Расчет Г - образного LC - фильтра

В сильноточных цепях (I 1А) LC - фильтр лучше, т.к. индуктивность хорошо сглаживает относительно большой ток.

Выбираем дроссель Д 227 с параметрами: [Лист 6-7, табл.5.1,5.2]

L_{одн.обм.} = 2,5 Гн - для одной обмотки

I_подм. = 0,05А

Соединяем обмотки параллельно:

Определяем требуемое значение коэффициента сглаживания.

К_п = 0,67 - для двухполупериодного выпрямителя, работающего на активную нагрузку. Это же значение можно принять на входе LC – фильтра, т.к. у него нет входной сглаживающей емкости.

Для Г-образного фильтра K_п.вх.ф = K_п выпрямителя, работающего на чисто активную нагрузку.

U_С.расч. можно принять таким же, как для выбора конденсатора С1 в

П - образном CLC - фильтре т.е. U_С.расч.= 45В.

В качестве конденсатора выбираем К 50-6 с параметрами: [Лист 4-5, табл. 3.2]

U_ном=50В

C_ном=100мкФ (ближайшее большее стандартное значение)

Расчёт CRC – фильтра

U_вх.ф.

С₁

С₂

R

U_вых.ф.=U_вх.ст.

Применяется для выпрямителей малой мощности (≤ 10Вт). Для таких фильтров R нагрузки велико, порядка 10кОм. Чем больше R, тем меньше токи. В RC – фильтре относительно больше потери напряжения и энергии, чем в LC, но габариты у RC меньше.

25% - это потери напряжения в CRC - фильтре.

По графику определяем Н: Н = 770 при А=0,8

В качестве С1 выбираем конденсатор К 50-6 с параметрами: [Лист 4-5, табл. 3.2]

U_ном = 50В

C_ном =47мкФ (ближайшее большее стандартное).

Уточняем фактический коэффициент пульсаций:

Определим коэффициент сглаживания фильтра (S):

Принимаем: U_C2.расч. = U_{С1.расч.} = 49,3В

В качестве С2 выбираем конденсатор К 50-6 с параметрами: [Лист 4-5, табл.3.2]

U_ном=50В

С_ном=100мкФ

Выбор активного сопротивления фильтра:

Определяется с учетом КПД фильтра. При КПД=0,8

Округляем до ближайшего стандартного 130 Ом, [Лист 1,табл.1.1]

Определяем расчетное значение мощности сопротивления фильтра P_{R.Ф.расч.}

В качестве R фильтра выбираем резистор:

[Лист 1, табл. 1.1] по ряду Е24 МЛТ – 0,5; R=130 Ом

Выпрямитель

Расчет параметров выпрямителя, работающего на Г-образный LC – фильтр.

Находим расчетные значение электрических величин в соответствии с формулами приведенными в таблице:

Схема выпрямителя	U2	I2	I1	Sr
1б
1в

Здесь:

U₂ – действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора.

I₂ – действующее значение тока вторичной обмотки.

I₁ – действующее значение тока первичной обмотки.

Sr – габаритная мощность трансформатора.

Расчет параметров выпрямителя, работающего на C, CRC, CLC – фильтры.

Сх. в.	U2	I2	I1	Sr	Uобр.max	Iпр.ср.
1а
1б
1в

В выше приведенной таблице B и D – это расчетные коэффициенты. Они определяются в соответствии с методом Терентьева по графикам, в зависимости от величины коэффициента А.

Рассмотрим расчет для ранее выбранного CLC – фильтра и мостового выпрямителя:

При А=0,65; В=1,38

При А=0,65; D=1,85

Ранее был выбран диод Д223 с U_обр.max=50 В, следовательно он не подходит, поэтому мы заменяем его на Д223 А с U_обр.max=100 В.

Расчет трансформатора

Согласно ГОСТ 22050-76 трансформаторы при частоте сети 50Гц и S_г≤100 В·А изготавливаются на магнитопроводе марки ШЛМ. (Ш – образный, ленточный, с уменьшенным отношением ширины окна к толщине навивки). При S_г≥100 В·А – на магнитопроводе ПЛМ.(П – образный, ленточный, с уменьшенным отношением ширины окна к толщине навивки).

Габаритные размеры этих магнитопроводов представлены на рисунке N.

Здесь S_ст – площадь поперечного сечения стержня магнитопровода,

S_ст – площадь окна магнитопровода.

Рисунок N.

б) Магнитопровод типа ШЛМ.

а) Магнитопровод типа ПЛМ [1, стр.430]

b

b

h

h

c

c

c

a

a

a

a

Здесь:

K_M - коэффициент заполнения окна магнитопровода медью обмоток.

Значение K_M зависят от S_Г и принимаются в соответствии с таблицей:

SГ , ВА	KM
0,1 0,50	0,22 0,28
50 150	0,28 0,34
150 300	0,34 0,36
300 1000	0,36 0,38

К_С - коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью.

К_С = 0,93 0,95 при толщине ленты 0,2 0,35 мм.

В = (1,5 1,6) Тл. Это индукция, ее значение принято ранее при расчете сопротивления трансформатора R_ТР.

η – коэффициент полезного действия. Определяется по графику η = f (S_Г).

[Лист 11]

η = 0,71 при S_Г = 4,5 В·А

j = (3 2) А / мм² - плотность тока в обмотках трансформатора. Она принята ранее при определении сопротивления трансформатора R_ТР.

Выбираем стандартный магнитопровод с произвольным сечением больше расчетного (можно брать больше на 1-2 ступени, чтобы вошли обмотки). [Лист 8, табл.6.1].

ШЛМ 16х20

Здесь и – выбранные в соответствии с [Лист8, табл.6.1] номинальные площади поперечного сечения стержня и окна магнитопровода.

с = 9 мм - ширина окна магнитопровода

h = 26 мм - высота окна магнитопровода

= 3,2 см² - номинальная площадь поперечного сечения стержня магнитопровода.

Определяем количество витков обмотки высокого напряжения (ВН).

– падение напряжения в обмотках. Определяется по графику

, [Лист 11]

Округляем до ближайшего целого значения W₁ = 1858 витков.

Определяем количество витков обмотки низкого напряжения (НН).

Округляем до ближайшего целого значения W2 = 387 витков.

Выбор проводов для обмоток.

Найдем расчетное значение диаметра обмотки высокого напряжения (первичной обмотки).

Выбираем провод марки ПЭВ-1 с ближайшим большим стандартным отношением [Лист 9-10, табл.7.1]

Здесь:

d1 - диаметр провода первичной обмотки без изоляции (меди).

D1 - диаметр провода первичной обмотки с изоляцией.

ПЭВ – провод медный круглого сечения, эмалированный с поливинилацетатной изоляцией типа винифлекс. [1, стр. 440]

Выбираем провод обмотки НН (вторичной обмотки).

Выбираем провод марки ПЭВ-1 с отношением

[Лист 9-10, табл.7.1]

Рассмотрим чертеж поперечного разреза трансформатора

На чертеже поперечного разреза трансформатора приняты обозначения:

ε₁ – расстояние между обмотками и ярмом магнитопровода. Рекомендуемая величина 2-5 мм;

ε ₂=(1-2) мм, расстояние между первичной обмоткой и средним стержнем;

ε ₃=(1-4) мм, расстояние между обмотками и правым стержнем;

δ_1,2=(0.5-1) мм, толщина изоляции между обмотками (лакоткань)

δ₁ – толщина первичной обмотки

δ₂ – толщина вторичных обмоток

В схеме однофазного однополупериодного выпрямителя (1а) и однофазного двухполупериодного мостового выпрямителя (1в) предусмотрено две вторичных обмотки. Это показано на чертеже поперечного разреза трансформатора.

В схеме однофазного двухполупериодного выпрямителя с нулевой точкой предусмотрено четыре вторичных обмотки.

Расчет радиальных размеров обмоток.

W₁₁ – число витков первичной обмотки в одном слое.

W₁₁ округляется до меньшего целого числа.

Принимаем W₁₁=162 витка в одном слое обмотки ВН

m₁=число слоёв первичной обмотки.

Принимаем m₁ = 12 слоёв обмотки ВН

δ₁ – толщина обмотки ВН

W₁₂ – число витков вторичной обмотки в одном слое

W₁₂=115 витков в одном слое обмотки НН

m₂=4 слоя обмотки НН

δ₂ – толщина обмотки НН

Для схем 1а, 1в:

Здесь С_расч – расчётная ширина окна магнитопровода.

Для схемы 1б:

К_р – коэффициент разбухания слоёв обмоток.

К_р=1.2-1.3

С_расч<C

8.63мм<9мм

Следовательно обмотки поместятся на магнитопроводе.

Если С_расч>С, надо взять следующий больший типоразмер магнитопровода и повторить расчёт W₁ и W₂ и радиальных размеров обмоток.

Схема источника питания +/- 5В.

Спецификация (перечень элементов)

Поз. обозначение	Наименование	Кол-во	Примечание
Т	Трансформатор на
	магнитопроводе типа
	ШЛМ 20*32
	W1=958 D1=0.2мм
	W2=90 D2=0.64мм
	Транзисторы
VT1,VT4	КТ646Б		С Т.О.
VT2, VT5	КТ315А
VT3, VT6	КТ315А
	Диоды
V1, V2	КД205Д
	Стабилитроны
V3, V4	К433А
	Резисторы
R1, R8	МЛТ-2,0 5,1 ом
R2, R9	МЛТ – 0.125 1500 ом
R3, R10	МЛТ-0.125 0.51 Мом
R4, R11	МЛТ-0.125 110 ом
R5, R12	МЛТ-0.125 24 ом
R6, R13	МЛТ-0.125 82 ом
	Конденсаторы
С1, С2	К50-60 25В 2000мкФ
С3, С4	К50-60 25В 4000мкФ

Примерный список вопросов к защите.

1. Что такое коэффициент пульсаций?

2. Что такое коэффициент сглаживания?

3. Зачем необходимы 2 канала у источника питания?

4. Что такое относительное изменение напряжения(тока)?

5. Что такое коэффициент стабилизации?

6. Что такое параметрический стабилизатор напряжения? (его достоинства и недостатки)

7. Можно ли использовать вместо составного транзистора один?

8. Назначения элементов параметрического стабилизатора напряжения.

9. Принцип действия биполярного транзистора. Соотношения токов в транзисторе.

10. По каким параметрам выбираются транзисторы?

11. Принцип действия сравнивающего делителя напряжения?

12. Можно ли заменить стабилитрон резистором с эквивалентным сопротивлением?

13. Что такое «срыв режима стабилизаций» и как его избежать?

14. ВАХ стабилитрона. Где рабочий участок? В чём состоит отличие от диода?

15. Как и по каким параметрам выбираются резисторы?

16. В каких случая применяется CLC – фильтр, а в каких LС и почему?

17. Основные отличия CRC и CLC – фильтров?

18. Осцилограммы на входе и выходе фильтра?

19. Что такое ток подмагничивания?

20. По каким параметрам и как выбираются конденсаторы?

21. По каким параметрам и как выбираются диоды?

22. Что такое пульсность выпрямителя?

23. Достоинства и недостатки схем выпрямления (однополупериодная, мостовая, с нулевой точкой)?

24. Что такое КПД фильтра?

25. Как изготавливается магнитопровод, применяемый в данной работе?

26. Как и по каким параметрам выбирается провод обмотки?

27. Какой вид имеют входных и выходные характеристики транзисторов?

28. Расскажите, как будет работать стабилизатор при изменениях входного напряжения.

29. Расскажите, как будет работать стабилизатор при изменениях тока нагрузки.

30. Как будет изменяться входное напряжение стабилизатора при перемещении вверх движка потенциометра R₄ в сравнивающем делителе напряжения.

Список использованных источников

1. Справочная книга радиолюбителя – конструктора / под ред. Н.И. Чистякова. – М.: Радио и связь, 1990. – 624 с.

2. Аксенов А.И., Нефедов А.В., Юшин А.М. Элементы бытовой радиоаппаратуры. Диоды. Транзисторы: Справочник. – М: Радио и связь, 1992. -224с.: - (массовая радиобиблиотека; вып. 1190).

3. В.Е. Китаев, А.А. Бокуняев, М.Ф. Колканов. Расчёт источников электропитания устройств связи. – М.: Радио и связь, 1993.

Дата добавления: 2015-05-06