Задание
студенту гр.30 Е Пастерчук Н. М.
на курсовую работу по теме:
«Анализ электротехнических устройств и узлов электронных схем»
Изучить принцип действия основных схем выпрямления. Рассчитать выпрямитель для питания электронной схемы при неизменной нагрузке.
Изучить принцип действия параметрического стабилизатора. Выбрать стабилитрон и рассчитать параметры схемы параметрического стабилизатора постоянного напряжения.
Изучить конструкцию, принцип действия трансформаторов. Определить параметры схемы замещения силового двухобмоточного трехфазного трансформатора, коэффициент трансформации, абсолютное значение тока холостого хода, значение тока короткого замыкания первичной обмотки при коротком замыкании вторичной обмотки, действующие значения тока первичной и вторичной обмоток, при которых КПД трансформатора будет иметь максимальное значение, определить максимальное значение КПД трансформатора. Выполнить необходимые построения.
Изучить конструкцию, принцип действия асинхронного двигателя. Определить число пар полюсов обмотки статора и частоту вращения магнитного поля, рассчитать и построить характеристику электромагнитного момента и механическую характеристику для двигательного режима асинхронной машины, а также максимальный и пусковой момент асинхронного двигателя и частоту вращения ротора при заданном моменте сопротивления на валу двигателя. Выполнить необходимые построения.
Исходные данные в курсовой работе приняты по варианту 44.
Реферат
УДК 621.3 (075.8)
Курсовая работа содержит 32 страницы, 15 рисунков, 7 таблиц, 3 источника.
Диод, схема выпрямления, биполярный транзистор, мультивибратор, трансформатор, схема замещения, характеристики трансформатора, асинхронный двигатель, механическая характеристика, характеристика электромагнитного момента.
Объектом исследования и изучения являются схемы выпрямления, стабилизатор напряжения, силовой трехфазный двухобмоточный трансформатор, асинхронный двигатель.
Цель работы – изучение назначения и принципа действия основных узлов электронных схем, назначения, конструкции и принципа действия трансформатора и асинхронного двигателя.
Методы исследования – аналитические и графические.
В курсовой работе был выполнен расчет выпрямителя для питания электронной схемы при неизменной нагрузке, выбран стабилитрон, определено сопротивление балластного резистора и рассчитано допустимое значение входного и стабилизированного напряжения, определены параметры схемы замещения силового двухобмоточного трехфазного трансформатора, коэффициент трансформации, абсолютное значение тока холостого хода и тока короткого замыкания, действующие значения тока первичной и вторичной обмоток, при которых КПД трансформатора будет иметь максимальное значение, а также определены число пар полюсов обмотки статора и частоту вращения магнитного поля асинхронного двигателя, рассчитаны и построены характеристика электромагнитного момента и механическая характеристика для двигательного режима асинхронной машины.
Содержание
Введение…………………………………………………………………………………...5
1 Расчет выпрямителя для питания электронных схем….……………………………..6
1.1 Выбор схемы выпрямления……………………………..…………………………….8
1.2 Выбор и расчет сглаживающего фильтра……………………………..……………8
1.3 Расчет параметров схемы выпрямления и трансформатора………………………9
1.4 Выбор типа диода……………………………..……………………………..……..10
1.5 Принципиальная схема выпрямителя………..……………………………..……..11
2 Расчет параметров стабилизатора напряжения ………..…………………………..12
2.1 Выбор стабилитрона……………………………………….………………….……..13
2.2 Определение сопротивления балластного резистора……………………….……13
2.3 Расчет допустимого изменения входного и стабилизированного напряжения…14
3 Анализ силового трансформатора…………..………………………………....….…15
3.1 Расчет параметров схемы замещения трансформатора…………………..……..16
3.2 Расчет коэффициента трансформации, токов и максимального значение КПД…19
3.3 Построение характеристик трансформатора……………………………..….……22
4. Анализ трехфазного асинхронного двигателя ....………..……………….……......24
Заключение……………………………………………………………………………..31
Библиографический список……………………………………………………………32
ВВЕДЕНИЕ
Электротехника – отрасль науки и техники о практическом использовании электрических и магнитных явлений. В основе принципа действия всех существующих электротехнических и электронных устройств лежат известные физические законы: Максвелла, Фарадея, Ампера, Джоуля – Ленца и др.
Регулируемыми выпрямителями называются преобразовательные устройства, совмещающие функцию выпрямления переменного напряжения с регулированием (или стабилизацией) напряжения на нагрузке. Обычно в промышленной аппаратуре применяются трехфазные выпрямители двух типов – трехфазный выпрямитель и выпрямитель Ларионова.
Стабилизатор напряжения — преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при значительно больших колебаниях входного напряжения и сопротивления нагрузки. По типу выходного напряжения стабилизаторы делятся на стабилизаторы постоянного тока и переменного тока.
Трансформатор - статическое электромагнитное устройство, предназначенное чаще всего для преобразования одного переменного напряжения в другое напряжение той же частоты. Силовой трансформатор – устройство для понижения или повышения напряжения питающей сети и гальванической развязки сети с аппаратурой.
Асинхронный двигатель - это машина, в которой при работе возбуждается вращающееся магнитное поле, но ротор вращается асинхронно, т.е. с угловой скоростью, отличной от угловой скорости поля. Она была изобретена в 1888г М.О. Доливо-Добровольским. Широкое применение асинхронных двигателей объясняется их достоинствами по сравнению с другими двигателями: высокая надёжность, возможность работы непосредственно от сети переменного тока, простота обслуживания. Основные недостатки асинхронного двигателя — ограниченный диапазон регулирования частоты вращения и значительное потребление реактивной мощности в режиме малых нагрузок. Создание регулируемых статических полупроводниковых преобразователей частоты существенно расширяет область применения асинхронного двигателя в автоматических регулируемых электроприводах.
Расчет выпрямителя для питания электронных схем
Преобразовательные устройства осуществляют преобразование напряжения и тока источника энергии в напряжение и ток, необходимые приемнику энергии. Преобразовательные устройства широко применяются в электроприводе, устройствах электросварки, электротермии, системе тяги поездов, радиоэлектронике и т.д. Выпрямительные устройства служат для преобразования переменных напряжений и токов в постоянные. Обратное преобразование реализуют инверторы, а изменение значений постоянного напряжения и частоты синусоидального тока – преобразователи напряжения и частоты.
В состав выпрямителя (рис. 1.1) входят: силовой трансформатор, вентильный блок, сглаживающий фильтр и стабилизатор напряжения, а также устройства управления и защиты. В некоторых случаях отдельные элементы в структуре выпрямителя могут отсутствовать. Например, в неуправляемых выпрямителях, построенных на диодах, нет устройств управления. Могут отсутствовать сглаживающий фильтр и стабилизатор напряжения, если не предъявляются определенные требования по качеству выпрямленного напряжения.
Рисунок 1.1 - Структурная схема выпрямителя для питания электронных схем
Преобразовательный трансформатор предназначен для согласования цепи источника и потребителя по напряжению.
Схема выпрямления преобразует переменное напряжение U2 в выпрямленное ud. Выпрямленное напряжение содержит постоянную составляющую Ud и переменную составляющую ud~, величина которой зависит от схемы выпрямления. Количественно значение переменной составляющей выпрямленного напряжения оценивают с использованием коэффициента пульсации, представляющим отношение амплитуды переменной составляющей к среднему значению выпрямленного напряжения:
(1.1)
В курсовой работе будет рассмотрена трехфазная мостовая схема выпрямления (рис. 1.2). Выпрямитель состоит из трехфазного двухобмоточного трансформатора, вторичные обмотки которого соединяются в «звезду» или «треугольник», и двух групп диодов: анодной и катодной, каждая из которых имеет по три диода. Диоды анодной и катодной групп образуют трехфазный мост. Положительным полюсом является общая точка катодной, а отрицательным полюсом – анодной групп диодов.
Рисунок 1.2 - Трехфазная мостовая схема выпрямления
Сглаживающий фильтр выпрямителя предназначен для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения. Основным показателем работы фильтра является коэффициент сглаживания, представляющий отношение коэффициентов пульсации на входе и выходе фильтра соответственно:
(1.2)
Существует большое количество схем фильтров, выбор и применение которых зависит от схемы выпрямления, необходимого коэффициента сглаживания, мощности нагрузки, стоимости элементов фильтра и др. В курсовой работе используем индуктивный фильтр (рис. 1.3).
Рисунок 1.3 - Схема L-фильтра
В соответствии с вариантом 44 дано: Uс = 3х220 В; fс = 50 Гц; Udн = 9 В; Idн = 0,65 А; kп.вых = 0,035.
Номинальная мощность нагрузочного устройства, Вт:
(1.3)
Номинальное сопротивление нагрузки выпрямителя, Ом:
(1.4)
