Файл: Белопольский, И. И. Стабилизаторы низких и милливольтовых напряжений.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 79
Скачиваний: 0
П о д с т а в л я я п ол уч ен н ы е д а н н ы е в (7 0 ), н а х о д и м : |
|
|
||||
rlP = 0,97 |
( y ^ y + l ) ( 2 + 1 ,1 1 |
-1 ,0 1 -1 |
1 + 0 ,0 3 |
X |
||
1 — 0,037 |
||||||
|
|
|
|
|||
9- (1 + 0 ,0 3 ) - ( 0 ,715-1,1-3) |
0,306 |
ом, |
|
|||
X - |
4 0 0 -1 ,4 -0 ,8 8 -0 ,4 -4 ,5 |
|
|
|||
|
|
|
|
|||
где коэффициент 1,-11 учитывает увеличение сопротивления первич ной обмотки вследствие использования в ней двух отдельных обмо ток. Действующее значение фазного напряжения найдено предвари тельно из табл. 5.
Принимая сопротивление внутренних соединительных проводов равным 7 мом, получаем сопротивление фазы равным /"=0,306-1- +0,007 + 0,217 = 0,53 ом и относительное внутреннее сопротивление л = 0,53/0,715=0,74.
Из графика рис. 41 определяем, что схема работает во втором коммутационном режиме, причем, если бы не учитывать напряже ние смещения (е = 0 ), состояние схемы соответствовало второму кри
тическому режиму. |
Из |
того |
же |
графика |
по |
кривой |
при |
е = 0 |
для |
|||||||
л = 0,74 |
находим |
/гпо = 3,44%, |
что больше требуемого значения. Тогда, |
|||||||||||||
пользуясь той же кривой, по |
£п.эад = |
3% |
определяем |
я'=0,7. |
По |
|||||||||||
По номограмме рис. 4 2 для я '= 0 ,7 |
и е = 0 |
находим |
£ / * ' о = 0 , 7 3 . |
|||||||||||||
формуле |
(7 2 ) £ 'м а к с = |
( 3 + 1 , 1 2 ) / 0 , 7 3 = 5 , 6 4 |
в. |
Тогда е/ = |
£ |
см/£ 'м ак с = |
||||||||||
= 1,12 / 5 , 6 4 = 0,2, |
для |
которого |
при |
том |
же |
+ = 0 , 7 |
|
из |
рис. |
4 1 |
||||||
получаем |
/ У * " 0= 0 , 5 7 . |
Тогда |
|
£ " м а к с = £ / о Д / * " о = 3 / 0 , 5 7 = 5 , 2 7 |
в, е"= |
|||||||||||
= 1 , 1 2 / 5 , 2 7 = 0 , 2 1 3 |
и |
из |
рис. |
4 2 |
U*"'0 = 0,56, |
откуда £'"мвкс = 3 / 0 , 5 6 = |
||||||||||
= 5,36, |
е'" = 1 , 1 2 / 5 , 3 6 = 0 , 2 0 9 |
и |
£ * о = 0 , 5 6 5 . |
Окончательно |
принимаем |
|||||||||||
£ > гаке = |
3 / 0 , 5 6 5 = 5,3 |
в; |
е =4,4 2 / 5 , 3 = 0 , 2 1 ; |
л = 0 , 7 . |
|
|
|
|
|
|||||||
Из |
|
рис. 41—45 |
находим |
& п=2% <£п.зад=3%; £ = 0 ,1 9 5 ; |
£ = |
|||||||||||
= 0,565; |
|
<0ф= О,45. По |
формулам |
перехода, указанным |
па графиках, |
|||||||||||
находим действующее значение тока фазы и амплитуду тока венти
ля /7ф =0,195-4,2=0,82 я; 1в.макс=0,565-4,2=2,4 жЛи.макс.доп^З |
о. |
По формуле (43) находим приведенное сопротивление трансфор |
|
матора ятр = 0,306/0,53=0,578. Так как /7ф==7п,то приведенное к |
ос |
нованию действующее значение тока вентиля определяем из выра жения (73) 5 ,*в(,-)=0,82 ■0,53/5,3=0,082. Тогда по формуле (42) опре деляем действующее значение фазного напряжения в безразмерных единицах
[/*д.ф = у / 0,5 — 0,578 |
0,45 —0,518- (0,082)2 J |
= 0 ,6 7 8 |
|
или в единицах напряжения |
|
|
|
и „.* = и \ . фЕшк0 = 0,678-5,3 = |
3 ,6 в. |
|
|
По формулам (48), (51) |
£ = 3,6/3= 1,2; |
£ вн= 1,2/0,745= 1,67; |
|
£>„„=0,195/0,289=0,675. Тогда |
£ вн£ вп = 0,675 • 1,67=1,127, |
что близко |
|
к значению, ориентировочно взятому выше равным единице при оп ределении типовой мощности по табл. 5, согласно которой РТип= = 0,352- 1,127 - 12,6=5 в ■а.
Полученные данные позволяют приступить к конструктивному расчету трансформатора.
По (56) Ра.пр=0,217(0,82)2 + 0,35 • 1,12=0,54 аг<Рв.пр.доп=
= 1,2 вт.
Таким образом, выбранные вентили пригодны для работы в про ектируемом выпрямителе.
136
В заключение расчета следует отметить, что если после расчета трансформатора его сопротивление окажется несколько меньшим найденного выше, то это приведет к некоторому уменьшению пара метра п. Из рис. 41 видно, что с уменьшением п менее 0,7 пульса ция уменьшается при фиксированном е. Вместе с тем уменьшение п потребует некоторого уменьшения амплитуды э. д. с., что в свою очередь повысит значение е. Из рис. 41 видно, что при фиксиро ванном п увеличение е приведет к дальнейшему уменьшению пуль сации.
|
Пример |
2. |
Произвести |
расчет |
нестабилизированного |
выпрями |
||||||||
теля |
іпо |
следующим |
данным: а) |
выпрямленное |
напряжение £/0 = |
|||||||||
= 1,2 |
в; |
б) |
выпрямленный ток / 0= 20 а; |
в) |
коэффициент |
пульсации |
||||||||
Ац=2%; г) питание схемы ' осуществляется |
от |
трехфазной |
сети с |
|||||||||||
частотой |
400 |
гц |
іи |
лилейным |
|
|
|
|
|
|
||||
напряжением |
220 |
б; |
д) ’масса |
|
|
|
|
|
|
|||||
и габарит — >м.имимальіные. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
После выполнения расчета |
|
|
|
|
|
|
|||||||
следуют оценить влияние тем |
|
|
|
|
|
|
||||||||
пературы и раафоса вольт-аім- |
|
|
|
|
|
|
||||||||
пѳрных характеристик вентилей |
|
|
|
|
|
|
||||||||
на |
выходные |
параметры |
вы |
|
|
|
|
|
|
|||||
прямителя, а также оценить |
|
|
|
|
|
|
||||||||
погрешности |
|
в |
определении |
|
|
|
|
|
|
|||||
этих параметров при использо |
|
|
|
|
|
|
||||||||
вании |
приближенных |
методов |
|
|
|
|
|
|
||||||
расчета. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Расчет, как « в предыду |
|
|
|
|
|
|
|||||||
щем |
|
случае, |
проведем |
для |
|
|
|
|
|
|
||||
12-фаэной схемы выпрямления, |
|
|
|
|
|
|
||||||||
■приведенной на рис. 3,а. Выбор |
|
|
|
|
|
|
||||||||
этой |
схемы |
обусловлен |
теми |
|
|
|
|
|
|
|||||
же соображениями, что и в |
|
|
|
|
|
|
||||||||
примере |
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
■По среднему значению то |
Рис. 68. Статические вольт- |
||||||||||||
ка |
вентиля, |
найденному |
по |
|||||||||||
(44), /в = 2 0 /1 2 = 4 ,6 7 |
а, ампли |
амперные |
характеристики |
диодов |
||||||||||
туде |
|
обратного |
напряжения, |
Д305 |
и |
построение |
двухлиней |
|||||||
равной по формуле (50) пример |
ных |
аппроксимирующих характе |
||||||||||||
но |
Ua.oop = |
5 . 1,2=6 |
в, выби |
ристик. |
|
|
|
|
||||||
раем |
в |
качестве |
вентилей |
|
|
|
|
|
|
|||||
германиевые диоды типа Д305. Выбор диодов этого типа обусловлеи следующими соображениями, важными для выпрямителей весь ма низких напряжений. Мощность рассеяния и связанное с ней ко личество выделяемого тепла у германиевых вентилей значительно меньше, чем у кремниевых; к. п. д. источника с их применением выше, а его габарит и масса меньше; разброс прямой ветви харак теристик для одинаковых партий у германиевых вентилей в пятьшесть раз меньше, чем у кремниевых.
Основные параметры выбранных диодов следующие: допустимое
значение среднего тока |
40 а при |
температуре— 60-ь20 °С и 3 а при |
||
температуре + 7 0 °С; |
амплитуда обратного |
напряжения равна 50 в |
||
при —60-ь + 7 0 °С. |
По |
мощности |
рассеяния справочные данные |
|
отсутствуют, но учитывая прямое |
падение |
напряжения, примерно |
||
равное 0,55 в, допустимую мощность потерь можно ориентировочно считать -равной £ Ѵ п р . д о п = 0 , 55X 3= 1,65 er.
1 3 7
Дальнейший расчет ведется по статическим вольт-амперным ха рактеристикам, приведенным на рис. 68. Характеристики были сняты
для партии диодов типа Д305. |
Для расчета эквивалентных пара |
||||
метров диода выбираем крайнюю левую характеристику. |
|
||||
Найдем расчетные параметры вентиля, используя метод секу |
|||||
щих, изложенный в § 10. Взяв |
верхнюю точку сечения на уровне |
||||
11 а, нижнюю — на уровне 2,5 |
а н |
проведя |
секущую, |
получаем |
|
гпр=0,01 о.и и Дом =0,36 в. |
фазы |
трансформатора по |
формуле |
||
Определим |
сопротивление |
||||
(70) в расчете |
на один однофазный |
трансформатор схемы |
рис. 3,г, |
||
пользуясь рекомендациями § 10 |
и учитывая |
полученный |
в преды |
||
дущем примере поправочный коэффициент, обусловленный наличием
двух первичных обмоток. |
5 типовой мощности /\и п = 0,352 • 1,2 • 20= |
||
По найденной из табл. |
|||
=8,45 в - а |
по табл. 2-5 |
выбираем типоразмер |
магннтопровода |
ОЛ-16/26-10 |
(для частоты |
400 гц). Пользуясь табл. |
4—6 и графи |
ками на рис. 46—4S, выписываем все необходимые для расчета гтр
данные: Ртпп.доп= 10,1 |
s -а; |
а = 0,5 см\ 6 = 1 ,0 |
см\ 6/а = 1/0,5=2; g і = |
|||||
= 0,95; £2=1,2; 6 t= 7,7 |
а/мм2; Дмакс —1,4 тл; |
ДНі = 0,03; U2= 0,036; |
||||||
А с т = 0,88; 4 = 1 , 4 1 ; |
m |
' i = 4 ; |
m |
' z = |
2. |
|
|
|
Подставляя эти |
данные |
в |
(70), находим: |
|
||||
/ 1 |
|
|
X |
/ |
|
|
1 |
+ 0,036 \ |
г« = 1 ' 2 ( м |
І + |
1 ; (2 + 0 .9 5 - 1 .4 1 .Ы .11 |
f Z T o ^ j X |
|||||
ч 7 ,7 (1 + 0 ,0 3 6 ) |
(0 .715 -2 .1 .1,2)* |
|
|
|||||
X |
4 |
0 0 -1 ,4 -0 ,8 8 -0 ,5 -8 ,3 |
— 0,081 сш. |
|||||
Учтем влияние сопротивлений других элементов. Сопротивление соединительных проводников примем равным 2—4 мом. Таким об разом, получим г = 0,01 +0,081 +0,004=0,095 ом.
В сопротивление общей нагрузки наряду с сопротивлением по лезной нагрузки R = 1,2/20=0,06 ом входят сопротивления контак тов в разъемах Гр, соединительных кабелей г„ и токоведущих проводников в устройствах потребителя гп. Принимая г'Р= = 1 мом и учитывая разъемы на выходе источника и входе по
требителя, получаем гр= 4 - 1= 4 |
мом. Для |
кабеля длиной 0,5 м с се |
чением '10 .и.«2 принимаем г„=-2 |
мом. Принимаем также гп=1 мом. |
|
Тогда Д = 0,06+0,004+0,002+0,001 =0,067 |
ом и У =0,067/0,095=0,71. |
|
При этом напряжение нагрузки, на которое следует вести расчет, бу
дет равно Wо=1,2+20 ■0.007=1.34 в. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Из графика пульсаций рис. 41 по значению 7Ѵ=0,71 определяем, |
||||||||||||||
что схема работает в третьем коммутационном режиме |
(6 = 3), и но |
||||||||||||||
кривой |
при |
'8=0 |
находим |
6п.о = 0,95% <6п.зад = 20/о- |
Из |
графика |
|||||||||
рис. |
42 |
по |
кривой |
при е = 0 для /7=0,71 |
находим |
Н*0=0,916. |
По |
||||||||
(72) £ 'Макс=(1,34+0,36)/0,916=1,85 в. |
Тогда |
=0,36/1,85=0,195, |
|||||||||||||
для которого из рис. 41 при /7=0,71 |
находим 6,п=2,7% >6п.зад. |
|
|||||||||||||
|
В этом |
случае |
можно |
вернуться |
к кривой при |
е = 0 |
на |
графике |
|||||||
пульсаций, по которой для |
6,і . э а д = 2 % |
находим |
/ 7 ' = 0 , 9 6 . |
Тогда |
пз |
||||||||||
рис. |
4 2 |
U*'о=0,68 и по |
(7 2 ) |
£ 'макс = ( 1 , 3 4 + 0 , 3 6 ) / 0 , 6 8 = 2 , 5 |
в. |
||||||||||
Значение е '= 0 , 3 6 / 2 , 5 = 0 , 1 4 4 , |
для |
которого |
из графика на рис. 4 1 |
по |
|||||||||||
£ п = 2 % |
находим / 7 " = 0 , 6 8 . |
Этим значениям по номограмме рис. 41 |
|||||||||||||
соответствует П * / / о = 0 , 5 0 5 . |
Амплитуда |
£" Макс = 1 ,3 4 /0 ,50 5 = 2,6 6 в, а |
|||||||||||||
« " = 0 , 3 6 / 2 , 6 6 = 0 , ' 1 3 5 . Из |
графика |
пульсаций |
находим |
/ 7 " ' = 0 , 7 . Тогда |
|||||||||||
6 / * ' " о = 0 , 5 2 ; |
£ ,/,макс = |
1 , 3 4 / 0 , 5 2 = 2 , 5 8 |
в |
и |
окончательно принимаем |
||||||||||
£ = 0 , 3 6 / 2 , 5 8 = 0 , 1 4 ; |
/ 7 = 0 , 6 9 ; |
U*0= 0 , 5 1 5 ; |
£'„а.<о = |
1 , 3 4 / 0 , 5 1 5 = 2 , 6 |
в; |
||||||||||
138
r = Д /Л 1= 0,067/0,69 = 0,09? ом, rrv=0,097—0,014=0,083 ом. Таким образом, мы получили достаточно близкое совпадение с предвари
тельно принятым значением лтр=0,081 ом.
Из номограмм текущих характеристик на рис. 43—45 находим коэффициенты 6=0,458; D=0,176; ® ф=0,83, с использованием кото рых по формулам перехода, приведенным на графиках, н выраже
нию |
(42) определяем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
(Уф = |
0 , 1 7 6 - 2 0 |
= |
3 , 5 2 |
а\ |
іп.мак0 = |
0 , 4 5 8 - 2 0 = |
9 , 1 6 а; |
|
|
||||
|
(УДіф = 2,6 К 0,5 — 0,856 [0,83/2п — 0,855 ■(0,132)=] = |
1,65 |
в. |
|
||||||||||
|
В последнее |
выражение |
'подставлены |
значения /7*і.(г) = |
3,52 X |
|||||||||
X 0,097/2,6=0,132; |
птр=0,083/0,097=0,856; |
найденные |
по |
(73), |
(43). |
|||||||||
По |
(48) 6=1,65/1,34=1,23. |
взятых |
при |
предварительном |
расчете |
|||||||||
|
Проверим приемлемость |
|||||||||||||
гТр |
ориентировочных |
значений |
расчетных |
коэффициентов. По |
(51) |
|||||||||
6вп = 1,23/0,715=1,73; |
что |
близко |
к |
принятому |
(2); |
® вп = |
||||||||
=0,176/0,289=0,61; |
тогда 6 ВН£)ВН= 1 ,76-0,61 = 1,05, что почти |
совпа |
||||||||||||
дает со значением, |
принятым ранее (1). |
|
Ртпп = 0,352 X |
|||||||||||
|
По табл. 5 расчетная мощность |
трансформатора |
||||||||||||
X 1,73-0,61 • 1,34-20=9,95 |
в - а < 10,1 в ■а, что вполне приемлемо |
для |
||||||||||||
выбранного типоразмера |
магнитопровода. |
|
|
|
|
|
||||||||
|
По (46), |
(47) |
|
при 'р,=р..г= 12—3 = 9 получаем: |
|
|
|
|
||||||
К= з;
*sin 45°
аа о б р sin 15е
7t
т |
3 + 0,69 |
+ 1 = 1,614 |
|
или Да о 0р = |
1,614 ■ 2,6=4,2 |
в, что |
обеспечивает |
достаточный запас |
|||||||||
по |
обратному |
напряжению |
для |
|
выбранного типа |
диода. |
По |
(50) |
|||||
0= 4,2/1,2= 3,5, |
что близко к 5, |
принятому при предварительном |
вы |
||||||||||
боре вентиля. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рв.пр= |
||||
|
По |
(56) |
мощность потерь |
в |
вентиле |
по прямому |
току |
||||||
= |
( 3 , 5 2 ) 2 - 0 , 0 1 + 2 0 - 0 , 3 6 / 1 2 = |
0 ,7 2 4 |
в г < Р п .Пр.До в = |
1,6 |
вт. |
|
|
|
|||||
|
Коэффициент потерь по (60) равен: |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
m ( г& ф + |
^п£ см) + (0> + |
гк + г п ) |
_ |
|
|
|
|||
|
|
|
v = |
|
|
Po |
|
|
|
|
|
|
|
|
_ |
1 2 |
[ 0 , 0 9 7 - ( 3 , 5 2 ) = + 0 , 3 6 - 1 , 6 7 ] + |
0 . 0 0 7 - (20 )2 |
, |
|
|
||||||
|
— |
|
|
|
1 , 2 - 2 0 |
|
|
|
-— 1 , 0 1 5 . |
|
|||
В этом случае ожидаемый к. п. д. выпрямителя без учета потерь в стали сердечника трансформатора составит т]= 1/(1+ 1,015) =0,496, т. е. к. п. д. составляет около 50%, что при таком низком напряже нии, как 1,2 в, и сравнительно большом токе в 20 а можно считать приемлемым.
Таким образом, выбранные вентили пригодны для работы в про ектируемом низковольтном выпрямителе, а полученные данные поз воляют приступить к конструктивному расчету трансформатора.
Оценим теперь влияние разброса характеристик вентиля на па раметры нагрузки. Допустим, что в выпрямитель будут установлены вентили того же типа Д305, но имеющие крайнюю правую характе
139