Megoldások a DC szabályozott tápegység tervezésével kapcsolatos problémákra
Egyenáramú stabilizált tápegység tervezése
A háromfázisú egyenirányító transzformátor tervezése magában foglalja: a primer és szekunder tekercsek bekötési módját, a szekunder oldali feszültség számítását, a primer és szekunder oldali áram számítását, a kapacitás számítását és meghatározását, valamint a kiválasztást. a szerkezeti formáról. Ezek közül a primer és szekunder tekercsek csatlakozási módja, valamint a szekunder oldali feszültség meghatározása kulcselemzésünk tartalma. Ez a cikk egy léptetőmotor-meghajtó három egyenáramú tápegységének tervezését veszi példaként a részletes bemutatásra.
A szekunder oldali feszültség meghatározása
A szekunder feszültség nemcsak a terhelési feszültséghez (azaz a tervezendő egyenáramú szabályozott tápfeszültséghez) és az egyenirányító áramkörhöz kapcsolódik, hanem a feszültségstabilizáló berendezéshez is. A magas követelményeket támasztó híd egyenirányító áramkör esetén használjon kondenzátorszűrőt a feszültség stabilizálására, és stabilizálja a feszültséget feszültségstabilizátorral. Azok számára, akiknek alacsony a követelmények, nem lehet stabilizálni a feszültséget, vagy kondenzátorokat használhatnak a feszültség stabilizálására. Amint az 1. ábrán látható, a plusz 7 V-os kisfeszültségű hajtást főként fáziszárásra használják. Az áramerőssége kicsi, a feszültsége alacsony. Típusú tápegység és nagyfrekvenciás, nagy áram és áramváltozási sebesség nagy túlfeszültséget eredményez, ezért elektrolit kondenzátorokat kell használni a feszültség stabilizálására és ellenállásokat az áram korlátozására; plusz 12V számítógépek és integrált áramkörök tápellátására szolgál, kis áramerősséggel és alacsony feszültséggel. Azonban stabil feszültségre és kis hullámossági együtthatóra van szükség, ezért kondenzátorokat és hárompólusú szabályozókat használnak a feszültség két fokozatban történő stabilizálására. A különböző feszültségstabilizációs módszereknél a szekunder feszültség eltérő meghatározási módszerekkel rendelkezik. Elméletileg a három feszültség számítási képlete megegyezik, azaz U2=Ud/2.34 vagy UL=Ud/1.35, és a számított három szekunder feszültség A feszültségek: 5.2V, 81,5V és 8,9V, de az ilyen számítások eredményei a gyakorlatban nem megfelelőek. Ezért bizonyos mennyiségeket mérnöki becslési képletekkel kell meghatározni. Például a háromfázisú irreverzibilis egyenirányító rendszer általában az UL=({{20}.9 ~1.{{30}})·Ud becslés képletet használja , ha az egyenáramú oldalt elektrolitkondenzátor szűri, a kimenet átlagos értéke megnő, amit általában az UL=Ud/2½ képlettel becsülnek meg; ha az egyenáramú oldalt kondenzátor és hárompólusú feszültségszabályozó stabilizálja, a stabilitási feszültségtartomány bővítése érdekében az Ud értéket általában 3 ~ 6 V-tal kell növelni, majd az UL=képlettel becsülni ({ {42}},9 ~ 1,0) · Ud. Az így meghatározott három szekunder feszültség: UL7=0,9×7=6,3 V, UL110=110/2½=78V, UL12=16×0.{101} {43}}.4V.
1. Másodlagos példa áramszámítás és kapacitás meghatározása
A szekunder áramot a terhelőáram és az egyenirányító áramkör nagysága szerint kell meghatározni. Az 1. ábrán egy háromfázisú híd egyenirányító áramkört használunk, és a három szekunder áram effektív értékeit az I2=(2/3)½Id: 3,26 A, 6,5 A, 1,63 A képlet alapján kapjuk meg. 3 szekunder feszültséget és áramot kap. A transzformátor primer és szekunder teljesítményének megközelítőleg egyenlő elve szerint I1=1.45A primer áramot kaphatunk, a transzformátor kapacitása S=953VA, és a transzformátor modell 1,5 kVA szerint van kiválasztva.
1. A szekunder tekercs csatlakozási módjának meghatározása
A háromfázisú transzformátor tekercsek igény szerint csillag vagy delta alakban csatlakoztathatók. A háromfázisú egyenirányító áramköröket általában nagy teljesítményű egyenirányításra használják (azaz a terhelési teljesítmény meghaladja a 4 kW-ot), és a transzformátorokat általában két típusba kötik: Y/Δ és Δ/Y. A Δ/Y csatlakozás kétlépcsőssé teheti a tápvezeték áramát, amely közelebb van a szinuszos hullámhoz, és kicsi a harmonikus hatás, és többet használnak a szabályozható egyenirányító áramkörhöz; az Y/Δ csatlakozás egyfázisú váltakozó áramot biztosíthat, csökkentve a szekunder tekercsáramot, általában nagy teljesítményű dióda-egyenirányító áramkörökben használják; kis teljesítményű háromfázisú transzformátorok esetén néha Y/Y típusúra csatlakozik, bár ez a csatlakozási mód harmonikusokat visz be az elektromos hálózatba. De végül is kicsi az ereje és kicsi a hatása. Röviden, a választásnál nem csak az elektromos hálózatra gyakorolt hatást kell figyelembe venni, hanem a tekercsáramot is minimalizálni és a tekercs szigetelési szintjét kell csökkenteni. Az 1. ábrán a 7V-os és 12V-os áramok viszonylag kicsik, a feszültség alacsony, és a csillagcsatlakozási mód van kiválasztva; a 110 V-os áram nagy, és a feszültség nem túl magas, és a Δ-alakú csatlakozási módot választják, amely nagymértékben csökkentheti a tekercsben lévő áramot, csökkentheti a tekercsvezeték átmérőjét és meghosszabbíthatja a tekercs hosszát. Élettartam; bár a primer tekercs hálózati feszültsége magas (380V), a transzformátor teljesítménye csak 2 kW, a primer áram pedig 1,45 A, így a csillagcsatlakozási módszer csökkentheti a tekercs feszültségét és a tekercs szigetelését.
Egyenirányító áramkör kialakítása
A háromfázisú egyenirányító áramkör általában egy háromfázisú félhullámú egyenirányító áramkörrel és egy háromfázisú híd egyenirányító áramkörrel rendelkezik. Mivel a háromfázisú híd egyenirányító áramkör kimeneti átlagos feszültsége magas, a feszültség hullámossága kicsi és a minőségi tényező magas, gyakran használják a híd egyenirányító áramkörét. A hídkaron a dióda típusának megválasztását elsősorban a névleges feszültsége és névleges árama, a névleges áramot és feszültséget pedig az átlagos terhelési áram és feszültség határozza meg. A számítási képlet a következő: ID=(1/3)½·Id, ID( AV)=ID / 1,57, UDn=(1 ~ 2) 2½·U2, a modell Az egyenirányító mérete a dióda kézikönyvének ID (AV) és UDn ellenőrzésével határozható meg.
Szűrő és feszültségstabilizáló áramkör tervezése
1), szűrőkör és eszközválasztás
Az egyenirányító szűrőáramkör általában szűrőáramköröket tartalmaz, például kondenzátorokat, induktorokat és RC-ket. Az induktív szűrés úgy valósul meg, hogy az induktivitás felhasználásával ellentétes elektromotoros erőt hoz létre a pulzáló árammal szemben, és akadályozza az áramváltozást. Minél nagyobb az induktivitás, annál jobb a szűrőhatás. Általában olyan területen használják, ahol a terhelési áram nagy, és a szűrési követelmények nem magasak. Az RC szűrőáramkör egy szűrőáramkör, amelyet ellenállások és kondenzátorok csatlakoztatására használnak. Mivel az ellenállás a DC feszültség egy részét csökkenti, a DC kimeneti feszültség csökken, így csak kis áramkörhöz alkalmas. A kondenzátorszűrés célja a kondenzátor töltő- és kisütési hatásának felhasználása, hogy az egyenirányított kimeneti feszültség stabil legyen, és a feszültség amplitúdója nő, a szűrési hatás jó, és különböző egyenirányító áramkörökhöz alkalmas. A szűrőkondenzátor kiválasztása elsősorban a típus, a kapacitás és az ellenállási feszültség értékének meghatározása. Az általánosan használt egyenirányító szűrőkondenzátorok közé tartoznak az alumínium elektrolit, tantál elektrolit, poliészter és monolit kondenzátorok. Az alumínium elektrolit kondenzátorok nagy szivárgási árammal, alacsony ellenállással és üzemi hőmérséklettel rendelkeznek (legfeljebb plusz 70 fok), de nagy kapacitással rendelkeznek; a tantál elektrolit kondenzátorok kis szivárgási árammal, nagyobb ellenállási feszültséggel és üzemi hőmérséklettel rendelkeznek, mint az alumínium elektrolit kondenzátorok, és általában magasabb követelményeket támasztó helyeken használják; a poliészter kondenzátorok nagy szigetelési ellenállással, alacsony veszteséggel, alacsony üzemi hőmérséklettel (+55 fokig), kis kapacitással, de nagy feszültséggel rendelkeznek; A monolit kondenzátorok kis méretűek és nagy feszültségállóságúak készíthetők. A teljesítmény és a hőteljesítmény viszonylag stabil, de a kapacitás kicsi. Általában, ha az egyenirányított kimeneti áram nagy, elektrolit kondenzátorokat kell használni a feszültség szűrésére és stabilizálására; ha a kimenő áram kicsi, akkor a szűréshez hagyományos kondenzátorok vagy elektrolit kondenzátorok használhatók. Ha az egyenáramú kimeneti feszültség hullámossági együtthatót igényel, vagy a nagyfrekvenciás zaj elkerülése érdekében használjon elektrolit kondenzátorokat. Jobb, ha a kis kapacitású nem poláris kondenzátorokkal párhuzamosan használja: a kis kapacitású kondenzátorok kiszűrhetik a nagy felharmonikusokat pulzáló egyenáramban, és az elektrolit kondenzátorok kiszűrhetik a nagy értékű kisfrekvenciás komponenseket, a feszültségstabilizációs tartomány pedig széles és a hatás jó. Az egyenirányító és szűrő áramkör nem igényel túl nagy kapacitást és ellenálló feszültséget a kondenzátortól. Általában a kondenzátor kapacitását a kimeneti áram alapján becsülik meg. Ha a kimeneti áram nagy, a kapacitás nagy lesz; ha kicsi az áram, kicsi lesz a kapacitás. Ha azonban a kapacitás túl nagy, akkor a kimeneti feszültség értéke csökken, ha pedig túl kicsi, akkor a feszültség hullámzása nagy és instabil lesz. A kapacitás meghatározásához lásd az 1. táblázatot. Az ellenállási feszültség értéke általában 1,5-2-szerese a csatlakoztatott áramkör üzemi feszültségének.
2), feszültségszabályozó áramkör és eszköz kiválasztása
Kétféle feszültségstabilizáló áramkör létezik: diszkrét komponens feszültségstabilizáló áramkör és integrált feszültségstabilizáló áramkör, amelyek közül az integrált feszültségstabilizáló áramkört főként alacsony feszültségű és kis áramú áramkörök egyenirányításához használják. . Kiválasztásnál először meg kell határozni a sorozatot, hogy pozitív vagy negatív tápegységről van-e szó, állítható-e vagy fix, majd válasszon ki egy konkrét modellt a névleges feszültségének és névleges áramának megfelelően; ugyanakkor, amikor a feszültségstabilizátort az egyenirányító áramkörhöz csatlakoztatják, bizonyos védőelemek, például egy dióda csatlakoztatása az I/O terminálhoz, hogy megakadályozzák a rövidzárlatot a bemeneti kapocsnál, egy kis kondenzátor csatlakoztatása a bemeneti kapocs közé és a földet, korlátozhatja a bemeneti feszültség amplitúdóját stb.
Az egyenáramú tápegység tervezése elméletben viszonylag egyszerű, de a konkrét mérnöki tervezésben további elemzésre, kutatásra, gyakorlatra és összefoglalásra van szükség.
