Магнитные цепи Электрические машины

Теория цепей. Магнитные цепи Основы теории электромагнитного поля

Расчет компенсирующего стабилизатора постоянного напряжения

Рис.3.1. Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Схема рис. 3.1 содержит три основных элемента: регулирующий элемент на транзисторах VТ1 и VТ2, усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе VТ3 и источник опорного напряжения на стабилит­ронах. Собственно регулирующим элементом является транзистор VТ1, а транзистор VТ2 является согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротив­лением регулирующего транзистора VТ1.

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность получения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряже­ния, а также малое выходное сопротивление. Выходное напряжение ре­гулируется путем изменения сопротивления резистора R7.

Исходными данными для расчета стабилизатора являются:

Uвых - выходное напряжение, В;

ΔUвых  - пределы регулирования выходного напряжения, В;

Iн - ток нагрузки, А;

ΔUвх/Uвх - допустимое относительное изменение входного напряжения;

Кст - коэффициент стабилизации.

Расчет.

Дано: Uвых = 8 В; ΔUвых = 5 В; Iн = 4 А; ΔUвх/Uвх = 0,4.

3.1. ВЫБОР ТИПА РЕГУЛИРУЮЩЕГО ТРАНЗИСТОРА И ЕГО РЕЖИМА

Минимальное входное напряжение

Uвх.мин = Uвых + ΔUвых + UКЭмин = 8 + 5 + 2 = 15 В,

где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором транзистора VТ1, при котором его работа не заходит в область насыщения. Для мощных транзисторов, которые используются в качестве регулирующих элементов, эта величина равна (1 ÷ 3) В.

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвх.макс значения.

Uвх = Uвх.мин /(1 - ΔUвх / Uвх) = 15 / (1 – 0,4) = 25 В,

Uвх.макс = Uвх (1 + ΔUвх / Uвх) = 25(1 + 0,4) = 35 В.

Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность, рассеиваемую на регулирующем транзисторе:

UКЭ1макс = Uвх.макс - Uвых. = 35 – 8 = 27 В;

PК1макс =UКЭ1макс Iн = 27 · 4 = 108 Вт.

По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзистор, для которого выписывают PКмакс, IКмакс, h21, UКЭмакс.

Выбираем транзистор p-n-p КТ818ВМ с PКмакс = 100 Вт; IКмакс = 20 А; UКЭмакс = 60 В; h21 = 20.

3.2. ВЫБОР ТИПА СОГЛАСУЮЩЕГО ТРАНЗИСТОРА И ЕГО РЕЖИМА

Коллекторный ток транзистора VT2

IК2 ≈ IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iн/h21,1 + IR4 = 4000/20 + 2 = 202 мА = 0,2 А,

где IR4 - дополнительный ток, протекающий через резистор R4. Для маломощных транзисторов, используемых в качестве согласующего элемента, дополнительный ток выбирают в пределах 1…2 мА.

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 согласующего транзистора:

UКЭ2макс ≈ UКЭ1макс = 27 В;

PК2 = IК2UКЭ2макс = 0,2 · 27 = 5,45 Вт.

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2, при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс > IК2.

Выбираем в качестве VT2 транзистор p-n-p КТ814Г c PКмакс = 10 Вт; IКмакс = 1,5 А; UКЭмакс = 80 В; h21 = 30.

Сопротивление резистора

R4 = Uвых/IR4 = 8 / 2 = 4 Ом.

3.3. ВЫБОР УСИЛИТЕЛЬНОГО ТРАНЗИСТОРА Т3 И ЕГО РЕЖИМА

В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор. Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напряжения и соответствующей структуры.

Выбираем p-n-p транзистор КТ104Б c PКмакс = 0,15 Вт; IКмакс = 50 мА; UКЭмакс = 15 В; h21 = 60.

Задаваясь напряжением 

UКЭ3 = (0,1 ÷ 0,5)Uвых = 0,3·8 = 2,4 В , 

определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - UКЭ3 = 8 – 2,4 = 5,6 В.

Исходя из полученного опорного напряжения, по справочнику подби­рают один или несколько стабилитронов, как правило, малой мощности, обеспечивающих заданное опорное напряжение. Для выбранного стаби­литрона выписывают напряжение стабилизации и максимальный и мини­мальный токи стабилизации.

Выбираем стабилитрон КС 156 с Iст. мах = 55 мА, и UСТ = 5,6 В.

Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничива­ющее «балластное» сопротивление R5.  Примем Iст = 10 мА.

R5 = (Uвых - Uоп) / (Iст - IК3) = (8 – 5,6) / (10 – 1,2) = 0,27 кОм.

Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в преде­лах 1…1,5 мА. Затем находят сопротивление резистора R1.

При

IБ2 = IК2/h21,2 = 0,2/30 = 0,0067 А = 6,7 мА,

и

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых = 27 – 5 = 22 В,

R1 = UКЭ1 / (IК3 + IБ2) = 22 / (1,2 + 6,7) = 2,78 кОм.

  РАСЧЕТ ДЕЛИТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ

При IБ3 = IК3 / h21,3 = 1,2 / 60 = 0,02 мА;

Ток делителя Iдел выбирают в пределах (20 ÷ 70)IБ3

Iдел = 60 · 0,02 = 1,2 мА.

Задаемся величиной R8 в пределах (0,5…3) кОм, R8 = 3 кОм.

R7 = (Uоп - Iдел R8) / (0,5 Iдел) = (5,6 – 1,2·3) / (0,5· 1,2) = 3,3 кОм,

R6 = (Uвых - Uоп - 0,5 Iдел R7)/Iдел = (8 – 5,6 – 0,5· 1,2·3,3) / 1,2 = 0,35 кОм.

3.5. ВЫБОР КОНДЕНСАТОРОВ

Емкость конденсатора С1, включаемого для предотвращения возбуждения стабилизатора, подбирают эксперименталь­но. Обычно берут С1 , 0,5 ÷ 1 мкФ. Емкость конденсатора С2, вклю­чение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации вы­ходного напряжения и заметному уменьшению выходного сопротивления стабилизатора переменному току, выбирают в пределах 1000 ÷ 2000 мкФ.

Трехфазные цепи Основные определения трехфазных систем. Трехфазные генераторы. Способы соединения фаз трехфазного источника. Способы включения приемников в трехфазную цепь. Анализ четырехпроводной цепи при соединении приемников "звездой". Анализ трехпроводной цепи при соединении приемников "звездой". Анализ трехфазной цепи при соединении приемников "треугольником". Мощность трехфазных цепей.
Расчет однотактного каскада усилителя мощности