РГР-3. Расчет источника питания

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.Т. Калашникова»

Кафедра «Электротехника»

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

«Расчет источника питания»

Вариант № 87

Выполнил:

Шишкин М.Ю.

гр. Б01-191-1зт

Принял:

Пиманова О.В.

Ижевск 2012

Цель работы:

Для заданных условий эксплуатации (таблица 1) произвести расчет источника питания, включающего выпрямитель, сглаживающий фильтр, стабилизатор напряжения:

– рассчитать и выбрать элементы электрической схемы источника питания;

– определить напряжение на входе выпрямителя, коэффициент трансформации сетевого трансформатора;

– привести принципиальную электрическую схему источника питания, его временную диаграмму работы.

Таблица 1

Варианты заданий РГР

«Расчет источника питания»

№ ва-рианта	U1,B	Uн, B	Iн, мA	Rн, Ом	Вид фильтра	Коэфф. сглаживания
87	220	33	–	500	C	300

I. Выбор схемы.

В качестве выпрямителя однофазного напряжения возьмем двухполупериодный мостовой выпрямитель, обладающий коэффициентом пульсаций меньше, чем у однополупериодного выпрямителя, и не требующий дополнительного вывода обмотки трансформатора, как в случае двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки обмотки трансформатора.

На выход выпрямителя поставим емкостный фильтр, а затем параметрический стабилизатор напряжения.

Схема двухполупериодного мостового выпрямителя с емкостным фильтром и параметрическим стабилизатором напряжения

Временные диаграммы напряжений и токов мостового выпрямителя.

Временные диаграммы напряжений и токов мостового выпрямителя с емкостным фильтром.

t₁-t₂ – заряд конденсатора,

t₂-t₃ – разрядка конденсатора, поддержание напряжения.

II. Подбор элементов.

1. Стабилитрон.

I_н = U_н / R_н = 33 / 500 = 0,066 А = 66 мА

По таблицам подберем стабилитрон: Д816В. (I_ст.ном = 150 мА < Iн*2)

Тип прибора	Uст ном, B   при      (Iст, мА)	Рmax мВт	Значения параметров при Т=25°С,  Iпр ном					Предельные значения параметров при Т=25°С		Тк max, °С	Кор- пус
			Uст min, B	Uст max, B	rст, Ом	rст, Ом при Iст min	aст 10-2 %/°С	Iст min, мА	Iст max, мА
Д816В	33,0 (150)	5000	29,5	36,0	10	150	12	10	150	130	85

2. Резистор R_Б.

Согласно уравнению электрического состояния параметрического стабилизатора

возьмем как +30% = 43 В.

Тогда , где = 0,15 + 0,066 = 0,216 А.

46 Ом

Из ряда стандартных сопротивлений Е24 подберем R_Б: оно будет равно 47 Ом.

P_Rб = I_Rб * U_вх.ст = 0,216 * 43 ≈ 9,3 Вт.

Рассчитаем параметры при холостом ходе ((R_н = ), при этом I_СТ = I_Rб):

=>

Ом

Получили значение выше, значит берем с учетом ХХ и из ряда Е24 подбираем нужное.

= 68 Ом.

Рассчитаем мощность рассеивания на с учетом ХХ:

P_Rб = I_Rб * U_вх.ст = 0,15 * 43 = 6,45 Вт.

Получившееся значение меньше чем в режиме нагрузки, значит будем считать мощность резистора 9,3 Вт.

Рассчитаем мощность рассеивания на стабилитроне:

P_ст = I_ст * U_ст = 0,15 * 33 = 4,95 (Вт) < P_ст.max (5 Вт)

III. Расчет сглаживающего фильтра (СФ). производится на основе заданной величины коэффициента сглаживания q.

где – коэффициент пульсаций на входе СФ, равный коэффициенту пульсаций выходного напряжения выпрямителя; – коэффициент пульсаций на выходе СФ:

,

где – частота выпрямленного пульсирующего напряжения на выходе выпрямителя; – постоянная цепи разряда, равная ;

, .

Ом.

= 2/3 (для мостовой схемы)

= 100 Гц (для мостовой схемы)

≈ 3581 мкФ.

Подбираем из ряда Е24:3600 мкФ.

IV. Расчет выпрямителя.

В случае применения в выпрямительном устройстве сглаживающего фильтра действующее напряжение вторичной обмотки трансформатора определяется как

В

Обратное максимальное напряжение на диодах выпрямителя численно равно , а среднее значение прямого тока, протекающего через диод в прямом направлении,.

= 43 В.

=0,5 * 0,216 = 108 мА.

Выбор выпрямительных диодов рассчитываемого выпрямителя производится из условия

1,404 А; 55,9 В

где – максимальный прямой ток, который способен диод пропустить в прямом направлении; – максимальное допустимое значение обратного напряжения, действующее на диод в обратном направлении.

По таблице подбираем необходимый диод: КД226А.

Сводная таблица приборов:

Обозначение в схеме	Пояснение	Прибор
Диод в мост	Выпрямитель	КД226А
Сф	Емкостный фильтр	К10-17Б 3600 мкФ 50 В
Rб	Резистор баластовый (стабилизатор напряжения)	68 Ом, 10 Вт
Д	Стабилитрон (стабилизатор напряжения)	Д816В