........................................21

2

ЗАДАНИЕЗАДАНИЕ

3

4

ОбяснителнаОбяснителна записказаписка

5

При проектирането на различни видове устройства се поставя за цел те да бъдат достатачно ефективни, надеждни, с добри показатели и не на последно място - евтини.

Поради тази причина, при изпълнението на проекта се спрях на схемно решение, което съдържа следните блокове:

Трансформатор:Мрежовият трансформатор изпълнява няколко

функции – разделя галванично мрежата от веригата на изправеното напрежение, трансформира мрежовото напрежение до необходимата за вентилната група стойност и при необходимост променя броя на фазите на захранващата мрежа.

Той трябва да осигурява да има добър коефициент на полезно действие.

Недостатък на всички трансформатори са техните сравнително големи размери и тегло.

Двуполупериоден мостов токоизправителТокоизправителя преобразува електрическа

енергия с променливо напрежение. Вентилната група е схема от електрически вентили, която преобразува променливия ток в постоянен.

Токоизправителя е изграден на принципа на мостовата схема (Грец схема) и е изграден на базата на четири броя изправителни диода 31NP70.

Капацитивен филтърФилтърът представлява група от пасивни или

активни електронни елементи, която отделя и пропуска напрежение с определена форма.

Той е изпълнен на базата на електролитен

6

кондензатор с голям капацитет.

Стабилизатор на напрежение на базата на схема А723

Схемното решение е сравнително просто. Елементите от които е изградено са евтини и компактни. Осигурява се добър коефициент на стабилизация, добър коефициент на полезно действие и малко вътрешно съпротивление. Схемата А723 осигурява всички необходими функционални елементи за резлизирането на компенсационен стабилизатор на напрежение.

За качеството на стабилизатора се съди по коефицента на стабилизация. Той е равен на отношението между относителното изменение н апроменливата величина към относителното изменение на стабилизираната величина.

КСТ = (х /х) / (у /у)В тази формула с ‘х’ е означена променливата величина, а с ‘у’ – стабилизираната величина.Обикновенно универсалните стабилизатори се

произвеждат в корпуси, предназначени за интегрални схеми, а тези за фиксирано напрежение – в корпуси на транзистори.

Съществува голямо разнообразие на специализирани интегрални схеми на универсални стабилизатори. Най-широко разпространение у нас е получила схемата А723.

Интегралната схема А723 може да работи като последователен, паралелен или ключов стабилизатор на положително или отрицателно изходно напрежение в диапазона от 2 до 37 V. Интегралната схема А723 е стабилизатор на напрежение с вграден източник на еталонно напрежение, усилвател и маломощен регулиращ транзистор. Схемата се произвежда в корпус ТО – 100 или в корпус DIL – 14.

В проекта е използвана ИС А723 в корпус DIL – 14.

7

8

ИзчислителнаИзчислителна записказаписка

9

ИИЗЧИСЛЯВАНЕЗЧИСЛЯВАНЕ НАНА СТАБИЛИЗАТОРАСТАБИЛИЗАТОРА

Изходни данни:UИЗХ = 8V; IT = 2,5A; IT max = 2,8A; kП = 3%;

1. Изчисляване на статичния коефициент на усилване по ток

Избирам схемно решение с използване на съставен транзистор, поради факта, че коефициента на усилване по ток на мошните транзистори е по-малък от 280.2. Изчисляване на входното напрежение

Избирам UCEТ1 = 3V; кП = 0,03; a = 0,1; b = 0,15;UВХ = UИЗХ + UCET1 = 8 + 3 = 11 V

UВХ max = UВХ ном(1 + а) = 13.(1+0,1) = 14,3V

3. Изчислява се максималната колекторна мощностPC max = (UВХ max – UИЗХ).IT max = (14,3 – 8).2,8 = 17,64WИзбирам транзистор Т1: BDP620

тип: Si, NPN;UCE max = 60V; IC max = 15A; PC max =117W; h21E min =

15;Rtj=1,5C/W4. Изчисляване на максималния базов ток на Т1

;

5. Изчисляване на максималния колекторен ток и максималната колекторна мощност на Т2

ICT2 = IBT1 = 187mA

PCmax=(UВХmax–UИЗХ).ICT2=(14,3-8).0,187=1,18W;Избирам транзистор Т2: 2T9136A

тип: Si, PNP;UCE max = 45V; IC max = 1A; PC tot = 8W; h21E = 50;

6. Изчисляване на максималния базов ток на Т2 – IBT2

10

7. Изчисляване на тока на късо съединение

8. Изчисляване на RШ (Шунтово съпротивление)

Резистор RШ е жичен и се навива от манганинов проводник с необходимите параметри. 9. Изчисляване на мощността на RШ

PRШ = I2T max . RШ = 4,27W;Резистор RШ е жичен и се навива от манганинов

проводник с необходимите параметри. 10. Избирам ток през делителя R4 – R5 IR4 = IR5 =

20mA11. Изчислявам напрежението върху R4

UR4 = RШ.ITmax – UBET16 = 0,545.2,8 - 0,6 = 0,926V12. Изчисляване на R4

Избирам стандартно съпротивление R4 = 47; 13. Изчисляване на R5

Избирам стандартно съпротивление R5 = 330; 14. Избирам ток през делителя R6 – R7 IДЕЛ = 1mA15. Изчисляване на R7

Избирам стандартно съпротивление R7 = 6,8kPR7= R7.I2ДЕЛ= 6,8mW;

16. Изчисляване на R6

Избирам стандартно съпротивление R6 = 910PR6= R6.I2ДЕЛ= 0,91mW;

17. За по-точна настройка на стабилизираното

11

напрежение във веригата на делителя R7 – R8

поставям тример-потенциометър R9. Изчислявам съпротивлението на тример-потенциометъра:

R8 = (10 20)% . (R6 + R7) = 1157. Избирам стандартна стойност на R8 = 1,5к.

Корегирам стойността на R6 – R7.R6 = R6 Из – 0,5 . R8 = 6,8 – 0,5 . 1,5 = 6,05k.Избирам стандартна стойност R8 = 6,2к.R7 = R7 Из – 0,5 . R8 = 910 – 0,5 . 1,5 = 160.Избирам стандартна стойност R7 = 160.

18. Изчисляване на R3.

Избирам стандартно съпротивление R3 = 820;19. Изчисляване на R2

Избирам стандартно съпротивление за R2 = 200;20. Изчисляване на R1

Избирам стандартно съпротивление за R1 = 2k; 21. Изчисляване на средния коефициент на предаване на входния делител

22. Изчисляване на коефициента на стабилизация на стабилизатора

23. Изчиляване на вътрешното съпротивление на стабилизатора

24. Изчисляване на капацитета на кондензатора C3, за работна честота f = 2kHz

12

Избирам стандартен кондензатор C3 = 1500F / 25V25. Кондензатора C2 се избира стандартно C2 = 1000pF

13

Изчисляване на радиатора за мощния транзистор

1. Сумарно топлинно съпротивлениеОт каталога за Т1 се отчита за Rthjc = 1,5C / WТранзистора се закрепва директно върху радиатор

с гладка повърхност, двустранно оребрен, с употреба на силиконова паста.

Rtср . = 0,5C / WRtjP = Rthjc + Rtcp. = 1,5 + 0,5 = 2C / W

2. Топлинно съпротивление на радиатора

За транзистор 2N3055 tj max = 200C. Приема се, че температурата на околната среда е

25C

3. Изчислявам активната площ на радиатора

14

ИИЗЧИСЛЯВАНЕЗЧИСЛЯВАНЕ НАНА ТОКОИЗПРАВИТЕЛЯТОКОИЗПРАВИТЕЛЯ

Входни данни: U0 = 13V; I0 = 2,5A; kП 0,2; U1 = 220V; f = 50Hz;1. Изчисляване на вътрешното съпротивление на

токоизправителя. То се изчислява с такава стойност, при която се получава очакван КПД = 80 90%.

2. Изчисляване на параметъра А (брой фази р = 2).

3. От фиг.8.2. от ръководството за проектиране на ТЗУ се отчита за = 47.

4. От фиг.8.3. от ръководството за проектиране на ТЗУ се отчита за

B = 1,09.5. Изчисляване на ефективната стойност на

напрежението на вторичната намотка на трансформатора.

E2 = B.U0 = 1,09 . 13 = 14,17V6. Изчисляване на максималното обратно

напрежение върху диодите (за мостова схема)UОБР = E2 max = 1,41 . E2 = 1,41 . 14,17 = 20V

7. Изчисляване на коефициента на трансфорнация на трансформатора.

8. От фиг.8.4. от ръководството за проектиране на ТЗУ се отчита за F= 6.

9. Изчисляване на амплитудата на тока през диодите и през вторичната намотка на трансформатора

Избирам диоди Д1 – Д4: 1N2247A

15

тип: Si, изправителенURmax = 50V; IFmax = 10A;

10. От фиг.8.5. от ръководството за проектиране на ТЗУ се отчита за D= 2,1.

11. Изчисляване на ефективната стойност на тока през вторичната намотка на трансформатора.

12. Изчисляване на ефекривната стойност на тока през първичната намотка на трансформатора.

13. От фиг.8.6. от ръководството за проектиране на ТЗУ се отчита за р= 2, H = 450.

14. Изчисляване капацитета на филтровия кондензатор.

Избирам стандартна стойност за кондензатор C1 = 2700F.

15. Изчисляване стойностите на 0 за четири стойности на товарния ток и от фиг.8.7. от ръководството за проектиране на ТЗУ се отчитат съответните стойности на cos . Стойностите на 0

се изчисляват по ф-та:

I0, А 0 cos 0,25 0,00575 0,97

1 0,023 0,861,75 0,0403 0,752,5 0,0575 0,68

16. Изчисляване на външната характеристика на токоизправителя.

Изчислява се по формулата: U0 = E2 max . cos. (E2 max

= 34,6V)Cos U0, V

0,97 19,40,86 17,20,75 15

0,68 13,4

16

Външна характеристика токоизправителя.

ИИЗЧИСЛЯВАНЕЗЧИСЛЯВАНЕ НАНА ТРАНСФОРМАТОРАТРАНСФОРМАТОРА

Входни данни: U2 = 14,17; I2 = 3,71A; U1 = 220V; f = 50Hz;1. Изчислителната мощност на трансформатора е:

PИ = U2 . I2 = 14,17 . 3,71 = 52,57W2. Избирам Ш-образен магнитопровод.3. Избирам максимална магн. индукция Bmax = 1,2T.4. Определяне сечението на магнитопровода.

5. Изчисляване на максималната и минималната широчина на ламелите на магнитопровода.

; ;

6. Избирам стандартен пакет ламели Ш30х30. Сечение на магнитопровода SСТ = 792 mm2.

Таблични данни за магнитопровода: Pmax = 34VA, SПРОЗОРЕЦА = 675 mm2, Брой ламели = 70 х 0,35mm

7. Изчисляване броя на навивките.7.1. Първична намотка.

7.2. Вторична намотка.

Корегирам навивките на вторичната намотка с

17

10%, заради пада на напрежение в трансформатора..

8. Изчисляване на тока през първичната намотка

9. Тока във вторичната намотка е I2=3,71A10. Изчисляване диаметъра на проводниците без

изолация при избрана плътност на тока j’1=j’2=2,5A/mm2

10.1.Първична намотка.

Избирам d1=0,38mm.

Действителна плътност ;

10.2.Вторична намотка.

Избирам d2=1,25mm

11. Изчисляване на общото сечение на проводниците в намотките:

.

12. Изчисляване на коефициента на запълване на прозореца на магнитопровода:

13. Изчисляване на масата на медта в трансформатора за

q1=0,1134mm2 ; lср.1=15 cm.

q2=1,227 ; lср.2=21 cm.

18

14. Изчисляват се загубите в медта:

15. Изчисляване масата на магнитопровода:

16. Изчисляване на загубите в магнитопровода :

17. Изчислява се коефициентът на полезно действие на трансформатора:

18. Изчислява се температурата на повърхността на трансформатора:

Прегряването на повърхността на

трансформатора е :

t= 17,6 + 15 = 32,6C.

19

ПринципнаПринципна електрическаелектрическа

схемасхема

20

21

22

ССПИСЪКПИСЪК НАНА ЕЛЕМЕНТИТЕЕЛЕМЕНТИТЕ

Позиция от схемата

Наименование и означение Кол Забележка

Детайли

D1, D2, D3, D4

1N2247A 4

С1, C3 2700F / 25V 5% 2C2 Кондензатор керамичен ККрД-II,

1000 pF 5%1

RШ Резистор постоянен жичен0.55 / 2W

1 Изработва се

R1 2k 5% / 0.25W 1

R2 200 5% / 0.5W 1

R3 820 5% / 0.125W 1

R4 47 5% / 0.125W 1

R5 330 5% / 0.125W 1

R6 910 5% / 0.125W 1

R7 6.8k 5% / 0.125W 1

R8 Резистор донастройващ ДК-7 1.5k 10% “A” 0.25W 25/70/21 БДС 8503-80

1

Т1 Транзистор BDP620 1

T2 Транзистор 2N3055 1

DA1 Схема интегрална A723

Сглобени единици

Тр1 Трансформатор 1 1,6 кг.

Изготвил:Н. Налбантов Приел: доц.Карамански

Лист1

Стабилизиран токоизправител

ТУ-София СТ 01.00.00 201

23