Пример расчета «СТАБИЛИЗАТОР ТОКА»
Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Пример расчета «СТАБИЛИЗАТОР ТОКА»





В данной курсовой работе требуется рассчитать регулируемый стабилизатор тока (РСТ), поддерживающий на нагрузке постоянный ток.

Способ управления РСТ осуществляется с помощью угла отпирания тиристора – α.

Элементная база: Современные полупроводниковые приборы.

Разрабатываемый РСТ должен соответствовать требуемым параметрам:

- Уровень тока на нагрузке (при α=0) А

- Напряжение сети Uc = 220 В

- Пределы регулирования (αminαmax) 20º - 60º

- Сопротивление нагрузки не менее

- Наличие обратной связи (ОС) по току

Функциональная схема РСТ

Функциональная схема РСТ представлена на рис.1.1 и состоит из следующих основных элементов:

1. Силовой трансформатор (СТ) – выполняет роль согласователя напряжения сети с напряжением нагрузки, а также служит для гальванической развязки электрических цепей сети и РСТ.

2. Тиристорный выпрямитель (ТВ) – служит для получения периодического напряжения, содержащего постоянную составляющую от напряжения на выходе СТ.

3. Синхронизатор (С) – служит для создания точки отсечки угла α – угла отрицания тиристоров, при пересечении синусоидой напряжения сети нуля каждые пол периода.

4. Схема управления тиристорами (СУТ) – служит для формирования импульсов запуска тиристоров. Запуск тиристоров осуществляется с учётом сравнения напряжения обратной связи по току в соответствии с пределами регулирования.

5. Потенциометр (Rзад) – служит для регулирования заданного напряжения Uзад.

6. Сопротивление шунта (Rш) – датчик тока на нагрузке. Подбирается таким образом, чтобы напряжение Uос было пропорционально току нагрузки.

7. Сопротивление нагрузки Rн.

рис.1 Функциональная схема РСТ



 

рис.1 Диаграмма поясняющая принцип работы РСТ

 

Диаграмма поясняющая принцип работы РСТ представлена на рис.1.2.

Подаваемое напряжение сети Uс (рис.1.2(а)) преобразуется в СТ в напряжение U2 (рис.1.2 (б)). Это напряжение, содержащее постоянную составляющую с частотой f = 2·f·c (рис.1.2 (д)). Это напряжение будет являться напряжением нагрузки .

Для поддержания постоянного тока на выходе РСТ будем регулировать угол α при помощи потенциометра Rзад.

Напряжение сети подаётся на С, который создаёт точки отсчёта угла отпирания тиристоров каждые пол периода -<α. На выходе С будут короткие импульсы напряжения Uсинх (рис.1.2 (в)) с частотой СУТ, где вырабатываются короткие импульсы напряжения запуска тиристоров Uзап (рис.1.2 (г)).

Цель обратной связи шунта для того, чтобы выявит ошибку рассогласования между напряжением Uзад и напряжением на нагрузке и свести эту ошибку к нулю.

Таким образом на выходе РСТ поддерживается постоянный ток.

Расчёт силовой части РСТ

Схема силовой части РСТ представлена на рис.2.1 и состоит из следующих основных частей:

1. Т1 – силовой трансформатор (СТ) с нулевым проводом.

2. VS1, VS2 – тиристоры

3. R4 – Сопротивление нагрузки

На рис. 2.2 представлена диаграмма напряжений на силовой части РСТ

Uс(t) (рис.2.2(а)) – действующее напряжение сети Uc = 220 В

(рис.2.2 (а)) – амплитудное напряжение

- эффективное напряжение

Uам – (рис.2.2 (в)) – средневыпрямленное напряжение

U2 max (рис.2.2 (б)) – амплитудное напряжение на выходе СТ

Расчёт СТ

Схема СТ представлена на рис.2.1.1. Рассчитаем следующие параметры:

I1 – ток, потребляемый из сети

I2 – ток на выходе СТ

U2 – напряжение на выходе СТ

Р1 – габаритная мощность СТ

Р2 – мощность на вторичной обмотке СТ

Рн – мощность на нагрузке

А – ток на нагрузке

Uc = 220 В – напряжение сети

- сопротивление нагрузки

η = 0,95 – КПД СТ

 

1.

- связь средневыпрямленного тока с амплитудным значением тока через угол α

2. А

- максимальное амплитудное значение тока на выходе СТ

3. В

В – максимальное амплитудное напряжение на выходе СТ

4. Вт

Вт – мощность, потребляемая на выходе СТ

5. Вт

Вт – мощность, потребляемая каждым тиристором

6. Вт

Вт – мощность на вторичной обмотке СТ

7. Вт

Вт – габаритная мощность СТ

8. А

А – ток, потребляемый из сети

9. В

В – эффективное напряжение на выходе СТ

10. - связь с через сопротивление

На основании формулы п.10 формулу из п.1 можно записать следующим образом:

- по данной формуле рассчитаем зависимость (рис.2.1.2) и сведём в таблицу 1 результаты расчётов

Таблица 1

α1, град
, В 72,6 72,2 70,8 68,7 65,7 57,7 52,8 47,5 36,3 23,9 18,2 4,9

Регулировочная характеристика представлена графически на рис.2.1.1

 

рис.1 Принципиальная схема силовой части РСТ

рис.2 Диаграмма напряжений на силовой части РСТ

рис.2 Регулировочная характеристика

 

Синхронизатор

Принципиальная схема синхронизатора (С) представлена на рис.3.1 и состоит из следующих элементов:

1. Т2 – трансформатор

2. ДА1, ДА2 – компараторы на основе ОУ

3. RC–цепь – дифференциальное устройство (ДУ)

4. VD1, VD2 – диоды

5. Rн – сопротивление нагрузки

Диаграмма напряжений, поясняющая принцип работы С представлена на рис.3.2. Напряжение сети Uc (рис.3.2 (а)) поступает на вход Е и в трансформаторе Т2 преобразуется масштабно в напряжение U3 = 6,3 В (рис.3.2 (б)), которое поступает на неинвертирующий вход компаратора ДА1 и на инвертирующий вход ДА2. На входе компараторов получаются периодические напряжения UкI и UкII (рис.3.2 (в и г)) взаимно-обратные друг другу. Эти напряжение поступают на ДУ, где дифференцируются и на выходе ДУ получаются короткие импульсы напряжений и соответственно I и II каналов (рис.3.2 (д и е)) .

Диоды VD1 и VD2 срезают отрицательные сигналы этих напряжений: положительные импульсы длительностью θ = 20 мс суммируются в точке (з). На выходе С получаются короткие импульсы напряжений Uсинх (рис.3.2 (з)) с частотой f = 2·f·c необходимые для создания точки отсчёта угла α.

Расчет синхронизатора.

1. Рассчитаем коэффициент трансформации n для Т2:

2. В качестве DA1, DA2 выбираем компараторы широкого применения на основе ОУ типа 140УД6.

3. Рассчитаем параметры RC ДУ:

Рекомендуется брать конденсаторы с емкостью в пределах:

С = (0,01÷0,1) мФ.

Выбираем С = 0,1 мФ

Из формулы рекомендуемой длительности импульсов напряжения

θ = 2RC = 20 мс находим R:

кОм

С1 = С2 = 0,1 мФ; R1 = R2 = 1 кОм; θ1 = θ2 = 20 мс;

4. В качестве VD1, VD2 выбираем диоды широкого применения типа КД303









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.