УИТС.423141.023 ПЗ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 РАСШИРЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 4

2 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ, ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ, ОЦЕНКА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 6

2.1 Сравнительный анализ аналогов 6

2.2 Анализ работы электрической схемы 7

2.3 Обоснование выбора элементной базы 8

3 КОНСТРУКТОРСКИЕ РАСЧЕТЫ 12

3.1 Выбор метода изготовления и класса точности печатной платы 13

3.2 Расчет печатного монтажа 13

3.3 Расчет радиаторов 21

4 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ИНВЕРТОРА 24

4.1 Предварительная разработка конструкции устройства 24

5 ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ТРЕХФАЗНОГО ИНВЕРТОРА 30

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 33

ПРИЛОЖЕНИЕ 35

Введение

Задача данного курсового проекта – спроектировать устройство, соответствующее требованиям ГОСТ по всем параметрам, а также отвечающее требованиям современного рынка к надежности, стоимости и удобству пользования прибором (эргономичность).

Цель разработки – рассмотреть разработанные ранее аналогичные устройства, выяснить их недостатки, и спроектировать устройство, лишенное этих недостатков, а также отвечающее требованиям экономичности, минимальной стоимости и максимальной надежности.

Разрабатываемое устройство – трехфазный инвертор – преобразует входное напряжение 36 В однофазной сети с частотой 50 Гц в напряжение 3 Х 42 В трехфазной сети частотой 200 Гц. Это устройство применяется для питания электроинструментов, работающих от трехфазной сети, в условиях повышенной опасности, в местах, где имеется только однофазная сеть 36В, 50Гц.

Трехфазный инвертор используется в промышленности при жестких климатических и механических воздействиях.

1 Расширенное техническое задание

1) Наименование изделия и область применения.

Разрабатываемое устройство – трехфазный инвертор – преобразует входное напряжение 36 В однофазной сети с частотой 50 Гц в напряжение 3 Х 42 В трехфазной сети частотой 200 Гц. Применяется для питания электроинструментов, работающих от трехфазной сети, в условиях повышенной опасности, в местах, где имеется только однофазная сеть 36В, 50Гц.

2) Состав изделия.

Трехфазный инвертор представляет собой конструктивно законченный блок с разъемом для подключения нагрузки и вилкой для включения в сеть и состоит из трех модулей: силовой, управляющий (логический), и модуль индикации и управления.

3) Технические и конструктивные требования.

- Прибор предназначен для эксплуатации в условиях повышенной опасности и транспортирования любым видом транспорта.

- Корпус прибора должен быть металлическим с возможностью его заземления для защиты от помех и повышения безопасности использования.

- Органы управления и индикации прибора должны быть легко доступны, а органы настройки – после снятия одной из стенок корпуса.

- Использовать интегральную и дискретную элементную базу.

- Форму и размеры определить в результате проектирования.

- Использовать объемный и печатный монтаж.

- Диапазон температур, С: -10…+50

- Относительная влажность, %: 0…85

- Выходное напряжение, В 3 х 42

- Частота выходного напряжения , Гц 200

- Мощность нагрузки, Вт, не более 400

- КПД при максимальной выходной мощности, %, не менее 90

- Коэффициент заполнения объема, %, не менее 40

4) Требования по надежности.

- Наработка на отказ, тыс. часов 10-15

- Интенсивность отказов, ч^-110^-7-10^-9

5) Конструкторская документация:

- Схема электрическая принципиальная А2

- Таблица соединений А4

- Сборочный чертеж печатной платы А2

- Сборочный чертеж изделия А1

- Печатная плата А1

2 Анализ технического задания, электрической схемы, оценка элементной базы

2.1 Сравнительный анализ аналогов

Рассмотренные конструкции, приведенные, например, в [1, с.35] обладают рядом недостатков:

– Нестабильность максимально допустимого тока вследствие разброса параметров примененного тринистора КУ101А, различные экземпляры которого открываются при напряжении на управляющем электроде от 0,25 до 10 В. При этом серийное производство практически неосуществимо, т.к. необходим подбор по параметрам.

– Недостаточная надежность. Максимально допустимый ток диодов Д242 в выпрямителе равен 10А, который может быть превышен при включении прибора в сеть, так как в это время начинает заряжаться конденсатор C1 большой емкости – 10000 мкФ.

Другие, более простые, конструкции обладают существенным недостатком – отсутствием защиты по току, а так как инвертор работает в сложных условиях, то такая защита необходима.

Проектируемое устройство имеет прямоугольную форму выходного сигнала с частотой 200 Гц и напряжением 42 В. В инвертор, по сравнению со схемой в [1], внесены изменения. Применяется тиристор КУ103А1 вместо КУ101А, имеющий значительно меньший разброс напряжения открывания – от 0,3 до 2 В, меньшую потребляемую мощность – 0,15 Вт и меньший ток для открывания, равный 0,2 мА, что уменьшает ток, протекающий через резистор R3 и увеличивает его срок службы. Увеличен номинал резистора R2 по схеме источника (резистор R4, приложение 1) до 0,5 Ом. Это обеспечивает гарантированное срабатывание тиристора КУ103А1 при превышении тока нагрузки выше установленного резистором R3 при настройке прибора. Конденсатор C1 (С3 по приложению 1) заменен на 2200 мкФ х 63В, что уменьшает броски тока при включении и увеличивает надежность устройства при повышении напряжения в сети до 20%.