2 Розрахунковий розділ проекту

2.1 Електричний розрахунок випрямлювача.\1\

2.1. І Мета розрахунку:

1. Вибір схеми випрямлювана ;

2. Знаходження основних параметрів вентилів;

3. Вибір із довідника відповідних елементів;

4. Отримання вихідних даних для розрахунку трансформатора. 2.1.2

5. Данні для розрахунку:

1. Напруга и₀= 14В;

2. Струм І₀=0,6А.

Рис 1 - Схема випрямляча

2.1.3Розрахунок

1. Розраховуємо корисну потужність в навантаженні схеми випрямлювала по формулі:

Р₀ = U₀хІ₀,Вт

Р₀ =14x0.6 = 8,4Вт (1)

1. Розраховуємо опір навантаження по формулі

2. : Ом (2)

=23Oм

3. Розраховуємо опір фази випрямлювала по формулі

R=0.06xR_H,Ом (3)

R = 0.06x23 = 1.38 Ом

2.1.3.4 Розраховуємо значення напруги вторинної обмотки трансформатора по формулі:

U₂ =0.95 хU₀,В (4)

U₂ =0.95x14B = 13.35B

2.1.3.5 Розраховуємо значення струму вторинної обмотки трансформатора за формулою:

I₂ =1.6 хІ₀,А (5)

І₂ =1.6x0.6 = 0.96 А

2.1.3.6 Визначаємо амплітуду оберненої напруги вентиля за формулою:

U_м.обер=1,4xU₂=B

7. Розраховуємо амплітуду прямого струму вентиля за формулою:

I_м.n=3,5 x I₀,A

I_м.n= 3,5 x 0.6 = 1.2 A

7. По знайденим значенням І_м і U_м.обер вибираємо із довідника тип діоду КД503Б

8. Розраховуємо ємність конденсатора:

C

Де - коефіцієнт пульсації; Кп = 2.2

C = 80мкФ

вибираємо із довідника конденсатор типу К50- 35 100мкФх65В.

4. Висновки:

1. Слід обрати мостову схему випрямлювана з ємнісним фільтром: Схема зображена на малюнку 1:

2. Розрахували амплітуду оберненої напруги (U_м.обер ⁼18,62В) і амплітуду прямого струму (І_М-П=1,2А) діодного моста.

3. Отримали вихідні данні для розрахунку трансформатора U2⁼13≈14В і I₂=0,6А.

2.2 Конструктивний розрахунок печатної плати. \2\

1. Задача розрахунку.

1. Зробити розрахунок розмірів печатної плати.

2. Визначити лінійні розміри елементів на печатній платі.

3. Визначити мінімальну відстань між елементами провідникового малюнку.

4. Визначити мінімальну відстань між елементами провідникового малюнку необхідну для прокладки двох провідників.

5. Зробити розрахунок електричних параметрів печатної плати.

6. Розробити креслення печатної плати і печатного вузла.

2.2.2 Вихідні данні:

1. Схема електрична принципова. ПЕЗ.

2. Графічне зображення елементів зображено на рисунку 2.

3. Таблиця основних розмірів елементів.

Таблиця №1 – Основні розміри елементів

Графічне позначення	Тип елемента	Розміри, мм.
		L	Н	R	d
С1 ,С2,С4,С6,С7,С 10	Конденсатор К10 - 17	10,5	4,6	-	0,6
С5,С8,С9	Конденсатор К50 - 35	-	-	3,5	0,6
СЗ	Конденсатор КТ4	8,5	5	-	0,7
R1..R34	Резистор С2 - 23	6	2	-	0,6
VD1...VD4	Діоди КД503Б	8	3	-	0,4
VT4,VT5	Транзистор КТ3102Б,	-	-	2,95	0,5
VT1	Транзистор КП305Е	-	-	2,95	0,5
YT2..VT3	Транзистор КТ3107А	5,2	4,2	-	0,5
DA1	Стабілізатор КР1157ЕН5А	7,8	2,8	-	0,6
DA2	Стабілізатор КР142ЕН5А	11	4,8	-	0,7
DA3	Мікросхема КР1171СП42	7	2	-	0,5
DD1	Мікросхема КР1678ВЕ1	22	7,32	-	0,5
DD2	Мікросхема К176ИД2	19,46	7	-	0,4
DD3	Мікросхема К555ИД10	19,46	7	-	0,4
VT6,VT7	Транзисторна збірка КТС622А	15	6	-	0,3
ZQ	Кварцовий стабілізатор	5	3,2	-	0,5

2.2.3 Розрахунок.

1. Розрахунок габаритних розмірів друкованої плати

1. Розрахунок габаритних розмірів високочастотної частини.

1. Визначаємо площу, яку займають резистори за формулою :

Sr, = HxL (9)

Де, S - площа займана одним елементом ,мм ;

Н - ширина корпуса, мм;

L - довжина корпуса, мм;

Sri— Sr2⁼ S_R3= Sr4= Sr5=...= Sri4=2 * 6 = 12 (mm ²).

Тоді, визначимо площу яку займають усі резистори ВЧ частини за формулою:

£S_r = Sri * п (10)

Де, £S_r - загальна площа займана резистори на платі, мм^2;

S_{r -} площі, які займають на платі окремі резистори, мм^2;

n - кількість однакових резисторів у схемі.

£S_r = 12* 14= 168 (мм²).

2)Визначаємо площу, яку займають конденсатори за формулою (9):

S_Ci= 10,5 * 4 = 42(мм²). '

3)Визначаємо площу, яку займають транзистори типу КТ3102Б і КП305Е за формулою:

Де, R - радіус корпуса транзистора , мм;

SvTl = 2.95² x 3.14 = 27.3(мм²).

SvTl = SvT4.

S_VT = ПR² (11)

.

Отже:

∑S _vtl.4 S_vtl+ S_vt4.

∑S _vtl.4 = 27,3*2= 54,6(mm²).

Визначаємо площу зайняту транзистором типу КТЗ107А за формулою (9): S_VT2= S_VT3= 5,2*4,2=21,84(мм²).

∑S_vt2,3= S_vt2*2= 21,84*2= 43,68 (мм²).

Тепер визначаємо загальну площу на платі, зайняту транзисторами:

∑S _vt = ∑S _vtl.4 + ∑S _vt2,3

∑S _vt = 54,6 + 43,68= 98,28(мм²).

3)Визначаємо площу, яку займають діоди за формулою (9):

S_vd = 3*8 = 24 (мм²).

Тоді, визначимо площу займану усіма діодами на платі за формулою:

∑S_vd=Svd*n (12)

Де, n - кількість однакових діодів у схемі.

∑S_vd= 24*4 = 96(мм²).

4) Визначаємо загальну площу, яку займають елементи ВЧ частини за формулою:

∑Seл. = ∑S_R + S_c + ∑S_VT + ∑S_vd (13)

∑Seл = 168 + 41,6 + 98,28 + 96 = 404 (mm²).

5) Визначаємо загальну площу, яку займають елементи ВЧ частини, з урахуванням коефіцієнту заповнення за формулою:

∑_{Sпп =} ∑_Seл/ q (14)

Де, q - коефіцієнт заповнення, q = 0,4.

∑_SBЧ = 404/0,4 = 1050 (мм²).

2.2.3.1.2 Розрахунок габаритних розмірів низькочастотної частини

1. Визначаємо площу, яку займають резистори за формулою (9):

Sr₁₅⁼ S_R16 ⁼Sr₁₇ =. . .=Sr₃₄=2 *6=12 (MM').

Тоді, визначимо площу яку займають усі резистори НЧ частини за формулою:

∑S_R = Sr₁* n

(15)

Де, ∑S_R - загальна площа займана резистори на платі, мм² ;

S_R – площі, які займають на платі окремі резистори, мм²;

n - кількість однакових резисторів у схемі.

∑S_R = 12 * 22 = 264 (мм²).

2. Визначаємо площу, яку займають конденсатори за формулою (9):

S_C2= 10,5* 4 = 42 (мм²).

S_c2 ⁼ Sc₄ ⁼ Sc₆ ⁼ Sc₇ ⁼ Sc₁₀.

Тоді, визначимо площу займану усіма конденсаторами типу К10-17 на платі НЧ частини за формулою :

∑S_c2,4,6,7,10 ⁼ Sc₂ ^* n (16)

«2

Де, ∑Sc - загальна площа займана конденсаторами даного типу на платі, мм²

Sc — площі, які займають на платі окремі конденсатори, мм ,

∑Sc = 42 * 5 =210 (мм²).

Площа зайнята конденсатором КМ4:

S_C3 = 8,5*5 =42,5 (мм²).

Площа зайнята конденсаторами типу К50-35 визначається за формулою:

Sс - ПR² (17)

Де, R - радіус корпусу конденсатора, мм;

S_С = 3,14*3,5² = 38,5(мм²).

Тоді, визначимо площу займану усіма конденсаторами типу К50-35 на платі за формулою :

∑Sc = ∑Sc₅ * n (18)

Де, ∑Sc - загальна площа займана конденсаторами К50-35 на платі, мм²;

Sc - площі, які займають на платі окремі конденсатори, мм²;

n— кількість однакових конденсаторів у схемі.

∑Sc = 38,5 * 3= 115,5(мм²).

Звідси визначимо площу займану усіма конденсаторами на платі за формулою:

∑Sc = ∑Sc₂ +Sc₃ + ∑Sc₅ (19)

∑Sc = 210 + 42,5+115,5= 368 (мм²).

3) Визначаємо площу, яку займають транзистори типу КТЗ102Б формулою (11):

S_{vt 5}⁼ 2,95“ ^х 3,14 = 27,3 (мм²).

S_{vt 5}27.3 (мм²).

4) Визначаємо площу зайняту стабілізатором КР1157ЕН5А за формулою (9):

S_da1 =7,8*2,8 = 21,84 (мм²)S_da1

Площа стабілізатора КР142ЕН5А:

S_da2= 11 *4,8*3= 158,4 (мм²)

Звідси загальна площа ,зайнята стабілізаторами:

∑S_da = S_da 1 + S_da2 = 21,84+158,4 = 180,24(мм²)

5)Визначаємо площу зайняту двома транзисторними збірками за формулою:

S_{vt =} 2*L*H (18)

Де, Н - ширина корпусу збірки, мм;

L - довжина корпусу збірки, мм.

S_vt6.7 = 2 *15* 6 = 180 (ММ²)

6)Визначаємо площу зайняту мікросхемою по формулі (9):

S_DD1 = 22*7,32 = 161,04 (мм²)

S_DD2 = S_DD3 = 19,46*7 = 136,22 (мм²)

Тоді, визначимо площу займану усіма мікросхемами на платі за формулою:

S_DD = S_DD1 + S_DD2 + S_DD3 (20)

∑ S_DD = 161,04 + 136,22*2 = 433,48 (мм²)

7) Визначаємо площу зайняту мікросхемою КР1171СП42 по формулі (9):

S_DA3 = 7*2=14(мм²).

8) Визначаємо площу зайняту кварцовим резонатором за формулою (9):

S_zq = 5*3,2 = 16 (мм²)

9)Визначаємо загальну площу, яку займають елементи НЧ частини за формулою:

∑Sел. = ∑S_r + ∑S_с + S_vt5 + ∑S_DD+ S_ZQ +ZS_DA +S_DA3 +S_{vt 6.7} (21)

∑Sел.= 264 + 368 + 27,3 + 433,48+ 16 + 180,24+14+180 = 1484

(мм²)

10) Визначаємо загальну площу, яку займають елементи НЧ частини, з урахуванням коефіцієнту заповнення за формулою:

S_{пп =}∑_sел /q

Де, q - коефіцієнт заповнення,q = 0,4.

∑_8НЧ= 1484/0,4 = 3710 (мм²)

2.2.3.1.3 Визначаємо загальну площу печатної плати за формулою:

∑_Sпп=∑_SBЧ+∑_SHЧ+∑_{Sмонт.отв} +S_доп+∑_Sдкп

Де, ∑_{Sмонт.отв –} загальна площа монтажних отворів, мм² ∑_{Sмонт.отв} =28,26 мм^2;

S_{доп –} Допуск площі на розміщенні екрану ВЧ частини, мм² S_доп =346 мм^2;

∑_{Sдкп -} - Загальна площа контактних площадок для елементів, які знаходяться поза платою, мм^{2 ;}∑_Sдкп =218мм²

Е_§пп= 1050 + 3710 + 28,26 + 346 + 218 = 5352(мм²).

2.2.3.1.4Задаємося однією із сторін плати та визначаємо іншу за формулою

А = 65 (мм).

Б = Sп.п./ А (24)

Де, Б - довжина печатної плати, мм;

А - ширина печатної плати, мм;

S_П._П. - площа печатної плати.

В = 5200 / 65 = 82,3 (мм).

Обираемо уніфіковану плату розміром 65*85мм.

2.2.3.2 Визначаємо мінімальну ширину, мм, печатного провідника по постійному струму для кіл живлення і заземлення, за формулою:

B1min1=Imax/ Jдоп.^x t (25)

Де: Imax. - максимальний постійний струм, протікаючий в провідниках, А. За умовою максимальний струм складає Imax. = 350 мА = 0,35 А;

Jдоп. - допустима щільність струму в провіднику, А/мм. Згідно до таблиці 2, для комбінованого методу виготовлення печатних плат, допустима щільність струму складає Jдоп ⁼ 48 А/ мм ;

t - товщина провідника, мм. Товщина провідника дорівнює t = 0,035 мм.

Ьішіпі ⁼ 0,35/ (48 х 0,035 )= 0,2 (мм).

Таблиця 2 - Основні параметри плати

2.2.3.3 Визначаємо мінімальну ширину провідника, мм, виходячи з допустимого падіння напруги на ньому, за формулою :

b_1min2=p x I_max^{. x} L/U_доп ^x t (26)

Де, р - удільний електричний опір. Згідно таблиці 1 р = 0,0175 Ом • мм² / м;

L - довжина найдовшого провідника. L = 0,1 м;

Uдоп. - допустиме падіння напруги. U_доп. = 0,25 В.

Допустиме падіння напруги визначається з аналізу електричної схеми. Допустиме падіння напруги на провідниках не повинно бути більше 5% від напруги живлення для мікросхем. Тому U_доп = 0,25 В.

b_1min2= 0,0175 х 0,35 х 0,1 / (0,25 х 0,035) = 0,07 (мм).

2.2.3.4 Визначаємо номінальне значення діаметрів монтажних отворів сі, за формулою:

d1 = d_Е + ∆d_H.O ⁺ r (27)

Де, d_e - максимальний діаметр виводу встановлює мого ЕРЕ, d_в =0,7 мм;

∆d_H.O - нижнє максимальне відхилення від діаметру монтажного отвору, мм. Значення ∆d_H.O о для третього класу точності становить - 0,1;

r - різниця між мінімальним діаметром отвору і максимальним діаметром виводу ЕРЕ, значення різниці вибирають у межах від 0,1 до 0,4 мм. Вибираємо r= 0,1 мм.

D1 = 0,7+ 0,1 +0,1 =0,9(мм).

Мінімальний діаметр монтажних отворів:

d₂ = 0,3 + 0,1 +0,1 = 0,5(мм).

2.23.5 Розраховуємо товщину ОПП за формулою :

Н = d₂ / γ (28)

Де, d₂ - мінімальний діаметр отвору, мм;

Н - розрахункова товщина плати, мм;

γ - відношення діаметру отвору до товщини плати.

Значення γ для третього класу точності становить γ = 0,33.

Н = 0,5 / 0,33 = 1,5 (мм).вибираємо із ряду.

2.2.3.6 Розраховуємо максимальний діаметр просвітленого отвору за формулою:

d_max1 ⁼ d1 + ∆d+ (0,1...0,15) (29)

Де, ∆d - допуск на отвір,мм; ∆d = 0,05(мм), згідно третього класу точності, сіп! ах і = 0,9 + 0,05 + ОД = 1,05 (мм).

2.2.3.7 Розраховуємо мінімальний ефективний діаметр контактної площадки за формулою:

D_1min = 2 (bm + d_max1/2 + δd + δр) (30)

Де, bm - відстань від краю просвітленого отвору до краю контактної площадки,

мм;

d_max1 - максимальний діаметр просвітленого отвору, мм;

δd - допуск на розташування отворів, мм;

δр - допуск на розташування контактних площадок, мм.

Значення b_m, δd, δр беремо для третього класу точності:

D_1min = 2(0,035 + 1, 05/2 + 0,15 + 0,3) = 2,02 (мм).

2.2.3.8 Розраховуємо мінімальний діаметр контактних площадок, виготовлених комбінованим позитивним методом, за формулою :

Де, h_ф - товщина печатного провіднику(фольги), = 0,035 мм;

Dmin1= 2,02 + 1,5 * 0,035 = 2,07 (мм).

D_min1 = D_min1+ 1.5h_ф (31)

9. Розраховуємо максимальний діаметр контактної площадки за формулою:

Dmax ⁼ Dmin + 0,02 (32)

Dmax ⁼ 2,07 + 0,02 = 2,09 (мм).

9. Розраховуємо мінімальну ширину провідника на платі, виготовленій комбінованим позитивним методом, за формулою:

bmin = b1min + 1,5h_f + 0,03 (33)

Де, bmin - мінімальна ширина провідника, мм;

b_1min - мінімальна ефективна ширина провідника: b_1min = 0,2 мм;

h_ф - товщина печатного провіднику(фольги), h_ф = 0,035 мм.

Ь_min= 0,2 + 1,5*0,035 + 0,03 = 0,3 (мм).

9. Розраховуємо максимальну ширину провідника за формулою :

b_max = b_min + 0,02 (34)

b_max⁼ 0,3 + 0,02 = 0,32 (мм).

9. Мінімальна відстань між провідником та контактною площадкою розраховуємо за формулою :

S_1min = L₀ - [(D_max/ 2 + δр) + (b_max/ 2 + δL)] (35)

де, S_1min - мінімальна відстань між провідником та контактною площадкою,

мм;

L₀— відстань між центрами даних елементів, L₀=2,29 мм;

δL - допуск на розташування провідників δL =0,03 мм.

Розраховуємо мінімальну відстань між провідником і контактною площадкою, при Ь₀ = 2,29 мм:

S_1min = 2,29 - [(2,14/ 2 + 0,3) + (0,32 / 2 + 0,03)] = 1,45 (мм).

9. Розраховуємо мінімальну відстань між двома контактними площадками за формулою :

S_2min ^— L₀ —(D_max+ δр) (36)

Розраховуємо мінімальну відстань між двома контактними площадками, при L₀ = 3,94 мм:

S_2min - 3,31- (2,9+0,2) = 0,21 (мм).

9. Розраховуємо мінімальну відстань між двома печатними провідниками за формулою, при L₀ = 2,37 мм:

1.3 Принцип роботи схеми електричної принципової. 10

2 Розрахунковий розділ проекту 12

2.1 Електричний розрахунок випрямлювача.\1\ 12

2.2,4 Висновок. 22

Для вторинної обмотки: 23

23

(58) 25

0,16 25

2.4,5 Висновок: 32

Кам=Нам/Нм 44

Висновок 61

F –площа металізації плати (5% від загальної площі плати) мм²

Н - товщина плати, мм. Н = 1,5 мм;

С - ємність печатної плати, пФ.

С_заг = 9 х 10'³ X (6 X 260) /1,5 = 9,36 (пФ);

Ємність ВЧ частини:

С_вч = 9 х 10^-3 х (6 х 52,5) /1,5 = 1,89 (пФ);

Ємність НЧ частини:

С_нч - 9 х 10^-3 х (6 х 207,5) /1,5 = 7,47 (пФ);

1. Визначаемо потужшсть втрат у проввдниках ВЧ частини за формулою:

Р = 2π*f*C*U²*tgδ (39)

Де, f- частота сигналу, Гц. Частота сигналу максимальна у cxeMi складае 40*10⁶ Гц.

U - максимальна ампштуда сигналу, В. U = 30 В.

tg δ — кут д1електричних втрат. У склотекстаппту tg δ = 0,0015.

Тод1 розраховуемо потужшсть втрат:

Р = 6,28 * 40*10⁶ *9,36* 10‘⁹ * 30² * 0,0015 = 3,17 (Вт).

2.23.16.2 Визначаемо потужшсть втрат у провщниках НЧ частини за формулою (38) при С = 7,47 пФ i f = 50Гц:

Р = 6,28 *50*7,47* 10‘⁹ * 30² * 0,0015 = 3,16 (мВт).

Потужшсть втрат НЧ частини настільки мала, що нею можна знехтувати. Отже потужшсть втрат в провідниках плати буде дорівнювати втратам в ВЧ частиш.

17. Визначаемо емшсть між двома провідниками, розташованими паралельно на платі за формулою :

(⁴⁰)

Де, ε - відносна діелектрична проникливість мaтepiaлy. Для склотекстоліту ε = 6;

L₀ - довжинна паралельних провідників (найдовшої траси), Г₀= 9см;

S - мімальна вістань мiж двома паралельними провідниками, мм; s = 2 мм;

t - товщина провіника, мм. t = hф = 0,035 мм .

0,12 x 6 x 9 0,5 , _

С = vi = —’— = 6,48 мФ

lg[2 x 2/(0,02 + 0,51)] lg 7,54

17. Визначаемо взаемоіндукцію між двома паралельними провідниками найдовшої траси на печатній платі за формулою (40):

М - 2L₀[ ln(2L₀/s ) - 1] (41)

Де, L₀ - довжина паралельних провідників (найдовшої^- траси) Lo= 9см; s - відстань між паралельними провідниками, мм. s = 2 мм.

М = 2*9* [ 1n(2*9/2 )-1] =6ЗмГн.

2.2,4 Висновок.

1. Розрахункові розміри печатної плати становлять:

А = 65 мм;

В = 85 мм.

2.2А.2 Розрахункова товщина плати становить:

Н— 1,4 мм.

2,2.4=3 Розрахунков1 електричш параметри елеменпв печатного монтажу становлять:

Конструктивно-електричний розрахунок трансформатора. 2.3 /3/

1. Задача розрахунку.

1. Розрахувати i вибрати тип i розміри магнітопроводу;

2. Розрахувати кількість витків кожної обмотки трансформатора;

23.13 Розрахувати діаметр проводів кожної обмотки;

4. Визначити габаритнi установиі розміри трансформатора. 23.2Вихідані данні для розрахунку:

• напруга живлячої мережі Uj= 220 В

• частота живлячої мережі f = 50 Гц

• напруга i струм вторинної обмотки U2 = 14 В, 1₂= 0,6 А 23.

3 Розрахунок

23.3.1 Знаходимо потужність другорядної обмотки по формулі:

Р= U₂ *1₂ (42)

Р= 14*0,6-8,5=9 Вт.

2. В довіднику обираемо магнітопровід типу ШЛМ 20 |16, для нього з таблиці 9,2 деякі довідникові данні потрібні для розрахунку:

G_c =289гр;

1_С =12,7 см; s_c =2,98 см²

Де, G_c ~ вага магнітопроводу;

1_С - довжина магштної силової ліннії;

s_c - поперечний розріз магнітопроводу

2333 По даним з дов1дника(таблиця 9.7) обираемо індукцію в магнітопроводі: В_м=1,55Тл.

4. Розраховуемо ЕРС яка наводиться в одному витку за формулою:

_e = 4,44*f*Sc*B_M*10'⁴ (43)

Де, f- частота напруги живлення, Гц; f = 50Гц.

е = 4,44*50*2,98* 1,55* 10'⁴=0,1 В.

4. По довідниковим даним (малюнок 9,16) знаходимо очікуване падіння напруги в обмотках трансформатора:

• для первинної обмотки AU₀i=7%

• для вторинної обмотки АU02=8,5%

6. По формулам приведеним нижче знаходимо попереднє число витків для обмоток трансформатора:

(44)

Для первинної обмотки:

Для вторинної обмотки:

=152

6. Обчислюємо індукцію в серцевині при роботі трансформатора на холостому ході по формулі :

B_Oм=В_м

B0м=155*

8. По графіку 9,7 приведеному в довіднику визначаємо удільні втрати в сталі магнітопровода:

При В_м =1,55 Тл Р_с._Уд⁼4 Вт/кг;

При В_м =1,65 Тл Р_с.у_Д⁼5 Вт/кг.

8. Знаходимо складову струму первинної обмотки, залежну від струмів вторинної обмотки по формулі :

I _1a =

I _1a =

2.3.3.10 По таблиці 9,8 знаходимо значення коефіцієнта, к=1,75 і по формулі знаходимо орієнтоване значення струму первинної обмотки:

І/= к* Г_1а (48)

Де, к - коефіцієнт, враховуючий збільшення струму за рахунок втрат.

1,-=1,75*0,04=0,07А

Обчислюємо витрати сталі по формулі :

Р_с= Р_с.уд*G_c

При В_м =1,55 Тл Р_с=4*0,29=1,16 Вт;

При В_м =1,65 Тл Р_с=5*0,29=1,45 Вт.

2.3.3.12 Знаходимо попереднє значення втрат міді всіх обмоток по формулі:

P_M=∑Ii,*∆Ui/*Ui

Р_м=0,07*0,07*220 + 0,6*0,085*14= 1,792Вт

2.3.3.13 Обчислюємо складову струму первинної обмотки, яка залежить від струму втрат в трансформаторі по формулі :

I”_1а =

I”_1а =

2.3.3.14 Обчислюємо повну активну складову струму первинної обмотки по формулі:

I”_1а = I”_1а + I”_1а (52)

І_1а= 0,04+0,013=0,053 А

2.3.3.15 По графіку 9,2 в довіднику визначаємо напруженість магнітного поля, необхідну для утворення в серцевині індукції 1,55 і 1,65 Тл:

2.3.3.16

При В_м =1,55 Тл H=7aw;

При В_м =1,65 Тл H=11aw.

Обчислюємо реактивну складову струму первинної обмотки при роботі під навантаженням і на холостому ходу по формулі:

Ip=

Iрн =

Ipxx =

2.3.3.17 Обчислюємо повний струм первинної обмотки по формулі :

I1=

I1=

2.3.3.18 Обчислюємо активну складову струму холостого ходу по формулі :

Iaxx=

I_1axx =

2.3.3.19 Обчислюємо струм холостого ходу по формулі:

Ixx=

Ixx =

2.3.3.20 По графіку 9,15 з довідника обираємо значення густини струму:

j1=5,5 А/мм² ;

j2=4,4 А/мм².

2.3.3.21 Обчислюємо діаметр проводу кожної обмотки по формулі :

di=1.13*

d1=1,13*

d2=1,13*

2.3.3.22По таблиці 8,1в довіднику обираємо провід марки ПЭМ1 діаметром 0,14 мм (d_i3=0,16 мм)для первинної обмотки , та провід ПЭВ1 діаметром 0,45мм (d_i3=0,49 мм) для вторинної обмотки.

2.3.3.23 По довідниковим даним таблиці 9,2 обираємо довжину шару першої обмотки l =33 мм.

2.3.3.24 Знаходимо число витків в шарі кожної обмотки по формулі :

W_сл =

(58)

Значення коефіцієнта укладки к=0,93 беремо з таблиці 9,4 в довіднику.

33*0,93

W_сл = — = 191 витків;

0,16

33*0 93

W_сл = — = 62 витків;

1.3 Принцип роботи схеми електричної принципової. 10

2 Розрахунковий розділ проекту 12

2.1 Електричний розрахунок випрямлювача.\1\ 12

2.2,4 Висновок. 22

Для вторинної обмотки: 23

23

(58) 25

0,16 25

2.4,5 Висновок: 32

Кам=Нам/Нм 44

Висновок 61

2.33.26 По даним довідника перевіряємо можливість укласти потрібне число витків в отримане число шарів з урахуванням зменшення φ числа витків в шарах;

Значення φ беремо з таблиці 9,3.

Для первинної обмотки : W_сл * n_слі - φ;

Де, φ =55.

191*11 - 55=2046=2046.

Для вторинної обмотки , φ =3:

62*3 -3=183>152.

Витки в зазначеному числі шарів укласти можна.

2.3.3.27 Обираємо товщину ізоляційних матеріалів в котушці

трансформатора.

Данні беремо з довідника:

Товщина гільзи Д_г=1 мм;

Міжшарова ізоляція для всіх обмоток - папір електроізоляційний обмоточний ЭН-50 товщиною ∆р1=0,05;

Наружна і міжобмоточна ізоляція по два шари кабельного паперу К-120. ∆н=0,24 мм;

∆м=0,24мм.

2.3.3.28 Знаходимо товщину кожної обмотки по формулі:

ai= n_CJli*d_i3+( nслі-1)* ∆рі (60)

a1=11*0,16+(11-1)*0,05=2,26 мм;

а₂=3*0,49+(3-1)*0,05=0,99 мм.

2.3.3.29 Знаходимо товщину котушки по формулі:

S_k=(2,26 + 0,99 + 0,24)* 1,1 + 1 + 0,24 = 5,08 мм.

2.3.3.30 Перевіряємо зазор між котушкою і магнітопроводом по форму (62)

β=c – Sk

Де, с=18мм, (таблиця 9,2).

β=18-5,08=12,92 мм

2.3.3.31 Визначаємо відстань від гільзи до середини кожної обмотки по формулі:

δi =

δ1=

δ2= мм

2.3.3.32 Знаходимо середню довжину витка кожної обмотки по формулі

1_срі=М+2*7πδі

Де, М=80 мм. ( Значення М взято з таблиці 9,2).

1ср1=80+2*3,14*1,13=87,09мм;

1с_Р2=80+2*3, 14* 1,75=90,99 мм

2.3.3.33 Знаходимо довжину проводу кожної обмотки по :

Li= Ісрі*ωi (65)

Де, ωi - кількість витків в обмотці.

I1= 87,09*2046=2178186 мм =218

I2= 90,99*152=13830 мм =14м

2.3.3.34 Обчислюємо опір обмоток при температурі +20 °С по формулі:

r1=ρ

Де, ρ - беремо з довідника, р=0,0175(0м*м).

r1=0,0175=

r2=0,0175 =

2.3.3.35 Задаємось максимальною температурою обмотки 100 °С; перевищення температури над нормальною ∆t= 100-20=80 °С.

Обчислюємо опір обмоток при температурі 100 °С:

rti=ri*(1+0,004*∆t)

rti=ri(1+0,004*80)=1,32r

r1=1,32*294=388Oм

r2=1,32*1,5=2 Ом

2.3.3.36 Обчислюємо падіння напруги на обмотках і розсіювану на них потужність по формулах:

∆Ui=Ii*ri (68)

∆U1=0,069*388=26,77 В;

∆U₂=0,6*2=1,2 В;

*100%

(26,77/220)* 100%= 12,16%;

(1,2/14)* 100% =8,57%.

2.3.3.37 Розраховуємо втрати в міді первинної і вторинної обмоток по формулі:

1.3 Принцип роботи схеми електричної принципової. 10

2 Розрахунковий розділ проекту 12

2.1 Електричний розрахунок випрямлювача.\1\ 12

2.2,4 Висновок. 22

Для вторинної обмотки: 23

23

(58) 25

0,16 25

2.4,5 Висновок: 32

Кам=Нам/Нм 44

Висновок 61

Θ =

Де, значення R_TMB ; R_TK ;Rт - взято з таблиці 9,2.

Θ=

Температура котушки при максимальній температурі навколишнього середовища +40 °С розраховується по формулі :

t_Tр=toкр+Θ (75)

t_TP=40+7=47 °С

2.3.4Висновок:

• Магнітопровод типу ШЛМ 20* 16;

• Струм первинної обмотки - 0.069 А;

• Температура обмоток - 7°С ;

• Обмотка виконана з проводу типу ПЕМ - 1; -

• Габаритні розміри трансформатора - 88*64*40мм.

2.4Розрахунок надійності попередній, \4\

2.4.1 Завдання розрахунку:

• визначити середній час напрацювання на відмову;

• визначити залежність безвідмовної роботи від часу;

• побудувати графік залежності ймовірності безвідмовної роботи від часу;

» визначити час відновлення;

• визначити ймовірність нормального функціонування протягом 8000 годин. 2.4.2 Вихідні дані:

• схема електрична принципова з переліком елементів;

• середньостатистичне значення інтенсивності відмов елементів;

• час відновлення для кожного типу елементів.

3. Умови розрахунку:

• інтенсивність відмов елементів не залежить одна від одної;

• відмови елементів залежать від елементарного закону розподілу випадкових величин;

• ймовірність оновлення залежить від експоненціального закону розподілення у часі.

3. Розрахунок:

Інтенсивність відмов елементів схеми зведено до таблиці 1:

Таблиця З —Інтенсивність відмов

№	Тип елемента	X- 10'6	Кількість	пі- 1-Ю'6
п/п		!/ год.	Пі , шт	1/ год.	Г од.
і	Конденсатори	0,45	10	4,5	1,05
2	Резистори	0,11	34	3.74	0.792
о J	Діоди	0,19	4	0,95	1
4	Транзистор	1,8	7	12.6	1,3
5	Світло діоди	0,34	4	1.36	1
6	Стабілізатор	0,1	2	0,2	О с -О
7	Індикатор	7,19	і і	7,19	3.7
8	Кварц	0,3	1	0.3	1
9	Трансформатор	0,57	1	0.57	1.758
10	Кнопка	0,17	8	1,36	0,659
11	Мікросхеми	0,036	4	0.144	3,5
12	Пайка печатного монтажу	0,15	196	29.4	-
13	Печатний провідник	0,30	98	1 Q\ <N	-
14	Пайка об’ємного монтажу	0,02	88	1,76	1
15	Об’ємний провідник	0,02	44	0.88	і

2.4.4.1 Визначаємо сумарну інтенсивність відмов за формулою

використовуючи дані з таблиці 3

λ=

Де, λ- сумарна інтенсивність відмов, 1/год;

ni -- кількість елементів у групі, шт;

λi - інтенсивність відмов кожної групи елементів.

Тоді загальна інтенсивність відмов становить:

λ= 4,5 + 3,74 + 0,95+ 12,6+ 1,36 + 0,2 + 7,19 + 0,3 + 0,57+ 1,36 + 0,144+ +29,4 + 29,4 + 1,76 + 0,88 = 94,354*10'⁶ =1/год.

2. Визначаємо середній час напрацювання на відмову за формулою

Tcp=1/λ

Т_ср. = 1/94,354 • 10~⁶ = 10598 год.

Визначаємо ймовірність безвідмовної роботи в інтервалі часу від 0 до 10000 годин за формулою

P_(t)= e^-λ*tp.

Де, λ - сумарна інтенсивність відмов, 1/год;

t_p. - заданий момент часу,

P(t)— ймовірність безвідмовної роботи протягом часу tp.

Р(1100)=0,980

Р(8800)=0,984

Р(6600)=0,988

Р(4400)=0,992

Р(2200)=0,996

Р(0)=1

2..4.4.4 По результатам розрахунків у пункті 4.1.4.3 заповнюємо таблицю 4 і будуємо графік залежності безвідмовної роботи від часу (Рисунок 3).

Таблиця 4 - Ймовірність безвідмовної роботи

Pm	1	0,996	0,992	0,988	0,984	0,980
tp год	0	2200	4400	6600	8800	1 і 000

Рисунок 3 - Ймовірність безвідмовної роботи

5. Визначаємо ймовірність відмови окремих груп елементів за

формулою:

qі _(t) = (nі *λi)/λ (79)

Де, ni.λi значення взяте з таблиці 3;

Результати розрахунків заносимо до таблиці 5.

Таблиця 5 - Ймовірність відмов окремих груп елементів

Гип элемента	1	2	3	4	5	6	1.	8	9	10	11	12	13	14	— - 15
ni.λi 10'6	4,5	3,74	0,95	12,6	1,36	0,2	7,19	0,3	0,57	1,36	0,144	29,4	29,4	1,76	0,88
qі (t) 10-2	13,7	11,4	2,9	38,2	4,1	0,6	21,8	0,9	1,7	4,1	0,4	31,1	31,1	1,9	0.93

6. Визначаємо час відновлення окремих груп елементів за формулою

Т_ві = qі _(t) • t_B (80)

Де, t_B - час відновлення елементів, беремо з таблиці 3.

Результати розрахунків заносимо до таблиці 6.

Таблиця 6 - Час на відновлення окремих груп елементів

	Тип елемента	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	1.1
	tB, год	1,05	0,792	1	1,3	1	3,5	3,7	1	1,758	0,659	3,5
	Тві, год	0,14	0,09	0,029	0,5	0,041	0,021	0,8	0,009	0,029	0,027	0,014

2.4.4.7 Визначаємо середній час відбудови за формулою :

Тв=

Т_в= 0,14 + 0,09 + 0,029 + 0,5 + 0,041 + 0,021 + 0,8 + 0,009 + 0,029 + 0,027 + 0,014= 1,7 год

8. Визначаємо ймовірність відновлення за формулою :

Р_в.(t_B)=1-е^-tв/тв=1-е ^(-tB-^/тв) (82)

Де, t_B - час на відновлення, годин;

Т_в - середній час відбудови, годин;

Отже, ймовірність відновлення складає: Р_в.(t_B)= 0,96

8. Визначаємо коефіцієнт готовності до роботи за формулою :

К_г=Т_ср./(Т_ср. + Т_в) (83)

К_г.= 10598 /(10598 + 1,7) = 0,99(9)

2.4.4.10 Визначаємо ймовірність нормального функціонування за 2200 і 11000 годин за формулою :

Рн.Ф.(t) =Кг. • P(t) (84)

Р_н.ф.( 2200 ) = 0,99*0,996 =0,986

Р_н.ф.( 11000 ) = 0,99*0,980 = 0,97

2.4,5 Висновок:

1. Середній час роботи на відмову склав Т_Ср.= 10598 год.

2. Час відбудови склав Т_в = 1,7 год.

3. Ймовірність нормального функціонування протягом 11000 годин склала Рн.ф.11000) = 0,097.