Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Проектирование вторичных источников питания. Проектирование ВИП с выходом на постоянном токе: Учебное пособие

Голосов: 8

Излагаются методики расчета вторичных источников питания с выходом на постоянном токе: выпрямителей, стабилизаторов с непрерывным и импульсным регулированием, трансформаторных конверторов. Приводятся методики расчета сглаживающих фильтров, выбора средств защиты ВИП от сверхтоков и перенапряжений. Учебное пособие предназначено для студентов специальностей 2103, 2101, обучающихся как по очной, так и по очно-дистантной, вечерней и заочной формам обучения.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
    à)
     UVT1

             γT/2             T/2              T                 t
     UVT2

                                                                 t
      U2
                     tô
                                                                 t
      Uí
                                                                 t

á)
     UVT1

                                                                     t
     UVT2
                                                                 t
     UVT4

             γT/2                                                t
     UVT3
                                                                 t
      U2
                                                                 t
                      T/2                   T

â)
      UVT1

              γT/2            T/2          T                 t
      UVT2
                                                             t
      UVT4
                          ϕ
                                                             t
      UVT3
                                                             t
       U2

                                                                 t




      Ðèñ. 69. Âðåìåííûå äèàãðàììû äâóõòàêòíûõ êîíâåðòîðîâ
                                                                     101


ñòîâîé ñõåìîé (ðèñ. 69, â) âñå òðàíçèñòîðû óïðàâëÿþòñÿ ïðÿìîó-
ãîëüíûìè èìïóëüñàìè äëèòåëüíîñòüþ â ïîëóïåðèîä Ò/2 , íî äëÿ
òðàíçèñòîðîâ, âêëþ÷åííûõ â ïðîòèâîïîëîæíûå ïëå÷è ìîñòà, íà-
ïðèìåð VT1 è VT4, èìïóëüñû ñäâèíóòû îäèí îòíîñèòåëüíî äðóãîãî
íà íåêîòîðûé óãîë ϕ.
   Íàïðÿæåíèå íà íàãðóçêå Uí äëÿ ïîëóìîñòîâîé ñõåìå ÒÄÊ ñâÿçàíî
ñ íàïðÿæåíèåì Å èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ñîîòíîøåíèåì
                      Uí = 1/2 kòð γE;                     (92)
                  U2 [Uí + Uîòñ + Ií (rVD + rL )] 2Uí
          kòð =      =                           =      η;
                  U1            Emin               Emin
                           2 − Iê maxrVT
ãäå êîýôôèöèåíò òðàíôîðìàöèè ñ ó÷åòîì ïîòåðü íà ýëåìåíòàõ â óñ-
òàíîâèâøåìñÿ ðåæèìå èõ ðàáîòû; rVD è rVT – ñîïðîòèâëåíèÿ äèîäà è
òðàíçèñòîðà ïðè ïðÿìîé èõ ïðîâîäèìîñòè; rL – ñîïðîòèâëåíèå äðîñ-
ñåëÿ L; Uîòñ – íàïðÿæåíèå îòñå÷êè äèîäà; Iê max – ìàêñèìàëüíûé òîê
êîëëåêòîðà òðàíçèñòîðà.
   Ïðè Emax äëÿ ïîëó÷åíèÿ íà âûõîäå íîìèíàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ
íàãðóçêè Uí íåîáõîäèìî, ÷òîáû èìïóëüñû óïðàâëåíèÿ òðàíçèñòîðîâ
èìåëè ìèíèìàëüíûé êîýôôèöèåíò çàïîëíåíèÿ, ðàâíûé äëÿ ïîëóìî-
ñòîâîé ñõåìû ÒÄÊ
                                            2Uí
                               γ min =           ,
                                          k Emax
                                           òð
à äëÿ ìîñòîâîé ñõåìû ÒÄÊ – ñîîòâåòñòâåííî óìåíüøåííûé â 2 ðàçà.
   Òîê êîëëåêòîðà Iê max, ïî êîòîðîìó âûáèðàåòñÿ òèï òðàíçèñòîðà,
äëÿ ïîëóìîñòîâîé ñõåìû ÒÄÊ îïðåäåëÿåòñÿ èç ñîîòíîøåíèÿ
                                        2Pí
                        Iê   max   =             + IL ,
                                                    '
                                                             (93)
                                       Eηγ 2
                                           min

      '
ãäå I L – ïðèâåäåííûé ê ïåðâè÷íîé îáìîòêå òîê ñãëàæèâàþùåãî
äðîññåëÿ.
   Äëÿ ìîñòîâîé ñõåìû ÒÄÊ òîê Iê max ïî ôîðìóëå (93) äîëæåí áûòü
óìåíüøåí â 2 ðàçà, ïîýòîìó òàêèå ñõåìû íàõîäÿò ïðèìåíåíèå â
óñòðîéñòâàõ, ðàññ÷èòàííûõ íà áîëåå âûñîêóþ ìîùíîñòü (0,5–2 êÂò),
÷åì ïîëóìîñòîâûå ñõåìû, íàïðÿæåíèå íà òðàíçèñòîðå Uêý êàê â ïî-
ëóìîñòîâîé ñõåìå ÒÄÊ, òàê è â ìîñòîâîé äîñòèãàåò óðîâíÿ Åmax.
   Åìêîñòü êîíäåíñàòîðà âõîäíîãî äåëèòåëÿ äëÿ ïîëóìîñòîâîé ñõå-
ìû, ðàññ÷èòûâàþò èñõîäÿ èç äîïóñòèìîé àìïëèòóäû (ðàçìàõà) ïóëü-
ñàöèé Umin âûáðàííîãî òèïà êîíäåíñàòîðà

102


                                          Pí
                              C1 =                 .                       (94)
                                     4ηfïUmin Emin
    Ìèíèìàëüíàÿ èíäóêòèâíîñòü L äðîññåëÿ âûõîäíîãî ôèëüòðà
ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïðè óñëîâèè áåçðàçðûâíîñòè òîêà IL äðîññåëÿ ïî
                                     Uí (1 − γ min )
                               L≥                    ,                     (95)
                                      2Ií min fï
à ìàêñèìàëüíûé òîê äðîññåëÿ

                                    Emax       
                                          − Uí  γ min
                                    2kòð       
              IL max   = Ií + IL =                    + Ií ,             (96)
                                          4Lfï
ãäå ñîîòíîøåíèå Emax /2kòð ñîîòâåòñòâóåò ïîëóìîñòîâîé ñõåìå ÒÄÊ,
à äëÿ ìîñòîâîé ñõåìû îíî ðàâíî Emax /kòð1 . Àìïëèòóäó ïåðâîé ãàð-
ìîíèêè òîêà IL1m äðîññåëÿ ìîæíî îïðåäåëèòü
                                              IL
                            IL1m =                           .             (97)
                                     2π γ min (1 − γ min )
                                        2

   Åìêîñòü êîíäåíñàòîðà Ñí âûõîäíîãî ñãëàæèâàþùåãî ôèëüòðà ñ
ó÷åòîì òðåáîâàíèÿ ïî óðîâíþ ïóëüñàöèé íàïðÿæåíèÿ íà íàãðóçêå
Uï ìîæíî íàéòè
                                IL1m    U (1 − γ min )
                       Cí =            ≈ í             .                   (98)
                               4πUï fï   8LUï fï  2

  Íà ðèñ. 70 ïðåäñòàâëåíà ñîâìåùåííàÿ ñõåìà ÒÄÊ.

                                                             VD
    +                                                                  +
         T2                                  T1
                               VD1      VT3                       Cí
              VT1
                       C1
                                                                       −
     E

              VT2
                    C2        VD2       VT4


     −

                       Ðèñ. 70. Ñîâìåùåííàÿ ñõåìà ÒÄÊ

                                                                            103


   Ñîãëàñíî âðåìåííûì äèàãðàììàì óïðàâëåíèå îäíèì ïëå÷îì òðàí-
çèñòîðîâ, íàïðèìåð, VT1, VT2 ìîñòîâîãî èíâåðòîðà (ðèñ. 69, á)
îñóùåñòâëÿåòñÿ èìïóëüñàìè äëèòåëüíîñòüþ â îäèí ïîëóïåðèîä, äëÿ
ïîëó÷åíèÿ êîòîðûõ ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà ñîâìåùåííàÿ ñõåìà
(ðèñ. 70) îñíîâíîãî ìîñòîâîãî èíâåðòîðà íà òðàíçèñòîðàõ VT1–VT4,
òðàíñôîðìàòîðå Ò1 è ïîëóìîñòîâîãî èíâåðòîðà ñ ñàìîâîçáóæäåíèåì
íà êîíäåíñàòîðàõ Ñ1, Ñ2, òðàíçèñòîðà VT1, VT2 è òðàíñôîðìàòîðå
Ò2. Êîãäà îòêðûòû òðàíçèñòîð VÒ1 ñèãíàëîì áàçîâîé îáìîòêè Wá è
òðàíçèñòîð VT4, ñèãíàëîì ñ êîýôôèöèåíòîì çàïîëíåíèÿ γ îò ñõåìû
óïðàâëåíèÿ, ïðîèñõîäèò îòäà÷à ýíåðãèè â íàãðóçêó îò èñòî÷íèêà Å
÷åðåç òðàíñôîðìàòîð Ò1, à òàêæå îòäà÷à ýíåðãèè êîíäåíñàòîðà Ñ2 â
öåïü áàçû òðàíçèñòîðà VT1 ÷åðåç òðàíñôîðìàòîð Ò2 è ïîäçàðÿä
êîíäåíñàòîðà Ñ1. Âî âðåìÿ ïàóçû, êîãäà òðàíçèñòîð VT4 çàêðûò,
ïåðâè÷íàÿ îáìîòêà òðàíñôîðìàòîðà Ò1 çàêîðî÷åíà îòêðûòûì òðàí-
çèñòîðîì VT1 è äèîäîì VD1. Â äàííîì óñòðîéñòâå ìîùíîñòü öåïè
óïðàâëåíèÿ òðàíçèñòîðàìè VT3, VT4 ìîæåò áûòü óìåíüøåíà â äâà
ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñî ñõåìàìè ñ íåçàâèñèìûì óïðàâëåíèåì.




104


               ÁÈÁËÈÎÃÐÀÔÈ×ÅÑÊÈÉ ÑÏÈÑÎÊ
   1. Ýëåêòðîòåõíè÷åñêèé ñïðàâî÷íèê. Èñïîëüçîâàíèå ýëåêòðè÷åñ-
êîé ýíåðãèè/ Ïîä îáù. ðåä. È. Í. Îðëîâà. Ò. 3. Êí. 2. Ì.: Ýíåðãî-
àòîìèçäàò, 1988. 616 ñ.
   2. Êðàóñ Ë. À. Ïðîåêòèðîâàíèå ñòàáèëèçèðîâàííûõ èñòî÷íèêîâ
ýëåêòðîïèòàíèÿ ðàäèîýëåêòðîííîé àïïàðàòóðû. Ì.: Ýíåðãèÿ, 1980.
288 ñ.
   3. Áåëîïîëüñêèé È. È. Ïðîåêòèðîâàíèå èñòî÷íèêîâ ýëåêòðîïè-
òàíèÿ ðàäèîàïïàðàòóðû. Ì.: Ýíåðãèÿ, 1967. 304 ñ.
   4. Ôèøåð Äæ. Ý., Òåòëàíä Õ. Á. Ýëåêòðîíèêà – îò òåîðèè ê
ïðàêòèêå: Ïåð ñ àíãë. Ì.: Ýíåðãèÿ, 1980. 400 ñ.
   5. ÃÎÑÒ 23875-88. Êà÷åñòâî ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè.
   6. Áàñ À. À., Ìèëîâçîðîâ Â. Ï., Ìóñîëèí À. Ê. Èñòî÷íèêè âòîðè÷-
íîãî ýëåêòðîïèòàíèÿ ñ áåñòðàíñôîðìàòîðíûì âõîäîì. Ì.: Ðàäèî è
ñâÿçü, 1987. 160 ñ.




                                                              105


                                   Îãëàâëåíèå

1. ÎÑÍÎÂÍÛÅ ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈß È ÒÈÏÎÂÛÅ ÑÒÐÓÊÒÓÐÍÛÅ
   ÑÕÅÌÛ ÂÒÎÐÈ×ÍÛÕ ÈÑÒÎ×ÍÈÊΠÏÈÒÀÍÈß ..........                                   3
   1.1. Êëàññèôèêàöèÿ ÂÈÏ .................................................        3
   1.2. Òåðìèíû è îïðåäåëåíèÿ .............................................        4
   1.3. Òèïîâûå ñòðóêòóðû ÂÈÏ ............................................         6
2. ÎÁÙÈÅ ÂÎÏÐÎÑÛ ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈß ÂÈÏ ................. 11
   2.1. Òåõíè÷åñêîå çàäàíèå íà ðàçðàáîòêó ÂÈÏ ..................... 11
   2.2. Âëèÿíèå ïàðàìåòðîâ íàïðÿæåíèÿ ïèòàþùåé ñåòè íà
        ïàðàìåòðû ÂÈÏ ........................................................ 12
   2.3. Âëèÿíèå èçìåíåíèÿ òîêà íàãðóçêè íà ïàðàìåòðû ÂÈÏ .. 13
   2.4. Ó÷åò âëèÿíèÿ òåìïåðàòóðû îêðóæàþùåé ñðåäû ïðè
        ïðîåêòèðîâàíèè ÂÈÏ ................................................. 14
   2.5. Ýëåìåíòíàÿ áàçà ÂÈÏ ................................................ 14
3. ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈÅ ÂÛÏÐßÌÈÒÅËÅÉ .......................... 19
   3.1. Ñåòåâûå âûïðÿìèòåëè äëÿ ÂÈÏ
        ñ áåñòðàíôîðìàòîðíûì âõîäîì .................................... 19
   3.2. Ðàñ÷åò âûïðÿìèòåëåé ñ ñåòåâûì òðàíñôîðìàòîðîì ........ 24
   3.3. Ðàñ÷åò ñãëàæèâàþùèõ ôèëüòðîâ ................................. 28
   3.4. Ïåðåíàïðÿæåíèÿ â ñõåìàõ ÂÈÏ .................................. 33
   3.5. Äèíàìè÷åñêèå ñâîéñòâà óïðàâëÿåìîãî âûïðÿìèòåëÿ ...... 35
4. ÇÀÙÈÒÀ ÂÈÏ ÎÒ ÑÂÅÐÕÒÎÊÎÂ È
   ÏÅÐÅÍÀÏÐßÆÅÍÈÉ ..................................................... 36
   4.1. Ýëåìåíòû ñèñòåì çàùèòû îò ñâåðõòîêîâ ....................... 36
   4.2. Ñîãëàñîâàíèå çàùèòíûõ ýëåìåíòîâ .............................. 37
   4.3. Àâòîìàòè÷åñêèå âûêëþ÷àòåëè (ÀÂ) ............................. 42
   4.4. Ñõåìû áåñêîíòàêòíîé çàùèòû âûïðÿìèòåëåé ............... 42
   4.5. Çàùèòà öåïåé ïîñòîÿííîãî òîêà ñ ïîìîùüþ
        êîðîòêîçàìûêàòåëÿ .................................................... 43
   4.6. Çàùèòà âåíòèëåé îò ïåðåíàïðÿæåíèÿ .......................... 44
   4.7. Ñòàòè÷åñêèé âûêëþ÷àòåëü ïîñòîÿííîãî òîêà ................ 45
   4.8. Óñòðîéñòâî çàùèòû ÂÈÏ îò ïðåâûøåíèÿ è óìåíüøåíèÿ
        íàïðÿæåíèÿ .............................................................. 45
5. ÏÎÌÅÕÈ ....................................................................... 47
   5.1. Ïóòè ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïîìåõ ...................................... 47
   5.2. Ñïîñîáû óìåíüøåíèÿ âëèÿíèÿ ïîìåõ ........................... 49
6. ÑÒÀÁÈËÈÇÀÒÎÐÛ ......................................................... 52
   6.1. Ïàðàìåòðè÷åñêèé ñòàáèëèçàòîð íàïðÿæåíèÿ ................ 52
   6.2. Êîìïåíñàöèîííûå ñòàáèëèçàòîðû ñ ðåãóëèðóþùèì
        ýëåìåíòîì íåïðåðûâíîãî äåéñòâèÿ ............................... 54

106


   6.3. Ñõåìà êîìïåíñàöèîííîãî ñòàáèëèçàòîðà ñ îïåðàöèîííûì
        óñèëèòåëåì ...............................................................      59
   6.4. Îãðàíè÷åíèå âûõîäíîãî òîêà ......................................               60
   6.5. Ñòàáèëèçàöèÿ ñèììåòðè÷íûõ íàïðÿæåíèé îòíîñèòåëüíî
        çåìëè .......................................................................   61
   6.6. Ïîëó÷åíèå ñèììåòðè÷íûõ ñòàáèëèçèðîâàííûõ íàïðÿæå-
        íèé èç îäíîãî, èçîëèðîâàííîãî îò îáùåé òî÷êè âûõîä-
        íîãî íàïðÿæåíèÿ .......................................................         62
   6.7. Îêîíå÷íûé êàñêàä ñòàáèëèçàòîðà ñ áîëüøîé âûõîäíîé
        ìîùíîñòüþ ...............................................................       63
   6.8. Ñõåìà ïîäàâëåíèÿ ïåðåìåííîé ñîñòàâëÿþùåé âûïðÿì-
        ëåííîãî íàïðÿæåíèÿ ..................................................           65
   6.9. Ñòàáèëèçàòîðû, âûïîëíåííûå íà èíòåãðàëüíûõ
        ìèêðîñõåìàõ .............................................................       65
 6.10. Òðàíçèñòîðíûé êîìïåíñàöèîííûé ñòàáèëèçàòîð ñ
        ïàðàëëåëüíûì ðåãóëèðóþùèì ýëåìåíòîì .....................                       69
7. ÒÐÀÍÇÈÑÒÎÐÍÛÅ ÑÒÀÁÈËÈÇÀÒÎÐÛ Ñ ÈÌÏÓËÜÑÍÛÌ
   ÐÅÃÓËÈÐÎÂÀÍÈÅÌ ......................................................                 75
   7.1. Ìåòîäèêà ðàñ÷åòà ÈÑò (ñ ïðèìåðîì ðàñ÷åòà) ................                       81
   7.2. Ïàðàëëåëüíîå âêëþ÷åíèå òðàíçèñòîðîâ ........................                     89
   7.3. Âûáîð ñèëîâûõ òðàíçèñòîðîâ è äèîäîâ ........................                     90
   7.4. Òåïëîâîé ðàñ÷åò ........................................................         90
8. ÒÐÀÍÑÔÎÐÌÀÒÎÐÍÛÅ ÊÎÍÂÅÐÒÎÐÛ ..........................                                95
   8.1. Îäíîòàêòíûå êîíâåðòîðû ...........................................               95
   8.2. Ðåãóëèðóåìûå äâóõòàêòíûå êîíâåðòîðû .......................                      99
Áèáëèîãðàôè÷åñêèé ñïèñîê ...................................................            105




                                                                                        107


                                  Ó÷åáíîå èçäàíèå



                    Ìàðòûíîâ Àëåêñàíäð Àëåêñàíäðîâè÷




                    ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈÅ ÂÒÎÐÈ×ÍÛÕ
                       ÈÑÒÎ×ÍÈÊΠÏÈÒÀÍÈß
                     Ïðîåêòèðîâàíèå ÂÈÏ ñ âûõîäîì
                          íà ïîñòîÿííîì òîêå

                                  Ó÷åáíîå ïîñîáèå




                           Ðåäàêòîð À. Â. Ñåìåí÷óê
                      Êîìïüþòåðíàÿ âåðñòêà À. Í. Êîëåøêî


Ëèöåíçèÿ ËÐ ¹020341 îò 07. 05. 97. Ñäàíî â íàáîð 10. 04. 00. Ïîäïèñàíî ê ïå÷àòè 10. 04. 00.
Ôîðìàò 60×84 1/16. Áóìàãà òèï. ¹3. Ïå÷àòü îôñåòíàÿ. Óñë. ïå÷. ë. 6,04. Óñë. êð. -îòò. 6,16.
Ó÷. -èçä. ë. 6,5. Òèðàæ 125 ýêç. Çàêàç ¹


                               Ðåäàêöèîííî-èçäàòåëüñêèé îòäåë
                         Ñåêòîð êîìïüþòåðíî-èçäàòåëüñêèõ òåõíîëîãèé
                                Îòäåë îïåðàòèâíîé ïîëèãðàôèè
                                          ÑÏáÃÓÀÏ
                          190000, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, óë. Á. Ìîðñêàÿ, 67



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика