РАСЧЕТ СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ИСТОЧНИКА ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

 

Пояснительная записка

к расчетно- графической работе по ЭП РЭТ

 

 

Исполнитель: курсант Прохоренко А.С.,

 

Руководитель: преподаватель кафедры

 

 

Минск

1. ЗАДАНИЕ НА РАСЧЕТНО- ГРАФИЧЕСКИУЮ РАБОТУ

 

Для заданной структуры (рис.1) источника вторичного электро­питания (ИВЭП) по исходным данным произвести расчет электрических и конструктивных параметров компонентов ИВЭП.

Порядок расчета выбран исходя из последовательности изучения компонентов ИВЭП в дисциплине ЭП РЭТ и содержит следующие этапы:

1. По своему номеру в групповом журнале с учетом номера группы из таблицы 1 выбрать индивидуальные исходные данные.

2. Рассчитать электрические к конструктивные параметры сете­вого трансформатора.

3. Рассчитать параметры выпрямителя и сглаживающего фильтра.

4. Произвести расчет электрических параметров заданной схемы
компенсационного стабилизатора непрерывного действия.

5. Изобразить принципиальную схему KB3D с указанием параметров всех компонентов согласно проведенного расчета.

6. Изобразить временные диаграммы работы ИВЭП при подключе­нии к сети (напряжения и токи в обмотках трансформатора; напряжения на выходе выпрямителя, фильтра и стабилизатора).

7. Сведать выводы по результатам проведенных расчетов.

 

 

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

 

1. Структурная схема ИВЭП имеет следующий вид:

 

 

Рис.1. Структурная схема ИВЭП

 

Трансформатор может иметь вывод средней точки вторичной об­мотки.

2. Действующее значение напряжения однофазной питающей сети
и пределы его изменения: Uc = 220 В ± 20 %.

3. Частота питающей сети: f = 50 Гц.

4. Коэффициент сглаживания фильтра: Ксгл = 30.

5. Требуемый коэффициент стабилизации: Кст.треб.= 40

 

Таблица 1

Исходные данные для расчета

 

N п/п Uвых ном, В Iн, А Тип выпрямителя Тип сглаживающего фильтра
10+ n 0,3 со средн точк С-фильтр
10+ n 0,5 мостовая С-фильтр
10+ n 0,6 со средн точк LC-фильтр
10+ n 0,75 мостовая LC-фильтр
10+ n 0,2 со средн точк С-фильтр
10+ n 0,4 мостовая С-фильтр
10+ n 0,7 со средн точк LC-фильтр
10+ n 0,8 мостовая LC-фильтр
20+ n 0,3 со средн точк С-фильтр
20+ n 0,5 мостовая С-фильтр
20+ n 0,6 со средн точк LC-фильтр
20+ n 0,75 мостовая LC-фильтр
20+ n 0,2 со средн точк С-фильтр
20+ n 0,4 мостовая С-фильтр
20+ n 0,7 со средн точк LC-фильтр
20+ n 0,8 мостовая LC-фильтр
10+ n 0,5 со средн точк С-фильтр
10+ n 0,3 мостовая С-фильтр
10+ n 0,75 со средн точк LC-фильтр
10+ n 0,6 мостовая LC-фильтр
10+ n 0,4 со средн точк С-фильтр
10+ n 0,2 мостовая С-фильтр
10+ n 0,8 со средн точк LC-фильтр
10+ n 0,7 мостовая LC-фильтр
20+ n 0,5 со средн точк С-фильтр
20+ n 0,3 мостовая С-фильтр
20+ n 0,75 со средн точк LC-фильтр
20+ n 0,6 мостовая LC-фильтр
20+ n 0,4 со средн точк С-фильтр
20+ n 0,2 мостовая С-фильтр
20+ n 0,8 со средн точк LC-фильтр
20+ n 0,7 мостовая LC-фильтр

 

n- последняя цифра в номере учебной группы.

 

I. РАСЧЕТ СЕТЕВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

 

1. Определение габаритной мощности трансформатора

Активная выходная мощность трансформатора

 

- мощность нагрузки стабилизатора;

- КПД стабилизатора;

- КПД выпрямителя и сглаживающего фильтра.

На данном этапе расчета можно выбрать типовые значения.

= 0,6

= 0,95.

1.1. Действующие значения токов вторичных обмоток трансформато­ров при работе на выпрямитель, нагруженный на С-фильтр для мостового выпрямителя

I2 = 1,7 ×

I2 = 1,7 × 0,4 = 0,68 (А)

 

1.2. Действующие значения ЭДС вторичных обмоток трансформаторов при работе на выпрямитель, нагруженный на С-фильтр:

для мостового выпрямителя Е2=0,85×U0,

Е2=0,85× 41,7=35,4 (В)

где Uo -среднее значение выходного напряжения сглаживающего фильтра (без учета потерь в трансформаторе, выпрямителе и фильтре)

Для предварительного расчета можно принять:

,

Полная мощность вторичных обмоток трансформатора:

для двухобмоточного трансформатора:

1.3. На данном этапе расчета можно узнать КПД трансформатора из таблицы 2 по рассчитанному значению мощности S2. Тогда полная мощность, потребляемая трансформатором из сети, определяется по формуле

(В×А),

=0,75 (из табл 2)

Таблица 2

Мощность трансформатора, В×А КПД Плотность тока, А/мм2 Индукция, Тл
до 10 0,60-0,70 3,5-4,0 0,6-0,7
от 10 до 30 0,70-0,80 3,5-4,0 0,7-0,8
от30 до 50 0,80-0,85 3,0-3,5 0,8-0,9
от 50 до 100 0,85-0,95 2,5- 3,0 0,9-1,0
Свыше 100 0,96 2,5- 3,0 1,0-1.2

 


1.4. Габаритная мощность трансформатора

 

(В×А)

2. Расчет конструктивных параметров трансформатора

2.1. Номинальный действующий ток в первичной обмотке трансформатора определяется по формуле

По значению габаритной мощности трансформатора из таблицы 2 определяем требуемую плотность тока J (А/мм2) в обмотках для обеспечения нормального температурного peжимa. J = 3,8 (А/мм2)

Рассчитываемый трансформатор является маломощным, для кото­рого предпочтение отдаст броневым магнитопроводам из пластин (рис. 2)

 

 

 

Рис 2. Эскиз магнитной системы трансформатора

 

 

Выбор типоразмера магнитопровода производится по значению

Произведения SстSо

(см4)

Кз- коэффициент заполнения медью "окна" магнитопровода;

Sм – суммарная площадь сечения меди обмоток, (см2)

So- площадь "окна" сердечника трансформатора, (см2)

Scт- площадь сечения магнитопровода, (см2)

Кст = Sa/ScT - коэффициент заполнения сталью сердечника;

Sa - площадь сечения стали магнитопровода, (см2).

На данном этапе расчета можно принять Кз = 0,25 для заданных мощностей трансформаторов и напряжения сети.

Значение амплитуды индукции Вm выбираем из таблицы 2.( Вm=0,75Тл)

Для трансформаторов, работавших на частоте f = 50 Гц, приме­няются электротехнические стали толщиной 0,35 + 0,5 мм. Выбираем коэффициент заполнения сталью магнитопровода КсТ = 0,93 для толщины ленты 0,35 мм.

Выбираем из таблицы 3 типоразмер магнитопровода с ближайшим большим к рассчитанному значению SCТSo.

ШЛ 20 Х 20

3. Расчет обмоток трансформатора

3.1. Определяем диаметр провода первичной обмотки трансформатора по формуле

 

где Sм.np.- площадь сечения провода по меди.

(мм)

 

 

диаметр провода вторичной обмотки

, (мм) ;

 

Выбираем марку провода (табл.4) и по диаметру проводов опре­деляем диаметр провода с изоляцией:

d1из=0,23(мм)

d2из=0,47(мм)

Таблица 3

Типовые броневые пластинчатые магнитопроводы

(f = 50 Гц)

Типоразмер магнитопровода ШЛ а х в Размеры, мм S0 см2 , см4 Масса, г
с h
ШЛ 6 х 6 5 0,9 0,35
0,43
0,54
12,5 0,675
ШЛ 8 х 8 1,6 1,02
1,28
12,5 1,6
2,05
ШЛ 10х10 2,5 2,5
12,5 3,12
4,0
5,0
ШЛ 12х 12,5 3,6 5,4
6,9
8,65
10,8
ШЛ 16 х 16 6,4 16,6
20,5
25,6
32,6
ШЛ 20 х 20 40,0
50,0
64,0
80,0
ШЛ 25 х 25 62,5 98,0
125,0
156,0
195,0
ШЛ 32 х 32 261,0
328,0
410,0
523,0
ШЛ 40 х 40 640,0
800,0

Таблица 4

Номинальные данные обмоточных проводов
    круглого сечения      
  Ном.диам Расчетное Макс. наружный   Ном. диам Расчетное Макс.наружный
  пров. по сечение диаметр, мм   пров. по сечение диаметр , мм
  меди, мм мм ПЭЛ ПЭВ-1   меди, мм мм ПЭЛ ПЭВ-1
  0,15 0,01767 0,17 0,18   0,77 0,5027 0,83 0,83
  0,16 0,02011 0,18 0,19   0,80 0,5411 0,86 0,86
  0,17 0,02270 0,19 0,20   0,83 0,5657 0,89 0,89
  0,18 0,02545 0,20 0,21   0,86 0,5809 0,92 0,92
  0 19 0, 02835 0, 21 0, 22   0,90 0,6362 0,96 0,96
  0, 20 0,03142 0,225 0,23   0,93 0,6793 0,99 0,99
  0,21 0,03464 0,235 0,24   0,96 0,7238 1,02 1,02
  0,23 0,04155 0,255 0,27   1,00 0,7854 1,08 1,08
  0,25 0,04909 0,275 0,29   1,04 0,8495 1,12 1,12
  0,27 0,05726 0, 31 0, 31   1,08 0,9161 1,16 1,16
  0,29 0,06050 0,33 0,33   1,12 0,9852 1,20 1,2
  0,31 0,07548 0,35 0,35   1,16 1,0568 1, 24 1,24
  0,33 0,08553 0,37 0,37   1,20 1,1310 1,28 1,28
  0,35 0,09621 0,39 0,39   1,25 1,2272 1,33 1,33
  0,38 0,1134 0,42 0,42   1,30 1,3270 1,38 1,38
  0,41 0,1320 0,45 0,45   1,35 1,4314 1,43 1,43
  0,44 0,1521 0,49 0,48   1,40 1,5394 1,48 1,48
  0,47 0,1735 0,52 0,51   1,45 1,6513 1,53 1,53
  0,49 0,1886 0,54 0,53   1,50 1,7672 1,58 1,58
  0,51 0, 2043 0,56 0,56   1,56 1,9113 1,64 1,64
  0,53 0,2206 0, 58 0,58   1,62 2,0612 1,71 1,70
  0,55 0,2376 0,60 0,60   1,68 2,217 1,77 1,76
  0,57 0,2552 0,.62 0,62   1,81 2,573 1,90 1,90
  0,59 0,.2734 0,64 0,64   1,88 2,776 1,97 1,97
  0,62 0,3019 0,67 0,67   1,95 2,987 2,04 2,04
  0,64 0,3217 0,69 0,69   2,02 3,205 2,12 2,11
  0,67 0,3526 0,72 0,72   2,10 3,460 2,20 2,20
  0,69 0,3739 0,74 0,74   2,26 4,012 2,36 2,36
  0,72 0,4072 0,78 0,77   2,44 4,676 2,54 2,54
  0,74 0,4301 0,8 0,8          

 

 

3.2. Определяем число витков обмоток трансформатора

 

, где Е1=Uc + 0,2×Uc,

Е1=220 + 0,2×220=220+44=264(В)

т.к. предел изменения Uc в большую сторону составляет 20 %.

 

- из табл.2;

10 4- учитывает перевод см2 в м2;

Sа = Кст×Sст (cм2), где Sст =(S0×Sст)/S0 (из табл.3)

Sа = 0,93×4=3,72 (cм2

3.3. Определяем коэффициент трансформации трансформатора

к » Е2/UС

 

к » 35,4/220=0,16

 

3.4. Находим W2= k×W1.

W2= 0,16×4262,3=681,96.

 

4. Проверочный расчет

Проводим проверку возможности размещения обмоток трансформа­тора в окне сердечника.

4.1. Определяем число витков в слое обмотки

, где

 

h - высота окна, мм;

- толщина материала каркаса, мм (обычно = 1÷2 мм);

d i из –диаметр провода i- ой обмотки с изоляцией, мм;

- коэффициент неплотности, зависящий от диаметра про­вода обмотки и определяемый по справочнику (табл.5);

Wlcл- число витков в слое обмотки (для броневых сердеч­ников).

Принимаем к = 1мм.

 

4.2. Число слоев обмоток трансформатора определяется следующими

формулами ; .

 

 

Округляем n1 и n2 до целых значений в большую сторону.

4.3. Определяем толщину каждой обмотки по формуле

где из - толщина изоляции между слоями

(обычно из = 0,03÷0,05 мм);

пр - толщина прокладки между обмотками

( пр = 0,2÷ 0,3 мм).

Общая толщина всех обмоток составляет величину

общ = к +

общ = 1 +7,32+4,38=12,7

 

Проверяем выполнение условия с > общ . т.е. чтобы общая

толщина всех обмоток не превышала ширины окна в сердечнике.

Если данное условие не выполняется, то следует взять больший размер стандартных пластин, из которых набирается сердечник, и снова произвести расчет параметров трансформатора.

Производим проверку теплового режима трансформатора. Перегрев магнитопровода

( °С) ,

где (см2) - площадь открытой поверхности магнитопровода (рис.2) ;

Рст = Р уд ×m - активная мощность потерь в стали;

m,г - масса магнитопровода (табл.3);

Руд- удельная мощность потерь (для расчета Руд= 7×10-4 Вт/г).

Рст = 7×10-4 ×501=3507×10-4 (Вт/г)

Т не должно превышать 80°С. В противном случае необходимо выбрать больший типоразмер магнитопровода и повторить расчет.

Поскольку плотность тока в проводах обмоток выбрана в соот­ветствии с рекомендациями по проектированию трансформатора (табл.2), то проверку на перегрев обмоток можно не производить.

 

5. Методика расчета выпрямителя и сглаживающего фильтра

 

5.1. Расчет выпрямителя на нагрузку емкостного характера Выпрямители с емкостной реакцией нагрузки (сглаживающий фильтр в этих выпрямителях начинается с емкости) применяются в качестве компонентов ИВЭП небольшой мощности с токами нагрузки, не превышающими 1,0 А (при расчетах следует брать: I0 = IН).

Определение основных параметров и выбор диодов производится в следующей последовательности.

5.1.1. По расчетным формулам таблицы 6 в соответствии с выбранной схемой выпрямления определяются основные параметры:

Inp.cp. - среднее значение прямого тока диода схемы, А;

Uoбp.и.n. - повторяющееся импульсное обратное напряжение, при­лагаемое к диоду схемы, В;

I пр.и.п. - повторяющийся импульсный прямой ток диода, А.

Inp.cp.= Iо/2=0,4/2=0,2(А)

Uoбp.и.n=1,5U0=1,5×41,7= 62,55(В)

I пр.и.п =3,5 Io=3,5×0,4=1,4(А)

 

5.1.2. По справочным данным таблицы 12 выбирается тип диода, па­раметры которого I np.cp.max, Uобр.и.mах и I пр.и.mах превышают
рассчитанные соответствующие параметры схемы. При отсутствии та­ких диодов можно использовать имеющиеся, соединив их последова­тельно или параллельно.

I np.cp.max=0,4(А)

Uобр.и.mах=100(В)

I пр.и.mах=1,6 (А)

Обозначения Д202 германиевый

Число соединяемых параллельно диодов определяется из соотношения Nnap = Iпр.ср / Inp.cp.nax

Nnap = 0,2 / 0,4=0,5

Число последовательно соединенных диодов

N поcл = Uoбp.u / U обр.и.maх

N поcл = 62,55 / 100=0,6255

Общее число вентилей, используемых в выпрямителе, определя­ется соотношением

N общ = kВ NпарNпосл

где кВ - число вентилей, используемых в типовой схеме выпрямителя

 

При последовательном соединении вентилей для устранения разброса по обратным напряжениям диоды шунтируются резисторами Rш, значение которых определяется мощностью шунтируемых диодов. В случае маломощных диодов (Iпр.ср.max < 0,3 А ) R ш надо выбирать из расчета 80 - 100 кОм на каждые 100 В обратного напряжения, а для мощных диодов (Inp.cp.max > 5А ) - из расчета 10 - 15 кОм на каждые 100 В обратного напряжения; для диодов средней мощности Rш-15 -100 кОм.

Таблица 6

Формулы расчета выпрямителя с емкостной нагрузкой

 

Схема выпрямителя m Inp. ср. U обр и.п. I пр.и п. kг г kL
                приб уточ            
1-фазн со средн. точкой Iо/2 3Uo 3,5 Io IoF/2 4,7 Rдиф +R тр 4,310 -3
1-фазн мосто­вая Iо/2 1,5U0 3,5 Io IoF/2 3,5 2 Rдиф + Rтp 5,010 -3

 

5.2. Расчет электрических параметров выпрямителя

Определение активного сопротивления обмоток трансформатора, приведенного ко вторичной обмотке

5.2.1. Rтр , (Ом)

где kг - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления, определяет­ся из таблицы 6;

В m -магнитная индукция в магнитопроводе трансформатора, Тл.

s - число стержней магнитопровода (для броневого магнитопровода

s =1);

fc - частота сети, Гц.

Rтр

5.2.2. Расчет дифференциального (внутреннего) сопротивления венти­лей (для одного плеча схемы)

(Ом) .

где U np, I np.cp- прямое падение напряжения и средний прямой ток диода соответственно (табл 12).

Расчет активного сопротивления фазы выпрямителя r произво­дится по таблице 6 в соответствии с выбранной схемой выпрямления и известными значениями RTP и R диф.

R=2× R диф+ RTP=2×0,52125+11,9=12,9425(Ом)

Индуктивность рассеяния обмоток трансформатора, приведенная к фазе вторичной обмотки в Гн:

(Ом),

где кL - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления, определя­ется из табл.6. (кL=5×10-3)

Рассчитываем угол , характеризующий соотношение между ин­дуктивным и активным сопротивлениями фазы выпрямителя

5.2.3. Определение вспомогательного коэффициента А производится по формуле

,

где р – число пульсаций выпрямленного напряжения (р=2).

Определение расчетного коэффициента F производится по графи­ку (рис.З).

 

Рис 3. Зависимости F = f (F)

 

Уточнение значения I пр.и производится по таблице 6 и в соответствии с этим подбирается тип диода.

 

5.2.4. Расчет коэффициента пульсации К'n на выходе выпрямителя:

К' n = Кn / Ксгл ,

где Ксгл - заданный по исходным данным коэффициент сглаживания;

Кn - коэффициент пульсаций выходного напряжения выпрямителя

(для заданных схем выпрямления Кn = 0,667).

К' n = 0,667 / 30=0,0022

 

5.2.5. Находим величину емкости Сф по формуле

где

Выбираем из справочной таблицы 11 ближайшее большее стан­дартное значение Сф с учетом табличного рабочего напряжения Upaб, конденсатора. Значение Upaб.определяется неравенством Upaб.> Uo.

Upaб=41,7

Сф=100 мк Ф

Так как заданный коэффициент сглаживания достаточно высок, проверку на перегрев конденсаторов фильтра по амплитуде пульсаций не производим.

 

6. Расчет полупроводникового стабилизатора постоянного напряжения компенсационного типа.

 

1. Номинальное значение входное напряжения U вх ном

2. Нестабильность входного напряжения ± Uвх= ± 0,2×Uвх ном

3. Номинальное выходное напряжение Uвых ном

4. Номинальный ток нагрузки I н ном

5. Требуемый коэффициент стабилизации вых. напряжения Кcт треб.

 

Принципиальная схема стабилизатора приведена на рисунке 6.

 

 

Рис.6. Принципиальная схема стабилизатора

 

 

ПОРЯДОК РАСЧЕТА

6.1. Определение параметров регулирующего транзистора VT1 и выбор типа транзистора.

6. 1.1. Максимальное напряжение коллектор - эмиттер

Uкэ1 max = Uвх max - Uвых , где Uвx max = Uвx ном + U вх ном

С учетом потерь U вх ном = Uо -UL- Uтр- -Uд

где Uтр=0,05U0 (потери в обмотках трансформатора);

Uд= nUпр/2 (потери на диодах выпрямителя ( n- количество диодов в схеме выпрямления) n=4)

Uд= 41/2=2 (B)

Uтр = 0,0541,7 =2,085 (B)

U вх ном = Uо - Uтр- -Uд = 41,7-2,085-2=37,615 (B)

± Uвх= ± 0,2×Uвх ном = 0,2 37,615 = 7,5 (B)

Uвx max = Uвx ном + U вх ном = 37,615 + 7,5 = 45, 115 (B)

 

6.1.2. Максимальный ток коллектора Ik1 max Iн max .

Так как по исходным данным задан только номинальный ток нагрузки, принимаем I н max =I н ном.

 

6.1.3. Мощность, рассеиваемая на коллекторе VT.1

Р к1 max = Ukэ1 mах Iк1max

Р к1 max = 20,115 0,4= 8,046 (Bт)

 

6.1.4. Выбираем тип транзистора (табл. 10), для которого

UКЭ1 доп > Uкэ1 max , Iк1 доп > Iк1 max, Рк1 доп > Рк1 max, где индекс "доп" соответствует максимально допустимым табличным значениям указанных параметров.

Тип транзистора – ГТ404А (n-p-n)

6.1.5. Выписываем из таблицы параметры выбранного транзистора.

Uкэ1 max=25 (B)

Ik1 max=0,6 (A)

h21 55

 

6.2. Расчет параметрического стабилизатора на стабилитроне VD и балластном резисторе Rб

6.2.1. Определение параметров опорного стабилитрона VD1 и выбор типа стабилитрона.

Параметрический стабилизатор формирует опорное напряжение, которое для данной схемы транзисторного стабилизатора должно удовлетворять условию

Uоп = Uvd1<(Uвых –(2÷3)) В,

где (2÷3) В определяют минимальное суммарное напряжение на пере­ходах база-эмиттер VT1 и коллектор-эмиттер VT2, при которых ста­билизатор еще способен поддерживать режим стабилизации выходного напряжения. Следует обеспечить

Напряжение Uбэ1 не превышает 1В, т.к. VT1 должен работать в активном режиме. Для обеспечения работы выходного транзистора VT2 в активном режиме на линейном участке вольт- амперной характерис­тики выбираем с некоторым запасом UКЭ2 = 5В. Тогда

Uоп = Uvdl = U вых ном - 5В.

Uоп = Uvdl = 25 – 5=20 (В)

 

По таблице 8 выбираем тип стабилитрона, у которого напряже­ние стабилизации Ucт = Uоп

Выписываем все параметры выбранного стабилитрона .

Тип стабилитрона – Д816Б

Напряжение стабилизации

Uст min = 22,6 B , Uст max = 26,4 B

Ток стабилизации

Iст min = 10 мА , Iст max =190 мА

Динамическое сопротивление R д =8 ОМ

Мощность рассеиваемая прибором Р = 5000Вт

6.2.2.Определение сопротивления балластного резистора Rб.

Нагрузкой усилительного каскада на VT2 является ток базы транзистора VT1. Для снижения влияния нагрузки на режим работы усилителя необходимо выполнить условие IK2 > 5- Iб1 max ,

где Iб1 max = Iэ1 max /h21э1;

Iэ1 max = Iн max

Iб1 max = 0,4 /55=0,0073А

Выбираем IК2 = 5Iб1 max =5×0,0073=0,036А

С учетом того , что Iэ2 = IК2 определя­ем сопротивление балластного резистора

Rб =(Uвых - Uст ном) / (I ст ном -Iэ2) .

где U вых = Uвых ном (далее по тексту под U вых следует понимать Uвых ном):

Ucт и I ст ном - номинальные значения напряжения и тока стабилизации выбранного типа стабилитрона соответственно.

 

Icт ном = (I ст min + Icт max)/2;

Icт ном = (10 + 190)/2=100 мА;

 

Ucт ном = (U ст min + Ucт max)/2;

Ucт ном = (22,6 + 26,4)/2=24,5 В;

 

Rб =(25 – 24,5) / (100×10-3 -0,036)=0,5/0,064=7,8125 Ом .

 

Выбираем из таблицы 9 ближайшее к рассчитанному значению Rб из стандартного ряда сопротивлений. Мощность резистора Rб=10 Ом:

PR6 = (I ст ном – I э2т)2Rб т , где индекс "т" табличное значение.

PR6 = (0,1 – 0,036)210=0,041 Вт

Выбираем из ряда мощностей резисторов (0,125; 0,25; 0,5; 1; 2;5) резистор на требуемую мощность.

PR6= 0, 125Вт

 

6.3.Определение параметров усилительного транзистора VT2 и выбор

типа транзистора

Напряжение коллектор-эмиттер VT2 было выбрано 5B. Ток коллектора VT2 был выбран IK2 = 5I б1 max=0,036А. Из таблицы 10 выбираем, тип транзистора VT2 исходя из 3-х условий:

1)Uкэ2 доп > Uкэ2; 2) Iкэ2 доп > Iкэ2 ; 3) Pкэ2 доп > IK2 Uкэ2

 

Выписываем из табл. 10 параметры транзистора.

Тип транзистора - КТ608А

Uкэ2 доп=60 В, Iкэ2 доп=0,4А , Pкэ2 доп=0,50Вт, h21э=50

6.4. Расчет резистора Rк

С учетом того , что напряжение Uбэ1 много меньше выходного напряжения стабилизатора Uвых , можно записать

Rк =(Uвх мин - Uвых)/( I б1 max+ IK2)

где Uвх мин= Uвх ном - Uвх=37,615-7,5=30,115В

Rк =(30,115 - 25)/( 0,0073+ 0,036)=291 Ом

Выбираем из таблицы 9 ближайшее значение из ряда сопротивлений для резистора Rк=330 Ом . Мощность резистора

P RK = I2 Rк т=( I б1 max+ IK2)2 Rк т=0,04332×330= 23,76 Вт

6.5.Расчет делителя напряжения R1 и R2

Ток делителя выбирается из условия исключения влияния тока базы VT2 на величину напряжения на резисторе R2. Поэтому выбираем

I дел = 20×I б2 , где Iб2 = IK2/h21э2=0,036/50=0,00072А

I дел = 20×0,00072= 0,0144А

Тогда Rэкв = R1+R2 = U вых/ Iдeл=25/0,0144=1736 Ом

Пренебрегая напряжением бaзa - эмиттер VT2, находим

R1= (U вых - Ucт ном)/ I дел

R1= (25 – 24,5)/ 0,0144=34,7 Ом

Тогда R2 = Rэкв - Rl = Ucт ном / Iдeл .

R2 = 24,5 / 0,0144=1701 Ом

Мощности PR1= I2 дел R1, PR2= I2 дел R2

PR1= 0,01442 34,7=0,0072 Вт

PR2= 0,01442 1701=0,352 Вт

Резисторы R1 и R2 можно заменить переменным резистором с сопро­тивлением Rэкв= R1+R2. Движком потенциометра добиваемся заданного деления сопротивления Rэкв на R1 и R2, а также регулировки выход­ного

напряжения стабилизатора в небольших пределах.

Мощность, выделяемая на потенциометре P = I2 дел (R1+R2);

P = 0,01442 (34,7+1701)=0,3599 Вт;

 

 

6.6. Определение коэффициента стабилизации стабилизатора

Расчетный коэффициент стабилизации

 

Кст расч = Кдн KyVT2 Uвых/Uвx ном.

где Кдн = R2/(R1+R2) - коэффициент деления выходного напряжения делителем;

Кдн = 1701/1736=0,98

KyVT2 = SRK - коэффициент усиления усилителя сигнала ошиб­ки, где S - крутизна характеристики VT2. Для маломощных транзис­торов, используемых в усилителях стабилизаторов, типовые значения крутизны находятся в пределах S = (20÷40) мА/В. Выбираем для рас­чета S = 20 мА/В.

KyVT2 = 66

Кст расч = 0,98 66 25/37,615=42,9.

 

Рассчитанный коэффициент стабилизации должен быть не меньше требуемого ,т.е. заданного по исходным данным

Кст расч > Кст треб.

43>40

Если расчетный коэффициент стабилизации получился меньше требуемого, необходимо выбрать VT1, VT2 с большими значениями ко­эффициента усиления по току h21э.

Если и в этом случае не удается достигнуть желаемого коэффициента стабилизации следует применить более сложные схемы стабилизации.

 

6.7.Расчет КПД стабилизатора

Номинальное значение КЦД

 

ном = U вых ном I н ном / (U вх ном Iвх ном) ,

где Iвх ном - номинальный входной ток, примерно равный Iн ном

ном = 25 0,4 / 37,615 0,4 = 0,66.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Посудевский А.А. Электропитание радиоэлектронной техники. Минск: МВИЗРУ, 1933.

2. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справоч­
ник / Г.С.Найвельт и др. - М.: Радио и связь. 1985.

3. Грумбина А.Б. Электрические машины и источники питания радиоэлектронных устройств: Учебник для техникумов. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

4. Бегмат И.М. Оформление пояснительных записок к курсовым и дипломным проектам . Минск : МВИЗРУ , 1966 .