Проектирование выходного элемента ВЭ

Выходной элемент предназначен для усиления сигнала и осуществления контактного выхода.

Рис. 5.10 Принципиальная схема выходного

5.6.1 Выбор типа реле KL

Выбор осуществляется по условиям:

где S_конт – максимально-допустимая мощность, коммутируемая контактами реле KL, при заданном напряжении оперативного тока.

S_комм – полная мощность, коммутируемая контактами реле KL

U_KL ­_ср – напряжение срабатывания реле KL

U_{KL дл} – длительно допустимое напряжение, прикладываемое к обмотке реле KL

U_п – напряжение источника питания.

Выбираем реле типа РСМ-2(Ю.117.81.55) – малогабаритное электромагнитное реле постоянного тока.

5.6.2 Выбор транзистора VT₁.

Максимальный ток в транзисторе VT₁.

где U_кэн1 – напряжение коллектор-эмиттер насыщенного транзистора VT₁.

R_{KL min} – минимальное сопротивление обмотки реле.

Максимальное напряжение коллектор-эмиттер VT₁.

Выбор транзисторов осуществляется с учетом выражений:

Выбираем транзистор типа КТ315Е,имеющий следующие параметры:

5.6.3 Проверка правильности выбора транзистора VT₁.

Максимальный ток коллектора равен

Условие

0.03 £ 0.7×1.5 = 1.05 А – выполняется.

5.6.4 Выбор сопротивления резистора R₂₈.

Сопротивление резистора R₂₈ выбирается из условия обеспечения тока базы VT₁ (I_б1расч), необходимого для надежного открытия транзистора, по выражениям:

где U_вхmin – минимальное входное напряжение, при котором должен срабатывать выходной элемент (надежно открываться и насыщаться транзистор VT₁).

n – коэффициент, учитывающий разброс значений сопротивления резистора, n = 0.05

b_1расч – расчетное значение коэффициента усиления VT₁, определяется по формуле

Принимаем R₂₈ = 2.2 кОм

Определим мощность на резисторе R₂₈

Принимаем Р_R28 = Р_{c ном} = 0.125 Вт

Проверка по мощности:

Выбранное сопротивление проходит проверку по мощности.

Окончательно принимаем сопротивление R₂₈:

МЛТ-0.125-2.2 К±5%

5.6.5 Проверка допустимости выполнения выходного элемента однокаскадным.

Проверку проводим по максимально допустимому выходному току (I_{вых max}).

5.6.6 Выбор диода VD₂₃.

Диод VD₂₃ защищает транзистор VТ₁ при отрицательном входном напряжении.

Максимальный прямой ток диода

Максимальное обратное напряжение диода равно напряжению база-эмиттер VТ₁ и не ограничивает выбора диода.

Выбор диодов осуществляется с учетом выражений:

Выбираем диод типа VD₂₃:

КД109А I_пр.доп = 0.3 А, U_обр = 100 В.

5.6.7 Выбор диода VD₂₃.

Диод VD₂₂ защищает транзистор VТ₁ от перенапряжений, возникающих при закрытии транзистора из-за наличия индуктивности у обмотки реле KL.

Выбор диодов осуществляется с учетом выражений:

Выбор диодов осуществляется также с учетом выражений:

Выбираем диод типа VD₂₂:

КД109А I_пр.доп = 0.3 А, U_обр = 100 В

Результаты выбора элементов выходного элемента ВЭ сведены в таблицу 5.6

Таблица 5.6

Элемент	Обозначение	Тип
Реле	-	РСМ-2(Ю.117.81.55)
Резистор	R28	МЛТ-0.125-2.5 К±5%
Диод	VD23	КД 109 А
Диод	VD24	КД 109 А

Результаты выбора всех элементов устройства сравнения двух синусоидальных величин сведены в таблицу 5.7

Таблица 5.7

Устройство	Элемент	Обозначение	Тип
Преобразователи синусоидальных напряжений П1,П2,П3 и П4	Операционный усилитель	-	К 140 УД 7
Стабилитрон	VD1(VD2,VD3,VD4))	КС 191 А
Резистор	R1 и R4,(R7и R10).	МЛТ-0.5-88 К±5%
Резистор	R2(R5,R8,R11)	МЛТ-0.125-100 К±5%
Резистор	R3(R6,R9,R12)	МЛТ-0.125-0.68 К±5%
Логические элементы И1(+), И2(-).	Резистор	R13(R15)	МЛТ-0.5-3.3 К±5%
Резистор	R14(R16)	МЛТ-0.125-33 К±5%
Диод	VD5(VD6)	КД 109 А
Диод	VD8(VD9)	КД 109 А
Стабилитрон	VD7(VD10)	КС 191 А
Элементы времени ЭВ1, ЭВ2	Резистор	R18 (R21)	МЛТ-0.125-2.3 К±5%
Резистор	R17 (R20)	МЛТ-0.125-23 К±5%
Резистор	R19 (R22)	МЛТ-0.125-230 К±5%
Конденсатор	С1, (С2)	МБМ-М24И
Стабилитрон	VD13 (VD16)	КС 191 А
Диод	VD11(VD14) и VD12(VD15)	КД 109 А
Логический элемент ИЛИ	Резистор	R23	МЛТ-0.125-3.3 К±5%
Резистор	R24	МЛТ-0.125-33 К±5%
Диод	VD17, VD18	КД 109 А
Стабилитрон	VD19	КС 191 А
Расширитель импульсов РИ	Резистор	R25	МЛТ-0.125-3.3 К±5%
Резистор	R26	МЛТ-0.125-256 К±5%
Резистор	R27	МЛТ-0.125-1280 К±5%
Конденсатор	С3	МБМ-М13И
Стабилитрон	VD20	КС 191 А
Диод	VD20(VD21)	КД 109 А
Выходной элемент ВЭ	Реле	-	РСМ-2(Ю.117.81.55)
Резистор	R28	МЛТ-0.125-2.5 К±5%
Диод	VD21	КД 109 А
Диод	VD21	КД 109 А

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте был разработан измерительный орган с двумя подведенными величинами. Были спроектированы следующие элементы:

- двухобмоточный промежуточный трансформатор напряжения;

- промежуточный трансформатор тока, нагруженный на активное сопротивление;

- устройство сравнения по фазе двух электрических величин, выполненное на принципе сравнения времени совпадения по знаку мгновенных значений сравниваемых величин с заданным временем на базе интегральных операционных усилителей, диодов, транзисторов, стабилитронов, резисторов.

В графической части работы выполнена принципиальная схема измерительного органа с временными диаграммами напряжений на функциональных элементах.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.А.Фабрикант, Л.В.Паперно, Элементы устройств РЗ и А энергосистем и их проектирование – М:Высш.школа, 1974

2. Л.В. Паперно. Проектирование устройств РЗ на бесконтактных элементах – М. Высш. школа, 1979

3. Р.М. Терещук, Справочник радиолюбителя – Киев, Наукова Думка, 1981

4. Л.М. Колесов, Автоматизированное проектирование промежуточного трансформатора тока, нагруженного на активное сопротивление (МУ для курсового проектирования по дисциплине «Элементы автоматических устройств энергосистем») – Иваново, ИЭИ, 1988.

5. Л.М. Колесов, Проектирование двухобмоточного трансформатора напряжения (МУ для курсового проектирования по дисциплине «Элементы автоматических устройств энергосистем») – Иваново, ИЭИ, 1988.

6. Л.М. Колесов, Устройство сравнения двух синусоидальных величин по фазе (МУ для курсового проектирования по дисциплине «Элементы автоматических устройств энергосистем») – Иваново, ИЭИ, 1990.

7. Л.М. Колесов, Проектирование устройств сравнения двух синусоидальных величин (МУ для курсового проектирования по дисциплине «Элементы автоматических устройств энергосистем») – Иваново, ИЭИ, 1988.