Розрахунок керованого випрямляча та системи імпульсно-фазового керування
кола керування тиристорамиСхема підключення ланцюга керування має такий вигляд (рис. 2.1).
Рисунок 2.1 — Схема підключення ланцюга керування тиристорами
В якості розв’язки застосований діодно-оптотиристорний модуль VE1. Виконаємо розрахунок елементів ланцюга керування тиристорами.
Шунтуючий діод VD3, для надійного закриття тиристора обираємо за умови: Uобр.доп>Uxx=324,24 (B);
.
Приймаємо діод типу ВЛ100.
Через оптотиристор
оптрону проходить
струм керування
силового тиристора
=300
(мА). Тоді величину
опору обмежуючого
резистора R10
знаходимо за
такої умови:
,
де Uy – Напруга відкритого тиристора, Uy = 4 (В).
Визначаємо потужність розсіювання на резисторі R10, за умови імпульсного характеру керування:
.
Приймаємо до установки резистор ТВО-2-100 Ом±20%.
З джерела
[1] обираємо
стандартний
діодно-оптотиристорний
модуль. Вибір
провозимо за
– середньому
значенню струму
через оптотиристор:
Приймаємо
до установки
модуль МДТО80-12
з параметрами:
Рисунок 2.2 — Схема ланцюга керування тиристорами
Крізь світодіод
оптрона проходить
струм керування
.
Величина опору
обмежуючого
резистора R8
значодимо з
умови, що коефіцієнт
трансформації
TV2 приймаємо
,
і максимальну
напругу на
вторинній
обмотці TV2 буде
дорівнювати
U2 =Eк/5= 30/5=6 (В).
,
де Uy – спадання напруги на свтодіоді оптрону.
Визначаємо потужність розсіювання на риезисторі R8:
.
Приймаємо до установки резистор типу ОМЛТ-0,125-47±1%.
Внутрішній опір керування оптотиристора:
.
Тоді повний опір навантаження ланцюга керування тиристорами:
Rн = Ry + R8 = 47+31,25 = 78,25 (Ом).
Для захисту світодіоду оптрона від перенапруг, які виникають на обмотках трансформатора TV2 при знятті импульсу керування, обмотка TV2 шунтується діодом VD8. Діод обираємо з умови Uобр > 2Eк =60 (B); Iпр = Iм = Iy = 0,08 (А), де Iм – струм намагнічення трансформатора TV2.
Обираємо до установки діод КД109Б з наступними параметрами:
Uобр = 100 (В), Iпр = 0,3 (А).
2.3 Розрахунок параметрів елементів блокінг-генератора
Схема блокінг-генератора представлена на рисунку 2.3.
Рисунок 2.3 — Схема блокінг-генератора
Максимальний
струм в ланцюгу
колектора VT2
(струм первинної
обмотки Wk) визначимо
як
.
Допустиму напругу на колекторі визначимо як:
.
Визначимо імпульсну потужність колекторного ланцюга:
.
Визначимо середню потужність вихідного каскаду:
.
З довідника за даними Uкэ.доп, Im, Pn обираємо транзистор КТ601М з наступними параметрами:
- максимальна напруга колектор-емітер Uкэ.max = 100 (B);
- максимальний струм колектора Iк.max = 0,03 (А);
- максимальна розсіювана потужність Pк.max = 0,5 (Вт).
З довідника [3] беремо вхідні та вихідні характеристикии (малюнок 2.4) та бужуємо характеристики навантаження за постійним та змінним струмом.
Рисунок 2.4 — Вхідні та вихідні характеристики транзистора КТ601М (КТ601А)
Визначимо приведений опір в ланцюгу колектора:
.
Визначимо
струм короткого
замикання 
.
Визначимо
напругу холостого
ходу 
.
Будуємо лінію навантаження за постійним струмом. В момент перетину Iб = 50 (мкА) (струм відсічки) з лінією навантаження отримаємо робочу точку А. В результаті графічних будувань знаходимо: струм спокою Iкo = 5 (мА) и Uкo = 20 (В).
Визначаємо
струм короткого
замикання за
змінним струмом
:
,
де
- коефіцієнт
робочої точки
при збільшенні
температури
.
З точки
= 23,3 (мА) крізь точку
А проводимо
пряму навантаження
за змінним
струмом. Графічно
знаходимо
максимальний
струм бази
Iб.макс = 250 (мкА).
Визначаємо величину опору змінному струму:
.
З графічних побудов знаходимо:
Uкн = 2,5 (B); Iкн = I”к = 23,3 (мА);Uб0 = 1,35 (В); Uб.макс = 2,85 (В).
Тоді
;
.
.
Коефіцієнт
підсилення
каскада
.
Задаючись спаданням напруги на резисторі R6 яке дорівнює (0,15…0,2)Eк визначимо величину резистора:
.
Допустима потужність розсіювання на R6:
.
Приймаємо до установки резистор типу ОМЛТ–0,125–1 кОм±10%.
Визначимо опір дільників ланцюга бази.
Звичайно приймають
.
Тоді
.
.
Визначимо потужність розсіювання на резисторах R7 ,R9:
.
.
Приймаємо резистор R7 типу КИМ–0,05–2,4 кОм±10%; резистор R9 типу КИМ–0,05–6,8 кОм±10%.
Ємність конденсатора С5 визначимо з умови найменших відхилень:
.
Приймаємо до установки конденсатор типу К76-П1-63 В-3,3 мкФ.
Визначаємо опір ланцюга стабілізації:
Вхідний опір блокінг-генератора
.
Розрахунок
імпульсного
трансформатора
поснемо з вибору
коефіцієнта
трансформації
який розраховується
як:
.
Приймаємо n0 = 2.
Ємність конденсатора С4 визначимо з умови найменший відхилень:
.
приймемо конденсатор з ємність в 10 разів більше ніж ми розрахували. Обираємо конденсатор типу К50-7-50В-56 мкФ±20%.
Визначимо індуктивність колекторної обмотки імпульсного трансформатора:
,
де
– коефіцієнт
передачі за
струмом транзистора
VT2 
16.
Обираємо тороїдальний сердечник з фериту марки 100НН1 10х6.0х2.0,
Тоді магнітна проникливість:
де
– початкова
проникливість
феріту марки
100НН1,
=100;
– магнітна
стала феритів,
;
– середня
довжина магнітної
лінії,
=
34,84 мм;
S – поперечний переріз, S = 23,06 мм2.
Знаходимо кількість витків колекторної та вхідної обмоток трансформатора:
.
.
Приймаємо
.
.
Діод VD7
обираємо по
.
Приймаємо до установки діод типу КД102Б.
2.4 Розрахунок елементів генератора пилкоподібної напруги
тиристор струм напруга генератор
Рисунок 2.5 — Схема блокінг-генератора
Для того, щоб
блокінг-генератор
(далі – ГПН) (рисунок
2.5) працював,
необхідно, щоб
час відкритого
стану транзистора
було набагато
менше часу
закритого
стану, але достатнім
для розрядки
конденсатора
С3. Для цього
попередимо
включення у
вхідний ланцюг
ГПН схеми (рисунок
2.6), яка складається
з дільникового
ланцюга, діоду
та дільникового
конденсатора.
Така схема
включення
дозволяє знизити
напругу на базі
VT1 на половину
амплітуди
пульсуючого
сигналу, що
дозволить
транзистору
бути відкритим
приблизно
.
Приймемо час
відкритого
стану
,
а час закритого
стану
.
Сконструюємо ГПН на транзисторі типу ГТ403Ж з параметрами
,
де
– напруга насичення
між колектором
та ємитером.
Напруга на конденсаторі С3 змінюється за законом
,
де Тз – постійна часу заряду конденсатора,
,
де Un максимальна напруга на виході ГПН.
Для его знахождення спочатку оберемо діод VD6:
.
Обираємо до установки діод типу КД202М з параметрами:
.
Так як. Uy=0…8 (B), Un розраховується як
.
Приймемо Un=9 (B), тоді:
.
Приймемо максимальний робочий струм
,
де KI – запас стійкості за струмом.
Знаходимо опір резистора R5 :
.
Т.я. напруга змінюється майже лінійно, то потужність розсіювання на резисторі R5:
.
Приймаємо до установки резистор типу С5-35 В-7.5-62 Ом.
Підставивши ці дані в формулу, знаходимо ємність конденсатора С3:
.
Приймаємо до установки конденсатор типу К50-7-50 В-380 мкФ.
Розрахуємо максимальний струм відкритого транзистора:
.
Обираємо струм дільника
,
де
=20
для транзистора
типу ГТ403Ж за
частот, близьких
до 50 (Гц).
За довідником, визначивши, що при
визначають
як
.
Визначаємо параметри опорів R4 та R3:
.
.
.
.
Обираємо резистори типів: R4 С2-11-0.25-3.6±1%, R3 ПЭВ-10-120±5%.
Діод VD7 обираємо
за
.
Обираємо діод типу КД102Б.
2.5 Розрахунок вхідного кола генератора пилкоподібної напруги
Вхідний ланцюг ГПН поданий на рисунку 2.6.
Рисунок 2.6 – Вхідний ланцюг ГПН
Ємність конденсатора С2 визначимо з умови найменших відхилень:
.
Напруга на
С2:
.
Приймаємо конденсатор типу К50-16-1000 мкФ.
Задамося
опором
.
Приймемо
.
Потужність
на резисторі
R2
.
Приймаємо резистор ОМЛТ–0,125–100 Ом±10%.
Ємність конденсатора С1 визначимо з умови найменших відхилень:
.
Наруга на
С1:
,
де
-кут
відкритого
стану транзистора
.
Приймаємо до встановлення конденсатор типу К52-1-3 В-22 мкФ.
Визначимо
параметри опору
R1, прийнявши
,
знаходимо:
,
де
- максимальний
струм навантаження,
розраховуємо
за формулою:
.
Потужність на резисторі R1:
.
Обираємо резистор типу ОМЛТ–0,125–36 Ом±5%.
Обираємо діод VD5 за параметрами:
Приймаємо до встановлення діод типу КД102Б.
2.6 Розрахунок елементів блока синхронізації
Рисунок 2.7 – Блок синхронізації
Для однофазної мостової схеми випрямлення знаходимо:
Від відносно малої потужності споживання (84 мВт) розрахунок трансформатора не виконуємо. Вторинна обмотка трансформатора може розполагатися на силовом трансформаторі.
Параметри діодів VD1-VD4:
За величиною
та
обираємо до
встановлення
діоди типу
КД105Б за наступними
параметрами
Повна схема СІФУ надана на рисунку 2.8.
Рисунок 2.8 – Повна схема СІФУ
2.7 Побудова регулювальних характеристик випрямляча
Вихідні дані для розрахунку Uy = 0…8 (B).
Амплітуда пилкоподібної напругиU п max = 9 (В).
Спадання
напруги на
діоді VD6
