1. Техническое задание. Вид нагрузки дид-2

Чувствительность 5 мВ

Входное сопротивление 3 кОм

Входной сигнал =

Напряжение питания 24±10% В

Диапазон рабочих температур -20…+60 С

Основные характеристики двигателя дид-2.

Напряжение на обмотке управления 30 В

Потребляемая мощность обмотки управления 5 Вт

Ток в обмотке управления 0,23 А

Частота цепи 400 Гц

Примечания:

1. Фазовый сдвиг, вносимый усилителем, не должен превышать 15 градусов.

2. Нестабильность коэффициента усиления, вызванная технологическим разбросом параметров транзисторов, не должна превышать 20%.

3. При мощности нагрузки более 5 Вт выходное сопротивление усилителя должно составлять не более 20% от сопротивления нагрузки.

2.Согласование обмотки управления двухфазного асинхронного двигателя с усилителем.

Обмотка управления (ОУ) асинхронного двигателя представляет собой активно-индуктивную нагрузку для оконечного каскада усилителя. С целью уменьшения мощности потребляемой ОУ, а также для улучшения условий пуска, индуктивная составляющая сопротивления обычно компенсируется включением конденсатора параллельно ОУ.

Активная составляющая сопротивления ОУ при заторможенном роторе равна:

, где

U_у - напряжение управления двигателя,

P_у - активная составляющая мощности, потребляемая ОУ при пуске, тогда

Ом).

Индуктивная составляющая сопротивления ОУ равна:

, где

U_у - напряжение управления двигателя,

I_у - полный ток, протекающий по ОУ в во время пуска,

f - рабочая частота, тогда

Ом,

Величина компенсирующего конденсатора, по условию параллельного резонанса, равна:

мкФ.

Принимаем танталовый оксидно-полупроводниковый конденсатор К53-70 2,2 мкФ±10%.

3.Расчет оконечного каскада.

Оконечный каскад, нагруженный на обмотку управления двигателя, обычно выполняют двухтактным. В основу расчета оконечного каскада положено требование обеспечения заданной мощности в нагрузке, поэтому одним из основных параметров оконечного каскада является коэффициент усиления по мощности, потребляемой обмоткой управления.

Тип оконечного каскада выбирается по мощности, потребляемой обмоткой управления P_у. У маломощных приборных систем, имеющих, как правило, небольшой и постоянный момент сопротивления, в целях упрощения схемы управления допускается некоторое снижение жесткости механических характеристик.

Для управления маломощным двигателем типа ДИД-2 используем схему, приведенную на рисунке 1. Для согласования оконечного каскада и нагрузки по напряжению используется трансформатор. Необходимость его наличия определяется максимальной амплитудой выходного напряжения, развиваемой оконечным каскадом.

, где

- напряжение источника питания,

- минимально-допустимое напряжение на транзисторе

- падение напряжения на транзисторе в режиме насыщения,

- падение напряжения на эмиттерном резисторе R_Э.

Пусть (В), U _Э = 1 В.

Тогда

При выполнении условия оконечный каскад подключают без согласовывающего трансформатора.

Таким образом, для согласования с нагрузкой необходим трансформатор.

Рис. 1.

Коэффициент трансформации этого трансформатора должен лежать в пределах:

w ₁ - число витков в половине первичной обмотки

w₂ –число витков вторичной обмотки

η-0,75…0,85 к.п.д. трансформатора

Выбираем трансформатор ТОТ170 с коэффициентом трансформации .

Выбор транзисторов оконечного каскада.

Выбор транзисторов осуществим по трем параметрам:

1. Максимальная амплитуда напряжения между коллектором и эмиттером:

U _{КЭ макс}=2Е_К=2*(24+10%)=52.8(В);

2) Максимальная амплитуда коллекторного тока:

Приведенное сопротивление нагрузки при трансформаторной связи с ОУ:

3) Максимальная средняя мощность, рассеиваемая в коллекторном переходе каждого транзистора (при амплитуде коллекторного тока ):

, где мощность в приведенной нагрузке

По полученным значениям U_{КЭ макс}, I_{К макс}, P_К, а также диапазону рабочих температур выберем транзистор, параметры которого удовлетворяют условиям:

P_Кдоп>P_K, I_Кдоп>I_Кmax, U_Кдоп>U_Kэmax.

Выберем транзистор на основе кремниевых соединений с n-p-n переходом KТ819Б.

Предельные эксплуатационные данные транзистора KТ819Б.

U _КЭ=50 В,

I _К=10 А,

P_K (без радиатора при T<298K )= 1,5 Вт,

Т _{перехода}=423 К=150 С.

Р асчёт теплового режима транзистора.

По паспортным данным определяем, что максимально допустимая мощность рассеивания при температуре корпуса 333К равна 10 Вт, следовательно, радиатор не нужен.

Резисторы эмиттерных цепей выбираются из соотношения

, где

Рис 2. Зависимость максимально допустимой мощности рассеивания коллектора от температуры корпуса

- максимальная крутизна транзисторов в партии,

=1,05…1,15 - допустимый разбаланс коллекторных токов транзисторов V6 и V7.

- технологический разброс коллекторных токов выходных транзисторов KТ819Б.

_min=20, _max=60 _СР=40, h_11.Э=16 Ом, =1,1.

Тогда:

Примем R_э =R₁₄ = R₁₅ = 5,1 Ом.