2. Стабилизатор напряжения с транзисторным регулятором в цепи переменного тока.
рис. 1
РЭ - регулирующий элемент; Тр - силовой трансформатор; В - выпрямитель; Ф - фильтр; ВН - выпрямитель низковольтный; ОИ - опорный источник; УПТ - усилитель постоянного тока; Д - делитель выходного напряжения.
(Описание к выбору структурной схемы)
На рис.1 показана простейшая структурная схема стабилизатора, которая позволяет стабилизировать любые напряжения переменного и постоянного тока. Напряжение сети Uc через регулирующий элемент через понижающий элемент подаётся на силовой трансформатор. Напряжение вторичной обмотки трансформатора преобразуется фильтром и подаётся на нагрузку. Для поддержания выходного напряжения с заданной точностью, между выходов стабилизатора и регулирующим транзистором принимается обратная связь. Характерной особенностью работы транзисторных регуляторов в цепях переменного тока является независимость величины напряжения, приложенного к регулятору , от величины выходного напряжения. Действительно напряжение на регулирующем напряжении ,включенного в цепь переменного тока с учетом падения напряжения на обмотки трансформатора не превышает амплитудного значения напряжения сети. Это является основным преимуществом схем подобного типа.
По заданному значению Uo=Uвых выбираем предварительно число каскадов умножения k.
3.Расчет высоковольтного стабилизатора напряжения на 24 кВ при токе нагрузке 3 мА.
Расчет стабилизатора ведется в следующей последовательности:
Для обеспечения исходных данных выбираем однофазную схему стабилизатора с транзисторным регулятором в цепи переменного тока по схеме рис.2. Для гальванической развязки выходного напряжение от напряжения сети в схеме используется разделительный трансформатор. Схема стабилизатора изображена в приложение на рис. Принципиальная схема.
4.Расчет усилительного каскада. Расчёт выпрямителя и сглаживающего фильтра.
Для
получения заданного напряжения на
выходе высоковольтного выпрямителя
применим симметричную схему многократного
умножения, состоящую из двух несимметричных
схем умножения, рассчитанных каждая на
половину заданного напряжения, т.е. на
12 кВ.
Так как в данной схеме количество
конденсаторов равно 8, то принимаем
U2mp2=2,5
кВ, откуда число каскадов умножения по
формуле
,
(где n = 2k – число конденсаторов (вентилей) в схеме) равно
k= (при В=1)
По
формуле
,
находим коэффициент
kr= = 750
.
Ток делителя равен
,
=+ = 4 мА
Величину
сопротивления трансформатора, при
определим по формуле
= 7508,7 кОм
где s – число стержней трансформатора, несущих обмотки (для однофазной схемы s = 1).
Задаваясь предварительно В = 1, находим величину обратного напряжения,
приложенного к вентилям
8,4кВ
Выберем в качестве вентилей диоды типа Д1008 с параметрами Uобр = 10кВ > 8,4кВ,
Iов = 50мА >4мА. Из справочных данных Uпр = U0в= 2 В. Сопротивление вентилей
=1кОм
Далее определяем сопротивление фазы
r = =8,79,2 кОм
Находим параметр А
= = 0,09
По кривым зависимости B = f(A), D = f(A), F = f(A), H = f(A) (см. приложение) находим значения параметров
В = 0,7; D = 2,4; F =7,5; H =19 (при m = 2).
Действующие
значения напряжения и тока вторичной
обмотки трансформатора соответственно
по формулам
и
, =1,4мА
Далее находим максимальное значение тока вентилей
Iв макс=I0F=410-37,5=30мА
Определим величину пульсации при коэффициенте пульсации q2=10-5
откуда
Для получения заданных пульсаций включаем после выпрямителя дополнительный RC-фильтр:
Rф =R12= 0,25 · Rн =2МОм, где = 8 МОм
при A = 0,09, H = 19
,
Kп
= 10-4
=0,21
мкФ
Посчитаем коэффициент сглаживания фильтра q== = 333,5
Где коэффициент пульсации для однофазного выпрямителя.
Выбираем конденсатор марки К41-1: С12=0,25мкФ и резистор R12: ОМЛТ-0,25