Расчет параметров источника питания

Постановка задачи

В рамках данной работы необходимо приобрести первоначальные знания и навыки, необходимые для проектирования и расчета электрических цепей управления двухфазным асинхронным двигателем. Расчет данной цепи должен производиться согласно заданным параметрам.

Условия работы и характеристики двигателя

В таблицах 1 и 2 представлены исходные данные на двигатель.

Таблица 1.

Условия работы двигателя

Параметр	Обозначение, принимаемое в расчетах	Значение параметра
Двигатель	АДТ-50В	Асинхронный двухфазный
Коэффициент усиления	Ку_дв
Температура окружающей среды	Т
Питание		Пульсирующее

Таблица 2.

Электрические параметры

Параметр	Обозначение, принимаемое в расчетах	Значение параметра
Частота	fр	400 Гц
Напряжение возбуждения	Uвозб	40 В
Напряжение управления последовательно	Uу посл	24 В
Напряжение управления параллельно	Uу парал	12 В
Напряжение трогания двигателя	Uтрог	0,6 В
Полное сопротивление обмотки возбуждения	Rвозб	(19+j53 ) Ом
Полное сопротивление обмотки управления	Rупр	(6+j 17 ) Ом
Мощность возбуждения	Рвозб	10 Вт
Мощность управления	Рупр	10 Вт
Cos j обмотки управления	Cos jупр	0.34
Cos j обмотки возбуждения	Cos jвозб	0.34

Этапы выполнения работы

Расчет усилительного каскада для управления двигателем проводится в 3 этапа:

1. Расчет выходного каскада.

2. Расчет цепи усиления.

3. Организация питания выходного каскада и цепи усиления.

Расчет выходного каскада

Необходимо рассчитать выходной каскад, питаемый сглаженным напряжением. Транзисторы в двухтактном каскаде усиления включены по схеме с общим эмиттером. В качестве транзисторов, используемых в каскаде усиления, будем использовать кремниевые транзисторы, так как это видится более целесообразным при работе в условиях повышенных температур.

Представим схему выходного каскада совместно с двигателем (рис.1.):

UУ

СУ

СВ

UВ

UП

V2

V1

ОВ

ОУ2

ОУ1

Рисунок 1- Схема выходного каскада

Выбор транзистора

На первом этапе нам необходимо подобрать транзистор, удовлетворяющий электрическим характеристикам каскада. Первичный выбор транзистора осуществляется по трем параметрам:

U_кэ-мaкс – максимальное значение напряжения на закрытом транзисторе.

U_{кэ-макс} рассчитывается по формуле (1):

В (1)

P_{рас-мaкс} - предварительная мощность рассеяния на транзисторе. На двигатель будет приходить лишь активная мощность, для чего в схему введем конденсатор С_У.

Две обмотки управления со средней точкой можно рассматривать как автотрансформатор с коэффициентом трансформации n=0.5. Рассчитаем конденсатор С_пр, приведенный к одной обмотке из условия резонанса с индуктивностью с катушкой обмотки управления на рабочей частоте Для приведенной емкости получим:

(2)

Тогда для конденсатора С_у справедливо:

(3)

Примем С_у = 6.8 мкФ.

Приближенно оценим P_{рас-макс} по формуле (2):

(2)

I_к-макс– максимальный ток через коллектор.

Рассчитаем I_к-макс по формуле (3).

(3)

По полученным значениям этих трех параметров выберем из справочника [1] транзистор согласно условиям (4):

(4)

Выбрали транзистор – П702, основные характеристики которого приводятся в таблице 3.

Таблица 3.

Справочные значения транзистора П702

Обозначение, принимаемое в расчетах	Значение параметра	Описание
		Статический коэффициент передачи по току
Iк-обр [мА]		Обратный ток коллектора при Tк=373К
Iк-сonst [А]		Постоянный ток коллектора
Pрас-доп [Вт]	0,9	Мощность, рассеиваемая без теплоотвода
Pрас-т-доп [Вт]		Мощность, рассеиваемая с теплоотводом
Rт-п-к [К/Вт]	2.5	Тепловое сопротивление переход-корпус.
Rт-п-ср [К/Вт]		Тепловое сопротивление переход-среда.
Uкэ-доп [B]		Напряжение коллектор-эмиттер (Тп=413К)
Uкэ-нас [B]	2,5	Напряжение коллектор-эмиттер насыщения
Т [K]	233-373	Температура окружающей среды.
Тп-доп [К]		Максимально допустимая температура перехода

Многие параметры транзистора зависят от температуры. Из справочника Т_п-доп =423 К и ее нельзя превышать, значит надо задаться рабочей температурой, исходя из условия (5):

Т < Т_пр< Т_п-доп , (5)

т.е. 333 < Т_пр< 423.

Пусть Т_пр =413° К, тогда запас по температуре

Определим максимальный ток базы транзистора I_б-max:

. (6)

(7)

Расчет параметров источника питания

Рассчитаем основные параметры источника питания , и .

Найдем по формуле (8):

(8)

Из-за падения напряжения на неидеальном открытом транзисторе появляется U_кэ-нас =2,5В то должно быть учтено при расчете по формуле (9):

. (9)