47
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ивановский государственный химико-технологический университет А.Н. Фролов, В.М. Бурков ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Учебное пособие ИВАНОВО 2007

ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

  • Upload
    others

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ивановский государственный химико-технологический университет

АН Фролов ВМ Бурков

ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Учебное пособие

ИВАНОВО 2007

УДК 667420

Фролов АН Общая электротехника и электроника учеб пособие АН Фролов ВМ Бурков Иван гос хим-технол ун-т- Иваново 2007- 48 с ISBN 5-9616-0220-6

Учебное пособие содержит материал необходимый для выполнения ин-

женерных расчетов при проектировании электротехнических и электронных устройств различного назначения Кроме методик расчетов приводятся некото-рые справочные данные и даются рекомендации по использованию для анализа цепей и устройств специального программного обеспечения

Рекомендуется для студентов всех форм обучения выполняющих курсо-вое проектирование по дисциплине laquoОбщая электротехника и электроникаraquo

Печатается по решению редакционно-издательского совета Ивановского

государственного химико-технологического университета

Рецензенты

кафедра электроники и микропроцессорных систем Ивановского Государствен-ного энергетического университета кандидат технических наук АИ Терехов (Ивановский государственный энерге-тический университет)

Редактор ВЛРодичева

Подписано в печать 120907 Формат 60х84 116 Бумага писчая Усл печ л 279 Уч-изд л 310 Тираж 100 экз Заказ

ГОУВПО Ивановский государственный химико-технологический университет

Отпечатано на полиграфическом оборудовании

кафедры экономики и финансов ГОУВПО laquoИГХТУraquo 153460 г Иваново пр Ф Энгельса 14

ISBN 5-9616-0220-6 copy Ивановский государственный химико-технологический университет 2007

3

Методические указания к выполнению курсовой работы

Курсовая работа по дисциплине laquoОбщая электротехника и электроникаraquo выполняется студентами специальности 220301 laquoАвтоматизация технологиче-ских процессов и производствraquo как заключительный этап изучения вышена-званного курса

Цель курсовой работы 1 Дать возможность использовать теоретические знания приобре-

тенные при изучении курса для решения практических инженер-ных проблем

2 Закрепить имеющиеся навыки решения электротехнических задач 3 Проверить степень усвоения обучающимися соответствующих раз-

делов курса Учебное пособие содержит материал по ряду разделов курса laquoОбщая элек-

тротехника и электроникаraquo Данный материал позволяет выполнить проектиро-вание некоторых электротехнических и электронных устройств Каждый из разделов пособия представляет собой самостоятельную законченную методику расчета конкретного устройства Объем и содержание курсовой работы опреде-ляет преподаватель-консультант

Пояснительная записка к курсовой работе выполняется на стандартных листах формата А4 и включает следующие разделы

1 Титульный лист соответствует стандарту для данного вида доку-ментации принятому в ИГХТУ

2 Содержание пояснительной записки 3 Исходные данные для проектирования (если производится проек-

тирование нескольких устройств то исходные данные для каждого устройства)

4 Принципиальные схемы электротехнических или электронных уст-ройств Выполняются в формате А4 и включаются в Пояснитель-ную записку

5 Расчет принципиальной схемы с объяснением каждого действия и обоснованиями выбора всех элементов схемы

6 Графическая часть (если это необходимо) Вольтамперные ампли-тудно-частотные фазо-частотные и другие характеристики Век-торные диаграммы эпюры тока и напряжения и прочее

7 Список используемой литературы Пояснительная записка может быть оформлена с использованием компью-

терных текстовых и графических процессоров а также различных математиче-ских сред или представлена в рукописном варианте и содержать расчет выпол-ненный вручную Качество оформления пояснительной записки учитывается при окончательной оценке работы После представления работы преподавате-лю-консультанту она проверяется и подлежит защите

4

1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности Данные для проектирования Pвых - выходная мощность каскада Rн - сопротивление нагрузки fн-fв - диапазон усиливаемых частот Mн - коэффициент частотных искажений на нижней частоте Еп - ЭДС источника питания На рис11 приведена схема усилительного каскада

Рис 11 Схема однотактного усилителя мощности на биполярном транзисторе

Порядок расчета

1 Распределяют по цепям частотные искажения к

Mн=prod Mнi i=1 Выходной трансформатор Mн = 112divide119 Цепь эмиттерной стабилизации Mн = 104divide112 Цепь связи RC между каскадами Mн = 102divide107 2 Вычисляют мощность сигнала отдаваемую транзистором

ηтр - КПД выходного трансформатора

трѓЕвыхP

P =asymp

Ек+

R1 Rн

Свх

R2 RэСэ

5

КПД выходного трансформатора определяют из таблицы 11

Таблица 11 Мощность Вт ηтр

до 1 06divide08 от 1 до 10 07divide085

от 10 до 100 075divide093 3 Мощность выделяемая на транзисторе

kA ndash коэффициент использования транзистора (0035-045) 4 Ориентировочно определяют падение напряжения на активном сопро-

тивлении первичной обмотки трансформатора и на сопротивлении Rэ ∆U=URт1+URэ = (02divide03)Eп

5 Наибольшее возможное напряжение на транзисторе Uкэм = (Eп - ∆U)(04divide045)

По двум параметрам P0 и Uкэм выбирают транзистор в разделах laquoТранзи-сторы средней и большой мощностиraquo

Кроме того обычно транзистор проверяют еще и по частоте при этом

где Fв - верхняя граничная частота усилителя Мв - коэффициент частотных искажений на данной частоте (Мв=Мн) Данное условие носит предварительный (ориентировочный) характер и

обычно удовлетворяется Для УНЧ как правило используют НЧ и СЧ транзи-сторы

При выборе транзистора должны соблюдаться условия (выбираются по справочнику )

Uкэдоп ge Uкэмакс Ркдоп ge Р0

Также из справочника выписывают Uкэдоп Ркдоп Iкдоп βmax βmin (β=h21) Ттмdeg - наибольшая допустимая температура коллекторного перехода Rтт - тепловое сопротивление 6 Определяют положение точки покоя на выходных статических характе-

ристиках транзистора Uкэо= Eп -∆U

Iко= Р0Uкэо

kPP

A0

asympasymp

Ff2в

вh21э

minusge

6

Нагрузочная прямая строится по двум точкам (I ко Uкэо) и (0 Uкэм) на вы-ходных статических характеристиках транзистора (схема ОЭ) Пример построе-ния нагрузочной прямой показан на рис12

7 Определяют рабочий участок нагрузочной прямой

Рис12 Построение нагрузочной прямой на характеристиках транзистора Задаются величиной остаточного напряжения (Uост =1В) и наименьшим то-

ком коллектора Iкmin (без существенной ошибки принимают I кmin asymp 0) Таким об-разом рабочий участок находится между точками Т2 и Т3 (целесообразно что-бы они были симметричны относительно точки О) Точка 3 должна лежать в районе сгиба характеристики Если это не соблюдается нужно изменить поло-жение рабочих точек и если необходимо изменить нагрузочную прямую

8 Из построения определяют Uкm= Uкэо ndash Uост - амплитуда выходного напряжения Iкm= Iкм minus Iост - амплитуда выходного тока При этом должно соблюдаться условие Iкм le Iкдоп 9 Вычисляют мощность сигнала отдаваемую транзистором

Rкп = UКЭМI - сопротивление нагрузки переменному току

I - точка пересечения нагрузочной прямой с осью ординат

R)II(1250P КП2

КminКМТ minus=

7

Если полученная мощность PТ меньше необходимой Psim то увеличивают наклон нагрузочной прямой (увеличивают I) и производят проверку

Нагрузочная прямая не должна выходить из области допустимой мощности Iк= PкдопUкэ 10 Диапазон изменения входного тока (тока базы)

Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

11 По входной характеристике транзистора находят Uбэм и Uбэmin (рис13)

Рис 13 Определение параметров входного сигнала 12 Вычисляют мощность входного сигнала и входное сопротивление тран-

зистора переменному току Pвх = 2Uбmmiddot2Iбm8 Rвхтр = Uбm Iбm

Uбm и Iбm - соответственно амплитудные значения напряжения и тока базы 13 Сопротивление в цепи эмиттера определяют по падению напряжения на

этом сопротивлении Rэ= URЭIко URЭ =(05 divide 03)∆U

14 Определяют емкость конденсатора в цепи эмиттера СЭ ge 10(2π fн RЭ)

Если СЭ gt 30 мкФ то емкость можно не учитывать 15 Задают сопротивление делителя R1-2

R1-2 ge (8 divide 12) Rвхтр R1 = (EпmiddotR1-2)(IкоmiddotRЭ) R2 = (R1middotR1-2)(R1 -R1-2)

16 Вычисляют коэффициент усиления каскада по мощности

Кр= PвыхPвх

8

17 Коэффициент трансформации выходного трансформатора

где RКП = UкэмI

18 Сопротивление обмотки выходного трансформатора Rт1 = 05Rкп(1 - ηт)

Rт2 = 05Rн(1-ηт)ηт 19 Индуктивность первичной обмотки

Мнт - коэффициент частотных искажений трансформатора на нижней частоте 20 Площадь поверхности охлаждающего радиатора

где Т0срм - наибольшая возможная температура окружающей среды Т0тм - наибольшая допустимая температура коллекторного перехода Rтт - тепловое сопротивление

1Mnf

)R0159(RL2НТ

т2н

minus

+=

RРТТ

1500)P(1200SТТ0

0срм

0ТМ

0ох

minusminus

divide=

ѓЕR

RnТКП

н=

9

2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе

Расчет каскада предварительного усиления начинают с выбора принципи-

альной схемы удовлетворяющей заданным условиям Одна из наиболее рас-пространенных схем представлена на рис 21 здесь Rвхсл ndash входное сопротив-ление следующего каскада с учетом цепей смещения

Рис 21 Схема усилительного каскада на биполярном транзисторе

Порядок расчета

1 Выбирают транзистор каскада предварительного усиления Выбор про-изводят по граничной частоте току покоя коллектора и допустимому напряже-нию между коллектором и эмиттером Uкэм

Граничную частоту желательно иметь fгр min об ge 3fн βср где fгр min об ndash минимальная граничная частота в схеме с ОБ

βср ndash средний коэффициент передачи тока выбранного транзистора в схеме ОЭ

Максимальное допустимое значение тока коллектора применяемого тран-зистора Iкдоп должно быть больше или равно расчетному току покоя цепи кол-лектора Iк0

I кдоп ge I ко Расчетное значение тока покоя коллектора должно обеспечить с достаточ-

ным запасом как по нелинейным искажениям так и с точки зрения изменения точки покоя при колебаниях температуры окружающей среды и замене транзи-

R1

R2

Rэ Cэ

Сp

Uвх

Rвх

T

ИС Rвхсл

minus +

10

стора максимальную расчетную амплитуду переменной составляющей входно-го тока транзистора следующего каскада Iбmсл

При наличии в каскаде стабилизации режима обычно достаточно иметь I ко=(13divide17) Iбmсл

Если полученное значение I ко очень мало его повышают обычно до 1mА

Максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером транзистора должно быть не меньше напряжения питания

Uкэдоп ge Eк Если напряжение питания усилителя для выбранного транзистора велико

его снижают включением в выходную цепь гасящего сопротивления Для выбранного транзистора выписать из справочника значения Uкэдоп

Iкдоп βmax βmin 2 Определяют величины сопротивлений Rэ и Rк

Rэ=(03divide06) Eк I ко Rк=(01divide03) Eк I ко

3 Амплитуда переменной составляющей тока коллектора

)111(12

кслсл

слmбmслбmк RRRUII +++=

где Uбmсл - амплитуда переменной составляющей входного напряжения тран-зистора следующего каскада

4 Определяют максимальное и минимальное значения тока коллектора Iкм = I ко + Iкm Iкmin = I ко - Iкm

Если необходимо I ко увеличивают и повторяют расчёт 5 Определяют минимальное и максимальное значения тока базы (диапазон

изменения входного тока) Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

6 По входным характеристикам транзистора определяют Uбэм и Uбэmin Uбm и Iбm

7Определяют коэффициенты усиления каскада по току и напряжению

KI = IбmслIбm KU = UбmслUбm

8 Определяют сопротивления элементов делителя напряжения R1 и R2

(аналогично тому как и в каскаде усилителя мощности п15 раздела 1)

11

Рис22 Входные характеристики транзистора

9 Определяют емкость разделительного конденсатора

)121 пункт см(R

RRRR

R

RR

RRR

RRR где

1MRf2

вхтрсл

2сл1сл

2сл1трслделсл

делслвхтрсл

делслвхтрслвхсл

вхслквых

2нсвыхн

р

+=

+=

+=

minus=

π

10 Определяют емкость конденсатора Сэ (п114)

12

3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром

Исходными данными для расчета выпрямителя являются Uно ndash среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке Iо ndash среднее значение выпрямленного тока U1 ndash напряжение сети Кпвых ndash коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке В приводимых ниже расчетах напряжение выражается в вольтах ток ndash в

миллиамперах сопротивление ndash в омах емкость ndash в микрофарадах коэффици-ент пульсаций в процентах

Схема выпрямителя с фильтром приводится на рис31

Рис31 Схема мостового выпрямителя с фильтром

Последовательность расчета

1 Производят выбор типа диодов для этого определяют обратное напря-жение на вентиле

Uобр =15middotUо где Uо = 12middotUно ndash напряжение на входе сглаживающего фильтра должно

быть больше напряжения на нагрузке тк учитывает потери напряжения на фильтре

Средний ток через вентиль Iа ср = 05middotIо

Выбор диода производится по этим двум параметрам Iаср и Uобр Из спра-вочника выписывают максимальное обратное напряжение средний ток и внут-реннее сопротивление вентиля Ri

2 Расчет трансформатора Определяют сопротивление трансформатора

( )14000

0тр

IUIU830Rsdotsdot

sdot= Ом

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

U1

Сф

Lф Lф

Со СфUно

U2

a

b

13

( )530

R2RIU075U трi0

02+

+sdot= В

Токи обмоток

трi

002 RR2

U166I141I+sdotsdot

+sdot= mA 1

221 U

IU12I sdotsdot= mA

Вычисляется габаритная мощность трансформатора которая для двухпо-лупериодной схемы определяется выражением

1000IU17Pг 22 sdotsdot

= ВmiddotА

Таблица 31 Размеры

Тип пластины

ширина среднего стержня а см

ширина окна b см

высота окна h см

площадь окна

Q0=bh см

Пределы QcQ0см4

Ш-10 Ш-10 Ш-10 Ш-12 УШ-12 Ш-12 Ш-14 Ш-14 Ш-15 Ш-16 УШ-16 Ш-18 Ш-19 Ш-20 Ш-20 УШ-22 Ш-25 Ш-25 Ш-28 УШ-30 Ш-32 УШ-35 УШ-40

10 10 10 12 12 12 14 14 15 16 16 18 19 20 20 22 25 25 28 30 32 35 40

05 065 12 06 08 16 07 09 135 08 10 09 12 10 17 14 25 315 14 19 36 22 26

15 18 36 18 22 48 21 25 27 24 28 27 335 30 47 39 60 58 42 53 72 615 72

075 117 432 108 176 768 147 225 365 192 28 243 402 30 799 546 15 183 588 101 259 135 187

075-15 117-234 432-864 156-312 253-506 111-222 288-576 441-882 821-164 491-982 717-143 787-157 145-29 12-24 32-64 264-528 937-1807 114-228 465-93 91-182 265-530 165-330 300-600

14

Далее находится произведение площади сечения сердечника трансформа-тора Qc на площадь окна сердечника Q0 которое в зависимости от марки про-вода обмотки равно см4

QcQ0=16middotPг для провода марки ПЭЛ QcQ0=20middotPг для провода марки ПЭШО QcQ0=24middotPг для провода марки ПШД Из таблицы 31 в которой приведены основные данные типовых Ш-

образных пластин по значению QcQ0 выбирают тип пластины и выписывают все ее параметры При этом получают

Qc=(QcQ0)Q0 см2 Необходимая толщина пакета пластин c=Qca (см) Отношение са рекомендуется брать в пределах 1 ndash 2 Если оно выйдет за

эти пределы то необходимо выбрать другой тип пластин Определяют число витков w и толщину провода d первичной и вторичной

обмоток трансформатора w1 =48 U1 Qc d1 =002(I1)12 мм w2 =54 U2 Qc d2 =002(I2)12 мм

3 Расчет фильтра Емкость конденсатор на входе фильтра Со =30middotIо Uo мкФ

Выбирают электролитические конденсаторы по величине емкости и номи-нальному напряжению причем Uс ge 12 Uo B

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра Кпвх =300middotIо(UomiddotCo)

Необходимый коэффициент сглаживания фильтра q= Кпвх Кпвых

В данной схеме выбран двухзвенный LC-фильтр Коэффициент сглажива-ния одного звена qзв =(q)12

Определяют произведение LфCф по формуле Lф Сф=25(qзв +1) ГнmiddotмкФ

Задаются емкостью Сф так чтобы индуктивность дросселя фильтра не пре-вышала 5 ndash 10 Гн и определяют индуктивность дросселя

Lф = Lф Сф Сф Гн Находят сечение сердечника Qc число витков w и диаметр провода d об-

мотки дросселя Qс= Lф Io

2(2middot104) см2 w =4middot105 Io витков d =002middot(Iо)12 мм

Сечение обмотки Qw =wmiddotd21000 см2

По произведению QcQw из таблицы 31 выбирают тип сердечника и вы-писывают все параметры С учетом объема занимаемого стенками каркаса и изоляционными прокладками сечение окна должно быть несколько больше се-чения обмотки

4 Проверяют значение выпрямленного напряжения на нагрузке для чего определяют среднюю длину обмотки lw и сопротивление провода обмотки Rw

15

Lw =πmiddot(a+b) см Rw =2middotwmiddotLw(104 d2) Ом

При этом падение напряжение на двухзвенном фильтре Uф =2middotRw middotI0middot10-3 B

Напряжение на нагрузке Uно = Uo- Uф B

Если напряжение на нагрузке получается меньше заданного то необходи-мо провести корректировочный расчет Простейшим является увеличение до необходимого значения диаметра провода обмотки дросселя Увеличение диа-метра провода приведет к уменьшению сопротивления обмотки Rw что в свою очередь вызовет уменьшение падения напряжения на фильтре Uф При этом не-обходимо проверить может ли новый провод разместиться в окне выбранного сердечника дросселя фильтра

16

4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Схема рис 41 содержит три основных элемента регулирующий элемент на транзисторах Т1 и Т2 усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе Т3 и источник опорного напряжения на стабилитронах Собст-венно регулирующим элементом является транзистор Т1 а транзистор Т2 явля-ется согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротивлением регулирующе-го транзистора Т1

Рис41 Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность по-

лучения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряжения а так-же малое выходное сопротивление Выходное напряжение регулируется путем изменения сопротивления резистора R7

Исходными данными для расчета стабилизатора являются Uвых - выходное напряжение В ΔUвых - пределы регулирования выходного напряжения В Iн - ток нагрузки А ΔUвхUвх - допустимое относительное изменение входного напряжения Кст - коэффициент стабилизации 1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима Минимальное входное напряжение

Uвхмин = Uвых + ΔUвых + |UКЭмин| где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором

транзистора Т1 при котором его работа не заходит в область насыщения Для мощных транзисторов которые используются в качестве регулирующих эле-ментов эта величина равна (1 divide 3) В

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвхмакс значения

Uвх = Uвхмин(1 - ΔUвхUвх)

Т1

Т2 R1

Uвх

R4

R5 R6

R7

R8

C1

C2 Uвых

Ст

R2

R3

T3

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 2: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

УДК 667420

Фролов АН Общая электротехника и электроника учеб пособие АН Фролов ВМ Бурков Иван гос хим-технол ун-т- Иваново 2007- 48 с ISBN 5-9616-0220-6

Учебное пособие содержит материал необходимый для выполнения ин-

женерных расчетов при проектировании электротехнических и электронных устройств различного назначения Кроме методик расчетов приводятся некото-рые справочные данные и даются рекомендации по использованию для анализа цепей и устройств специального программного обеспечения

Рекомендуется для студентов всех форм обучения выполняющих курсо-вое проектирование по дисциплине laquoОбщая электротехника и электроникаraquo

Печатается по решению редакционно-издательского совета Ивановского

государственного химико-технологического университета

Рецензенты

кафедра электроники и микропроцессорных систем Ивановского Государствен-ного энергетического университета кандидат технических наук АИ Терехов (Ивановский государственный энерге-тический университет)

Редактор ВЛРодичева

Подписано в печать 120907 Формат 60х84 116 Бумага писчая Усл печ л 279 Уч-изд л 310 Тираж 100 экз Заказ

ГОУВПО Ивановский государственный химико-технологический университет

Отпечатано на полиграфическом оборудовании

кафедры экономики и финансов ГОУВПО laquoИГХТУraquo 153460 г Иваново пр Ф Энгельса 14

ISBN 5-9616-0220-6 copy Ивановский государственный химико-технологический университет 2007

3

Методические указания к выполнению курсовой работы

Курсовая работа по дисциплине laquoОбщая электротехника и электроникаraquo выполняется студентами специальности 220301 laquoАвтоматизация технологиче-ских процессов и производствraquo как заключительный этап изучения вышена-званного курса

Цель курсовой работы 1 Дать возможность использовать теоретические знания приобре-

тенные при изучении курса для решения практических инженер-ных проблем

2 Закрепить имеющиеся навыки решения электротехнических задач 3 Проверить степень усвоения обучающимися соответствующих раз-

делов курса Учебное пособие содержит материал по ряду разделов курса laquoОбщая элек-

тротехника и электроникаraquo Данный материал позволяет выполнить проектиро-вание некоторых электротехнических и электронных устройств Каждый из разделов пособия представляет собой самостоятельную законченную методику расчета конкретного устройства Объем и содержание курсовой работы опреде-ляет преподаватель-консультант

Пояснительная записка к курсовой работе выполняется на стандартных листах формата А4 и включает следующие разделы

1 Титульный лист соответствует стандарту для данного вида доку-ментации принятому в ИГХТУ

2 Содержание пояснительной записки 3 Исходные данные для проектирования (если производится проек-

тирование нескольких устройств то исходные данные для каждого устройства)

4 Принципиальные схемы электротехнических или электронных уст-ройств Выполняются в формате А4 и включаются в Пояснитель-ную записку

5 Расчет принципиальной схемы с объяснением каждого действия и обоснованиями выбора всех элементов схемы

6 Графическая часть (если это необходимо) Вольтамперные ампли-тудно-частотные фазо-частотные и другие характеристики Век-торные диаграммы эпюры тока и напряжения и прочее

7 Список используемой литературы Пояснительная записка может быть оформлена с использованием компью-

терных текстовых и графических процессоров а также различных математиче-ских сред или представлена в рукописном варианте и содержать расчет выпол-ненный вручную Качество оформления пояснительной записки учитывается при окончательной оценке работы После представления работы преподавате-лю-консультанту она проверяется и подлежит защите

4

1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности Данные для проектирования Pвых - выходная мощность каскада Rн - сопротивление нагрузки fн-fв - диапазон усиливаемых частот Mн - коэффициент частотных искажений на нижней частоте Еп - ЭДС источника питания На рис11 приведена схема усилительного каскада

Рис 11 Схема однотактного усилителя мощности на биполярном транзисторе

Порядок расчета

1 Распределяют по цепям частотные искажения к

Mн=prod Mнi i=1 Выходной трансформатор Mн = 112divide119 Цепь эмиттерной стабилизации Mн = 104divide112 Цепь связи RC между каскадами Mн = 102divide107 2 Вычисляют мощность сигнала отдаваемую транзистором

ηтр - КПД выходного трансформатора

трѓЕвыхP

P =asymp

Ек+

R1 Rн

Свх

R2 RэСэ

5

КПД выходного трансформатора определяют из таблицы 11

Таблица 11 Мощность Вт ηтр

до 1 06divide08 от 1 до 10 07divide085

от 10 до 100 075divide093 3 Мощность выделяемая на транзисторе

kA ndash коэффициент использования транзистора (0035-045) 4 Ориентировочно определяют падение напряжения на активном сопро-

тивлении первичной обмотки трансформатора и на сопротивлении Rэ ∆U=URт1+URэ = (02divide03)Eп

5 Наибольшее возможное напряжение на транзисторе Uкэм = (Eп - ∆U)(04divide045)

По двум параметрам P0 и Uкэм выбирают транзистор в разделах laquoТранзи-сторы средней и большой мощностиraquo

Кроме того обычно транзистор проверяют еще и по частоте при этом

где Fв - верхняя граничная частота усилителя Мв - коэффициент частотных искажений на данной частоте (Мв=Мн) Данное условие носит предварительный (ориентировочный) характер и

обычно удовлетворяется Для УНЧ как правило используют НЧ и СЧ транзи-сторы

При выборе транзистора должны соблюдаться условия (выбираются по справочнику )

Uкэдоп ge Uкэмакс Ркдоп ge Р0

Также из справочника выписывают Uкэдоп Ркдоп Iкдоп βmax βmin (β=h21) Ттмdeg - наибольшая допустимая температура коллекторного перехода Rтт - тепловое сопротивление 6 Определяют положение точки покоя на выходных статических характе-

ристиках транзистора Uкэо= Eп -∆U

Iко= Р0Uкэо

kPP

A0

asympasymp

Ff2в

вh21э

minusge

6

Нагрузочная прямая строится по двум точкам (I ко Uкэо) и (0 Uкэм) на вы-ходных статических характеристиках транзистора (схема ОЭ) Пример построе-ния нагрузочной прямой показан на рис12

7 Определяют рабочий участок нагрузочной прямой

Рис12 Построение нагрузочной прямой на характеристиках транзистора Задаются величиной остаточного напряжения (Uост =1В) и наименьшим то-

ком коллектора Iкmin (без существенной ошибки принимают I кmin asymp 0) Таким об-разом рабочий участок находится между точками Т2 и Т3 (целесообразно что-бы они были симметричны относительно точки О) Точка 3 должна лежать в районе сгиба характеристики Если это не соблюдается нужно изменить поло-жение рабочих точек и если необходимо изменить нагрузочную прямую

8 Из построения определяют Uкm= Uкэо ndash Uост - амплитуда выходного напряжения Iкm= Iкм minus Iост - амплитуда выходного тока При этом должно соблюдаться условие Iкм le Iкдоп 9 Вычисляют мощность сигнала отдаваемую транзистором

Rкп = UКЭМI - сопротивление нагрузки переменному току

I - точка пересечения нагрузочной прямой с осью ординат

R)II(1250P КП2

КminКМТ minus=

7

Если полученная мощность PТ меньше необходимой Psim то увеличивают наклон нагрузочной прямой (увеличивают I) и производят проверку

Нагрузочная прямая не должна выходить из области допустимой мощности Iк= PкдопUкэ 10 Диапазон изменения входного тока (тока базы)

Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

11 По входной характеристике транзистора находят Uбэм и Uбэmin (рис13)

Рис 13 Определение параметров входного сигнала 12 Вычисляют мощность входного сигнала и входное сопротивление тран-

зистора переменному току Pвх = 2Uбmmiddot2Iбm8 Rвхтр = Uбm Iбm

Uбm и Iбm - соответственно амплитудные значения напряжения и тока базы 13 Сопротивление в цепи эмиттера определяют по падению напряжения на

этом сопротивлении Rэ= URЭIко URЭ =(05 divide 03)∆U

14 Определяют емкость конденсатора в цепи эмиттера СЭ ge 10(2π fн RЭ)

Если СЭ gt 30 мкФ то емкость можно не учитывать 15 Задают сопротивление делителя R1-2

R1-2 ge (8 divide 12) Rвхтр R1 = (EпmiddotR1-2)(IкоmiddotRЭ) R2 = (R1middotR1-2)(R1 -R1-2)

16 Вычисляют коэффициент усиления каскада по мощности

Кр= PвыхPвх

8

17 Коэффициент трансформации выходного трансформатора

где RКП = UкэмI

18 Сопротивление обмотки выходного трансформатора Rт1 = 05Rкп(1 - ηт)

Rт2 = 05Rн(1-ηт)ηт 19 Индуктивность первичной обмотки

Мнт - коэффициент частотных искажений трансформатора на нижней частоте 20 Площадь поверхности охлаждающего радиатора

где Т0срм - наибольшая возможная температура окружающей среды Т0тм - наибольшая допустимая температура коллекторного перехода Rтт - тепловое сопротивление

1Mnf

)R0159(RL2НТ

т2н

minus

+=

RРТТ

1500)P(1200SТТ0

0срм

0ТМ

0ох

minusminus

divide=

ѓЕR

RnТКП

н=

9

2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе

Расчет каскада предварительного усиления начинают с выбора принципи-

альной схемы удовлетворяющей заданным условиям Одна из наиболее рас-пространенных схем представлена на рис 21 здесь Rвхсл ndash входное сопротив-ление следующего каскада с учетом цепей смещения

Рис 21 Схема усилительного каскада на биполярном транзисторе

Порядок расчета

1 Выбирают транзистор каскада предварительного усиления Выбор про-изводят по граничной частоте току покоя коллектора и допустимому напряже-нию между коллектором и эмиттером Uкэм

Граничную частоту желательно иметь fгр min об ge 3fн βср где fгр min об ndash минимальная граничная частота в схеме с ОБ

βср ndash средний коэффициент передачи тока выбранного транзистора в схеме ОЭ

Максимальное допустимое значение тока коллектора применяемого тран-зистора Iкдоп должно быть больше или равно расчетному току покоя цепи кол-лектора Iк0

I кдоп ge I ко Расчетное значение тока покоя коллектора должно обеспечить с достаточ-

ным запасом как по нелинейным искажениям так и с точки зрения изменения точки покоя при колебаниях температуры окружающей среды и замене транзи-

R1

R2

Rэ Cэ

Сp

Uвх

Rвх

T

ИС Rвхсл

minus +

10

стора максимальную расчетную амплитуду переменной составляющей входно-го тока транзистора следующего каскада Iбmсл

При наличии в каскаде стабилизации режима обычно достаточно иметь I ко=(13divide17) Iбmсл

Если полученное значение I ко очень мало его повышают обычно до 1mА

Максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером транзистора должно быть не меньше напряжения питания

Uкэдоп ge Eк Если напряжение питания усилителя для выбранного транзистора велико

его снижают включением в выходную цепь гасящего сопротивления Для выбранного транзистора выписать из справочника значения Uкэдоп

Iкдоп βmax βmin 2 Определяют величины сопротивлений Rэ и Rк

Rэ=(03divide06) Eк I ко Rк=(01divide03) Eк I ко

3 Амплитуда переменной составляющей тока коллектора

)111(12

кслсл

слmбmслбmк RRRUII +++=

где Uбmсл - амплитуда переменной составляющей входного напряжения тран-зистора следующего каскада

4 Определяют максимальное и минимальное значения тока коллектора Iкм = I ко + Iкm Iкmin = I ко - Iкm

Если необходимо I ко увеличивают и повторяют расчёт 5 Определяют минимальное и максимальное значения тока базы (диапазон

изменения входного тока) Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

6 По входным характеристикам транзистора определяют Uбэм и Uбэmin Uбm и Iбm

7Определяют коэффициенты усиления каскада по току и напряжению

KI = IбmслIбm KU = UбmслUбm

8 Определяют сопротивления элементов делителя напряжения R1 и R2

(аналогично тому как и в каскаде усилителя мощности п15 раздела 1)

11

Рис22 Входные характеристики транзистора

9 Определяют емкость разделительного конденсатора

)121 пункт см(R

RRRR

R

RR

RRR

RRR где

1MRf2

вхтрсл

2сл1сл

2сл1трслделсл

делслвхтрсл

делслвхтрслвхсл

вхслквых

2нсвыхн

р

+=

+=

+=

minus=

π

10 Определяют емкость конденсатора Сэ (п114)

12

3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром

Исходными данными для расчета выпрямителя являются Uно ndash среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке Iо ndash среднее значение выпрямленного тока U1 ndash напряжение сети Кпвых ndash коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке В приводимых ниже расчетах напряжение выражается в вольтах ток ndash в

миллиамперах сопротивление ndash в омах емкость ndash в микрофарадах коэффици-ент пульсаций в процентах

Схема выпрямителя с фильтром приводится на рис31

Рис31 Схема мостового выпрямителя с фильтром

Последовательность расчета

1 Производят выбор типа диодов для этого определяют обратное напря-жение на вентиле

Uобр =15middotUо где Uо = 12middotUно ndash напряжение на входе сглаживающего фильтра должно

быть больше напряжения на нагрузке тк учитывает потери напряжения на фильтре

Средний ток через вентиль Iа ср = 05middotIо

Выбор диода производится по этим двум параметрам Iаср и Uобр Из спра-вочника выписывают максимальное обратное напряжение средний ток и внут-реннее сопротивление вентиля Ri

2 Расчет трансформатора Определяют сопротивление трансформатора

( )14000

0тр

IUIU830Rsdotsdot

sdot= Ом

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

U1

Сф

Lф Lф

Со СфUно

U2

a

b

13

( )530

R2RIU075U трi0

02+

+sdot= В

Токи обмоток

трi

002 RR2

U166I141I+sdotsdot

+sdot= mA 1

221 U

IU12I sdotsdot= mA

Вычисляется габаритная мощность трансформатора которая для двухпо-лупериодной схемы определяется выражением

1000IU17Pг 22 sdotsdot

= ВmiddotА

Таблица 31 Размеры

Тип пластины

ширина среднего стержня а см

ширина окна b см

высота окна h см

площадь окна

Q0=bh см

Пределы QcQ0см4

Ш-10 Ш-10 Ш-10 Ш-12 УШ-12 Ш-12 Ш-14 Ш-14 Ш-15 Ш-16 УШ-16 Ш-18 Ш-19 Ш-20 Ш-20 УШ-22 Ш-25 Ш-25 Ш-28 УШ-30 Ш-32 УШ-35 УШ-40

10 10 10 12 12 12 14 14 15 16 16 18 19 20 20 22 25 25 28 30 32 35 40

05 065 12 06 08 16 07 09 135 08 10 09 12 10 17 14 25 315 14 19 36 22 26

15 18 36 18 22 48 21 25 27 24 28 27 335 30 47 39 60 58 42 53 72 615 72

075 117 432 108 176 768 147 225 365 192 28 243 402 30 799 546 15 183 588 101 259 135 187

075-15 117-234 432-864 156-312 253-506 111-222 288-576 441-882 821-164 491-982 717-143 787-157 145-29 12-24 32-64 264-528 937-1807 114-228 465-93 91-182 265-530 165-330 300-600

14

Далее находится произведение площади сечения сердечника трансформа-тора Qc на площадь окна сердечника Q0 которое в зависимости от марки про-вода обмотки равно см4

QcQ0=16middotPг для провода марки ПЭЛ QcQ0=20middotPг для провода марки ПЭШО QcQ0=24middotPг для провода марки ПШД Из таблицы 31 в которой приведены основные данные типовых Ш-

образных пластин по значению QcQ0 выбирают тип пластины и выписывают все ее параметры При этом получают

Qc=(QcQ0)Q0 см2 Необходимая толщина пакета пластин c=Qca (см) Отношение са рекомендуется брать в пределах 1 ndash 2 Если оно выйдет за

эти пределы то необходимо выбрать другой тип пластин Определяют число витков w и толщину провода d первичной и вторичной

обмоток трансформатора w1 =48 U1 Qc d1 =002(I1)12 мм w2 =54 U2 Qc d2 =002(I2)12 мм

3 Расчет фильтра Емкость конденсатор на входе фильтра Со =30middotIо Uo мкФ

Выбирают электролитические конденсаторы по величине емкости и номи-нальному напряжению причем Uс ge 12 Uo B

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра Кпвх =300middotIо(UomiddotCo)

Необходимый коэффициент сглаживания фильтра q= Кпвх Кпвых

В данной схеме выбран двухзвенный LC-фильтр Коэффициент сглажива-ния одного звена qзв =(q)12

Определяют произведение LфCф по формуле Lф Сф=25(qзв +1) ГнmiddotмкФ

Задаются емкостью Сф так чтобы индуктивность дросселя фильтра не пре-вышала 5 ndash 10 Гн и определяют индуктивность дросселя

Lф = Lф Сф Сф Гн Находят сечение сердечника Qc число витков w и диаметр провода d об-

мотки дросселя Qс= Lф Io

2(2middot104) см2 w =4middot105 Io витков d =002middot(Iо)12 мм

Сечение обмотки Qw =wmiddotd21000 см2

По произведению QcQw из таблицы 31 выбирают тип сердечника и вы-писывают все параметры С учетом объема занимаемого стенками каркаса и изоляционными прокладками сечение окна должно быть несколько больше се-чения обмотки

4 Проверяют значение выпрямленного напряжения на нагрузке для чего определяют среднюю длину обмотки lw и сопротивление провода обмотки Rw

15

Lw =πmiddot(a+b) см Rw =2middotwmiddotLw(104 d2) Ом

При этом падение напряжение на двухзвенном фильтре Uф =2middotRw middotI0middot10-3 B

Напряжение на нагрузке Uно = Uo- Uф B

Если напряжение на нагрузке получается меньше заданного то необходи-мо провести корректировочный расчет Простейшим является увеличение до необходимого значения диаметра провода обмотки дросселя Увеличение диа-метра провода приведет к уменьшению сопротивления обмотки Rw что в свою очередь вызовет уменьшение падения напряжения на фильтре Uф При этом не-обходимо проверить может ли новый провод разместиться в окне выбранного сердечника дросселя фильтра

16

4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Схема рис 41 содержит три основных элемента регулирующий элемент на транзисторах Т1 и Т2 усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе Т3 и источник опорного напряжения на стабилитронах Собст-венно регулирующим элементом является транзистор Т1 а транзистор Т2 явля-ется согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротивлением регулирующе-го транзистора Т1

Рис41 Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность по-

лучения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряжения а так-же малое выходное сопротивление Выходное напряжение регулируется путем изменения сопротивления резистора R7

Исходными данными для расчета стабилизатора являются Uвых - выходное напряжение В ΔUвых - пределы регулирования выходного напряжения В Iн - ток нагрузки А ΔUвхUвх - допустимое относительное изменение входного напряжения Кст - коэффициент стабилизации 1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима Минимальное входное напряжение

Uвхмин = Uвых + ΔUвых + |UКЭмин| где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором

транзистора Т1 при котором его работа не заходит в область насыщения Для мощных транзисторов которые используются в качестве регулирующих эле-ментов эта величина равна (1 divide 3) В

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвхмакс значения

Uвх = Uвхмин(1 - ΔUвхUвх)

Т1

Т2 R1

Uвх

R4

R5 R6

R7

R8

C1

C2 Uвых

Ст

R2

R3

T3

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 3: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

3

Методические указания к выполнению курсовой работы

Курсовая работа по дисциплине laquoОбщая электротехника и электроникаraquo выполняется студентами специальности 220301 laquoАвтоматизация технологиче-ских процессов и производствraquo как заключительный этап изучения вышена-званного курса

Цель курсовой работы 1 Дать возможность использовать теоретические знания приобре-

тенные при изучении курса для решения практических инженер-ных проблем

2 Закрепить имеющиеся навыки решения электротехнических задач 3 Проверить степень усвоения обучающимися соответствующих раз-

делов курса Учебное пособие содержит материал по ряду разделов курса laquoОбщая элек-

тротехника и электроникаraquo Данный материал позволяет выполнить проектиро-вание некоторых электротехнических и электронных устройств Каждый из разделов пособия представляет собой самостоятельную законченную методику расчета конкретного устройства Объем и содержание курсовой работы опреде-ляет преподаватель-консультант

Пояснительная записка к курсовой работе выполняется на стандартных листах формата А4 и включает следующие разделы

1 Титульный лист соответствует стандарту для данного вида доку-ментации принятому в ИГХТУ

2 Содержание пояснительной записки 3 Исходные данные для проектирования (если производится проек-

тирование нескольких устройств то исходные данные для каждого устройства)

4 Принципиальные схемы электротехнических или электронных уст-ройств Выполняются в формате А4 и включаются в Пояснитель-ную записку

5 Расчет принципиальной схемы с объяснением каждого действия и обоснованиями выбора всех элементов схемы

6 Графическая часть (если это необходимо) Вольтамперные ампли-тудно-частотные фазо-частотные и другие характеристики Век-торные диаграммы эпюры тока и напряжения и прочее

7 Список используемой литературы Пояснительная записка может быть оформлена с использованием компью-

терных текстовых и графических процессоров а также различных математиче-ских сред или представлена в рукописном варианте и содержать расчет выпол-ненный вручную Качество оформления пояснительной записки учитывается при окончательной оценке работы После представления работы преподавате-лю-консультанту она проверяется и подлежит защите

4

1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности Данные для проектирования Pвых - выходная мощность каскада Rн - сопротивление нагрузки fн-fв - диапазон усиливаемых частот Mн - коэффициент частотных искажений на нижней частоте Еп - ЭДС источника питания На рис11 приведена схема усилительного каскада

Рис 11 Схема однотактного усилителя мощности на биполярном транзисторе

Порядок расчета

1 Распределяют по цепям частотные искажения к

Mн=prod Mнi i=1 Выходной трансформатор Mн = 112divide119 Цепь эмиттерной стабилизации Mн = 104divide112 Цепь связи RC между каскадами Mн = 102divide107 2 Вычисляют мощность сигнала отдаваемую транзистором

ηтр - КПД выходного трансформатора

трѓЕвыхP

P =asymp

Ек+

R1 Rн

Свх

R2 RэСэ

5

КПД выходного трансформатора определяют из таблицы 11

Таблица 11 Мощность Вт ηтр

до 1 06divide08 от 1 до 10 07divide085

от 10 до 100 075divide093 3 Мощность выделяемая на транзисторе

kA ndash коэффициент использования транзистора (0035-045) 4 Ориентировочно определяют падение напряжения на активном сопро-

тивлении первичной обмотки трансформатора и на сопротивлении Rэ ∆U=URт1+URэ = (02divide03)Eп

5 Наибольшее возможное напряжение на транзисторе Uкэм = (Eп - ∆U)(04divide045)

По двум параметрам P0 и Uкэм выбирают транзистор в разделах laquoТранзи-сторы средней и большой мощностиraquo

Кроме того обычно транзистор проверяют еще и по частоте при этом

где Fв - верхняя граничная частота усилителя Мв - коэффициент частотных искажений на данной частоте (Мв=Мн) Данное условие носит предварительный (ориентировочный) характер и

обычно удовлетворяется Для УНЧ как правило используют НЧ и СЧ транзи-сторы

При выборе транзистора должны соблюдаться условия (выбираются по справочнику )

Uкэдоп ge Uкэмакс Ркдоп ge Р0

Также из справочника выписывают Uкэдоп Ркдоп Iкдоп βmax βmin (β=h21) Ттмdeg - наибольшая допустимая температура коллекторного перехода Rтт - тепловое сопротивление 6 Определяют положение точки покоя на выходных статических характе-

ристиках транзистора Uкэо= Eп -∆U

Iко= Р0Uкэо

kPP

A0

asympasymp

Ff2в

вh21э

minusge

6

Нагрузочная прямая строится по двум точкам (I ко Uкэо) и (0 Uкэм) на вы-ходных статических характеристиках транзистора (схема ОЭ) Пример построе-ния нагрузочной прямой показан на рис12

7 Определяют рабочий участок нагрузочной прямой

Рис12 Построение нагрузочной прямой на характеристиках транзистора Задаются величиной остаточного напряжения (Uост =1В) и наименьшим то-

ком коллектора Iкmin (без существенной ошибки принимают I кmin asymp 0) Таким об-разом рабочий участок находится между точками Т2 и Т3 (целесообразно что-бы они были симметричны относительно точки О) Точка 3 должна лежать в районе сгиба характеристики Если это не соблюдается нужно изменить поло-жение рабочих точек и если необходимо изменить нагрузочную прямую

8 Из построения определяют Uкm= Uкэо ndash Uост - амплитуда выходного напряжения Iкm= Iкм minus Iост - амплитуда выходного тока При этом должно соблюдаться условие Iкм le Iкдоп 9 Вычисляют мощность сигнала отдаваемую транзистором

Rкп = UКЭМI - сопротивление нагрузки переменному току

I - точка пересечения нагрузочной прямой с осью ординат

R)II(1250P КП2

КminКМТ minus=

7

Если полученная мощность PТ меньше необходимой Psim то увеличивают наклон нагрузочной прямой (увеличивают I) и производят проверку

Нагрузочная прямая не должна выходить из области допустимой мощности Iк= PкдопUкэ 10 Диапазон изменения входного тока (тока базы)

Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

11 По входной характеристике транзистора находят Uбэм и Uбэmin (рис13)

Рис 13 Определение параметров входного сигнала 12 Вычисляют мощность входного сигнала и входное сопротивление тран-

зистора переменному току Pвх = 2Uбmmiddot2Iбm8 Rвхтр = Uбm Iбm

Uбm и Iбm - соответственно амплитудные значения напряжения и тока базы 13 Сопротивление в цепи эмиттера определяют по падению напряжения на

этом сопротивлении Rэ= URЭIко URЭ =(05 divide 03)∆U

14 Определяют емкость конденсатора в цепи эмиттера СЭ ge 10(2π fн RЭ)

Если СЭ gt 30 мкФ то емкость можно не учитывать 15 Задают сопротивление делителя R1-2

R1-2 ge (8 divide 12) Rвхтр R1 = (EпmiddotR1-2)(IкоmiddotRЭ) R2 = (R1middotR1-2)(R1 -R1-2)

16 Вычисляют коэффициент усиления каскада по мощности

Кр= PвыхPвх

8

17 Коэффициент трансформации выходного трансформатора

где RКП = UкэмI

18 Сопротивление обмотки выходного трансформатора Rт1 = 05Rкп(1 - ηт)

Rт2 = 05Rн(1-ηт)ηт 19 Индуктивность первичной обмотки

Мнт - коэффициент частотных искажений трансформатора на нижней частоте 20 Площадь поверхности охлаждающего радиатора

где Т0срм - наибольшая возможная температура окружающей среды Т0тм - наибольшая допустимая температура коллекторного перехода Rтт - тепловое сопротивление

1Mnf

)R0159(RL2НТ

т2н

minus

+=

RРТТ

1500)P(1200SТТ0

0срм

0ТМ

0ох

minusminus

divide=

ѓЕR

RnТКП

н=

9

2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе

Расчет каскада предварительного усиления начинают с выбора принципи-

альной схемы удовлетворяющей заданным условиям Одна из наиболее рас-пространенных схем представлена на рис 21 здесь Rвхсл ndash входное сопротив-ление следующего каскада с учетом цепей смещения

Рис 21 Схема усилительного каскада на биполярном транзисторе

Порядок расчета

1 Выбирают транзистор каскада предварительного усиления Выбор про-изводят по граничной частоте току покоя коллектора и допустимому напряже-нию между коллектором и эмиттером Uкэм

Граничную частоту желательно иметь fгр min об ge 3fн βср где fгр min об ndash минимальная граничная частота в схеме с ОБ

βср ndash средний коэффициент передачи тока выбранного транзистора в схеме ОЭ

Максимальное допустимое значение тока коллектора применяемого тран-зистора Iкдоп должно быть больше или равно расчетному току покоя цепи кол-лектора Iк0

I кдоп ge I ко Расчетное значение тока покоя коллектора должно обеспечить с достаточ-

ным запасом как по нелинейным искажениям так и с точки зрения изменения точки покоя при колебаниях температуры окружающей среды и замене транзи-

R1

R2

Rэ Cэ

Сp

Uвх

Rвх

T

ИС Rвхсл

minus +

10

стора максимальную расчетную амплитуду переменной составляющей входно-го тока транзистора следующего каскада Iбmсл

При наличии в каскаде стабилизации режима обычно достаточно иметь I ко=(13divide17) Iбmсл

Если полученное значение I ко очень мало его повышают обычно до 1mА

Максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером транзистора должно быть не меньше напряжения питания

Uкэдоп ge Eк Если напряжение питания усилителя для выбранного транзистора велико

его снижают включением в выходную цепь гасящего сопротивления Для выбранного транзистора выписать из справочника значения Uкэдоп

Iкдоп βmax βmin 2 Определяют величины сопротивлений Rэ и Rк

Rэ=(03divide06) Eк I ко Rк=(01divide03) Eк I ко

3 Амплитуда переменной составляющей тока коллектора

)111(12

кслсл

слmбmслбmк RRRUII +++=

где Uбmсл - амплитуда переменной составляющей входного напряжения тран-зистора следующего каскада

4 Определяют максимальное и минимальное значения тока коллектора Iкм = I ко + Iкm Iкmin = I ко - Iкm

Если необходимо I ко увеличивают и повторяют расчёт 5 Определяют минимальное и максимальное значения тока базы (диапазон

изменения входного тока) Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

6 По входным характеристикам транзистора определяют Uбэм и Uбэmin Uбm и Iбm

7Определяют коэффициенты усиления каскада по току и напряжению

KI = IбmслIбm KU = UбmслUбm

8 Определяют сопротивления элементов делителя напряжения R1 и R2

(аналогично тому как и в каскаде усилителя мощности п15 раздела 1)

11

Рис22 Входные характеристики транзистора

9 Определяют емкость разделительного конденсатора

)121 пункт см(R

RRRR

R

RR

RRR

RRR где

1MRf2

вхтрсл

2сл1сл

2сл1трслделсл

делслвхтрсл

делслвхтрслвхсл

вхслквых

2нсвыхн

р

+=

+=

+=

minus=

π

10 Определяют емкость конденсатора Сэ (п114)

12

3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром

Исходными данными для расчета выпрямителя являются Uно ndash среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке Iо ndash среднее значение выпрямленного тока U1 ndash напряжение сети Кпвых ndash коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке В приводимых ниже расчетах напряжение выражается в вольтах ток ndash в

миллиамперах сопротивление ndash в омах емкость ndash в микрофарадах коэффици-ент пульсаций в процентах

Схема выпрямителя с фильтром приводится на рис31

Рис31 Схема мостового выпрямителя с фильтром

Последовательность расчета

1 Производят выбор типа диодов для этого определяют обратное напря-жение на вентиле

Uобр =15middotUо где Uо = 12middotUно ndash напряжение на входе сглаживающего фильтра должно

быть больше напряжения на нагрузке тк учитывает потери напряжения на фильтре

Средний ток через вентиль Iа ср = 05middotIо

Выбор диода производится по этим двум параметрам Iаср и Uобр Из спра-вочника выписывают максимальное обратное напряжение средний ток и внут-реннее сопротивление вентиля Ri

2 Расчет трансформатора Определяют сопротивление трансформатора

( )14000

0тр

IUIU830Rsdotsdot

sdot= Ом

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

U1

Сф

Lф Lф

Со СфUно

U2

a

b

13

( )530

R2RIU075U трi0

02+

+sdot= В

Токи обмоток

трi

002 RR2

U166I141I+sdotsdot

+sdot= mA 1

221 U

IU12I sdotsdot= mA

Вычисляется габаритная мощность трансформатора которая для двухпо-лупериодной схемы определяется выражением

1000IU17Pг 22 sdotsdot

= ВmiddotА

Таблица 31 Размеры

Тип пластины

ширина среднего стержня а см

ширина окна b см

высота окна h см

площадь окна

Q0=bh см

Пределы QcQ0см4

Ш-10 Ш-10 Ш-10 Ш-12 УШ-12 Ш-12 Ш-14 Ш-14 Ш-15 Ш-16 УШ-16 Ш-18 Ш-19 Ш-20 Ш-20 УШ-22 Ш-25 Ш-25 Ш-28 УШ-30 Ш-32 УШ-35 УШ-40

10 10 10 12 12 12 14 14 15 16 16 18 19 20 20 22 25 25 28 30 32 35 40

05 065 12 06 08 16 07 09 135 08 10 09 12 10 17 14 25 315 14 19 36 22 26

15 18 36 18 22 48 21 25 27 24 28 27 335 30 47 39 60 58 42 53 72 615 72

075 117 432 108 176 768 147 225 365 192 28 243 402 30 799 546 15 183 588 101 259 135 187

075-15 117-234 432-864 156-312 253-506 111-222 288-576 441-882 821-164 491-982 717-143 787-157 145-29 12-24 32-64 264-528 937-1807 114-228 465-93 91-182 265-530 165-330 300-600

14

Далее находится произведение площади сечения сердечника трансформа-тора Qc на площадь окна сердечника Q0 которое в зависимости от марки про-вода обмотки равно см4

QcQ0=16middotPг для провода марки ПЭЛ QcQ0=20middotPг для провода марки ПЭШО QcQ0=24middotPг для провода марки ПШД Из таблицы 31 в которой приведены основные данные типовых Ш-

образных пластин по значению QcQ0 выбирают тип пластины и выписывают все ее параметры При этом получают

Qc=(QcQ0)Q0 см2 Необходимая толщина пакета пластин c=Qca (см) Отношение са рекомендуется брать в пределах 1 ndash 2 Если оно выйдет за

эти пределы то необходимо выбрать другой тип пластин Определяют число витков w и толщину провода d первичной и вторичной

обмоток трансформатора w1 =48 U1 Qc d1 =002(I1)12 мм w2 =54 U2 Qc d2 =002(I2)12 мм

3 Расчет фильтра Емкость конденсатор на входе фильтра Со =30middotIо Uo мкФ

Выбирают электролитические конденсаторы по величине емкости и номи-нальному напряжению причем Uс ge 12 Uo B

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра Кпвх =300middotIо(UomiddotCo)

Необходимый коэффициент сглаживания фильтра q= Кпвх Кпвых

В данной схеме выбран двухзвенный LC-фильтр Коэффициент сглажива-ния одного звена qзв =(q)12

Определяют произведение LфCф по формуле Lф Сф=25(qзв +1) ГнmiddotмкФ

Задаются емкостью Сф так чтобы индуктивность дросселя фильтра не пре-вышала 5 ndash 10 Гн и определяют индуктивность дросселя

Lф = Lф Сф Сф Гн Находят сечение сердечника Qc число витков w и диаметр провода d об-

мотки дросселя Qс= Lф Io

2(2middot104) см2 w =4middot105 Io витков d =002middot(Iо)12 мм

Сечение обмотки Qw =wmiddotd21000 см2

По произведению QcQw из таблицы 31 выбирают тип сердечника и вы-писывают все параметры С учетом объема занимаемого стенками каркаса и изоляционными прокладками сечение окна должно быть несколько больше се-чения обмотки

4 Проверяют значение выпрямленного напряжения на нагрузке для чего определяют среднюю длину обмотки lw и сопротивление провода обмотки Rw

15

Lw =πmiddot(a+b) см Rw =2middotwmiddotLw(104 d2) Ом

При этом падение напряжение на двухзвенном фильтре Uф =2middotRw middotI0middot10-3 B

Напряжение на нагрузке Uно = Uo- Uф B

Если напряжение на нагрузке получается меньше заданного то необходи-мо провести корректировочный расчет Простейшим является увеличение до необходимого значения диаметра провода обмотки дросселя Увеличение диа-метра провода приведет к уменьшению сопротивления обмотки Rw что в свою очередь вызовет уменьшение падения напряжения на фильтре Uф При этом не-обходимо проверить может ли новый провод разместиться в окне выбранного сердечника дросселя фильтра

16

4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Схема рис 41 содержит три основных элемента регулирующий элемент на транзисторах Т1 и Т2 усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе Т3 и источник опорного напряжения на стабилитронах Собст-венно регулирующим элементом является транзистор Т1 а транзистор Т2 явля-ется согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротивлением регулирующе-го транзистора Т1

Рис41 Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность по-

лучения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряжения а так-же малое выходное сопротивление Выходное напряжение регулируется путем изменения сопротивления резистора R7

Исходными данными для расчета стабилизатора являются Uвых - выходное напряжение В ΔUвых - пределы регулирования выходного напряжения В Iн - ток нагрузки А ΔUвхUвх - допустимое относительное изменение входного напряжения Кст - коэффициент стабилизации 1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима Минимальное входное напряжение

Uвхмин = Uвых + ΔUвых + |UКЭмин| где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором

транзистора Т1 при котором его работа не заходит в область насыщения Для мощных транзисторов которые используются в качестве регулирующих эле-ментов эта величина равна (1 divide 3) В

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвхмакс значения

Uвх = Uвхмин(1 - ΔUвхUвх)

Т1

Т2 R1

Uвх

R4

R5 R6

R7

R8

C1

C2 Uвых

Ст

R2

R3

T3

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 4: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

4

1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности Данные для проектирования Pвых - выходная мощность каскада Rн - сопротивление нагрузки fн-fв - диапазон усиливаемых частот Mн - коэффициент частотных искажений на нижней частоте Еп - ЭДС источника питания На рис11 приведена схема усилительного каскада

Рис 11 Схема однотактного усилителя мощности на биполярном транзисторе

Порядок расчета

1 Распределяют по цепям частотные искажения к

Mн=prod Mнi i=1 Выходной трансформатор Mн = 112divide119 Цепь эмиттерной стабилизации Mн = 104divide112 Цепь связи RC между каскадами Mн = 102divide107 2 Вычисляют мощность сигнала отдаваемую транзистором

ηтр - КПД выходного трансформатора

трѓЕвыхP

P =asymp

Ек+

R1 Rн

Свх

R2 RэСэ

5

КПД выходного трансформатора определяют из таблицы 11

Таблица 11 Мощность Вт ηтр

до 1 06divide08 от 1 до 10 07divide085

от 10 до 100 075divide093 3 Мощность выделяемая на транзисторе

kA ndash коэффициент использования транзистора (0035-045) 4 Ориентировочно определяют падение напряжения на активном сопро-

тивлении первичной обмотки трансформатора и на сопротивлении Rэ ∆U=URт1+URэ = (02divide03)Eп

5 Наибольшее возможное напряжение на транзисторе Uкэм = (Eп - ∆U)(04divide045)

По двум параметрам P0 и Uкэм выбирают транзистор в разделах laquoТранзи-сторы средней и большой мощностиraquo

Кроме того обычно транзистор проверяют еще и по частоте при этом

где Fв - верхняя граничная частота усилителя Мв - коэффициент частотных искажений на данной частоте (Мв=Мн) Данное условие носит предварительный (ориентировочный) характер и

обычно удовлетворяется Для УНЧ как правило используют НЧ и СЧ транзи-сторы

При выборе транзистора должны соблюдаться условия (выбираются по справочнику )

Uкэдоп ge Uкэмакс Ркдоп ge Р0

Также из справочника выписывают Uкэдоп Ркдоп Iкдоп βmax βmin (β=h21) Ттмdeg - наибольшая допустимая температура коллекторного перехода Rтт - тепловое сопротивление 6 Определяют положение точки покоя на выходных статических характе-

ристиках транзистора Uкэо= Eп -∆U

Iко= Р0Uкэо

kPP

A0

asympasymp

Ff2в

вh21э

minusge

6

Нагрузочная прямая строится по двум точкам (I ко Uкэо) и (0 Uкэм) на вы-ходных статических характеристиках транзистора (схема ОЭ) Пример построе-ния нагрузочной прямой показан на рис12

7 Определяют рабочий участок нагрузочной прямой

Рис12 Построение нагрузочной прямой на характеристиках транзистора Задаются величиной остаточного напряжения (Uост =1В) и наименьшим то-

ком коллектора Iкmin (без существенной ошибки принимают I кmin asymp 0) Таким об-разом рабочий участок находится между точками Т2 и Т3 (целесообразно что-бы они были симметричны относительно точки О) Точка 3 должна лежать в районе сгиба характеристики Если это не соблюдается нужно изменить поло-жение рабочих точек и если необходимо изменить нагрузочную прямую

8 Из построения определяют Uкm= Uкэо ndash Uост - амплитуда выходного напряжения Iкm= Iкм minus Iост - амплитуда выходного тока При этом должно соблюдаться условие Iкм le Iкдоп 9 Вычисляют мощность сигнала отдаваемую транзистором

Rкп = UКЭМI - сопротивление нагрузки переменному току

I - точка пересечения нагрузочной прямой с осью ординат

R)II(1250P КП2

КminКМТ minus=

7

Если полученная мощность PТ меньше необходимой Psim то увеличивают наклон нагрузочной прямой (увеличивают I) и производят проверку

Нагрузочная прямая не должна выходить из области допустимой мощности Iк= PкдопUкэ 10 Диапазон изменения входного тока (тока базы)

Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

11 По входной характеристике транзистора находят Uбэм и Uбэmin (рис13)

Рис 13 Определение параметров входного сигнала 12 Вычисляют мощность входного сигнала и входное сопротивление тран-

зистора переменному току Pвх = 2Uбmmiddot2Iбm8 Rвхтр = Uбm Iбm

Uбm и Iбm - соответственно амплитудные значения напряжения и тока базы 13 Сопротивление в цепи эмиттера определяют по падению напряжения на

этом сопротивлении Rэ= URЭIко URЭ =(05 divide 03)∆U

14 Определяют емкость конденсатора в цепи эмиттера СЭ ge 10(2π fн RЭ)

Если СЭ gt 30 мкФ то емкость можно не учитывать 15 Задают сопротивление делителя R1-2

R1-2 ge (8 divide 12) Rвхтр R1 = (EпmiddotR1-2)(IкоmiddotRЭ) R2 = (R1middotR1-2)(R1 -R1-2)

16 Вычисляют коэффициент усиления каскада по мощности

Кр= PвыхPвх

8

17 Коэффициент трансформации выходного трансформатора

где RКП = UкэмI

18 Сопротивление обмотки выходного трансформатора Rт1 = 05Rкп(1 - ηт)

Rт2 = 05Rн(1-ηт)ηт 19 Индуктивность первичной обмотки

Мнт - коэффициент частотных искажений трансформатора на нижней частоте 20 Площадь поверхности охлаждающего радиатора

где Т0срм - наибольшая возможная температура окружающей среды Т0тм - наибольшая допустимая температура коллекторного перехода Rтт - тепловое сопротивление

1Mnf

)R0159(RL2НТ

т2н

minus

+=

RРТТ

1500)P(1200SТТ0

0срм

0ТМ

0ох

minusminus

divide=

ѓЕR

RnТКП

н=

9

2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе

Расчет каскада предварительного усиления начинают с выбора принципи-

альной схемы удовлетворяющей заданным условиям Одна из наиболее рас-пространенных схем представлена на рис 21 здесь Rвхсл ndash входное сопротив-ление следующего каскада с учетом цепей смещения

Рис 21 Схема усилительного каскада на биполярном транзисторе

Порядок расчета

1 Выбирают транзистор каскада предварительного усиления Выбор про-изводят по граничной частоте току покоя коллектора и допустимому напряже-нию между коллектором и эмиттером Uкэм

Граничную частоту желательно иметь fгр min об ge 3fн βср где fгр min об ndash минимальная граничная частота в схеме с ОБ

βср ndash средний коэффициент передачи тока выбранного транзистора в схеме ОЭ

Максимальное допустимое значение тока коллектора применяемого тран-зистора Iкдоп должно быть больше или равно расчетному току покоя цепи кол-лектора Iк0

I кдоп ge I ко Расчетное значение тока покоя коллектора должно обеспечить с достаточ-

ным запасом как по нелинейным искажениям так и с точки зрения изменения точки покоя при колебаниях температуры окружающей среды и замене транзи-

R1

R2

Rэ Cэ

Сp

Uвх

Rвх

T

ИС Rвхсл

minus +

10

стора максимальную расчетную амплитуду переменной составляющей входно-го тока транзистора следующего каскада Iбmсл

При наличии в каскаде стабилизации режима обычно достаточно иметь I ко=(13divide17) Iбmсл

Если полученное значение I ко очень мало его повышают обычно до 1mА

Максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером транзистора должно быть не меньше напряжения питания

Uкэдоп ge Eк Если напряжение питания усилителя для выбранного транзистора велико

его снижают включением в выходную цепь гасящего сопротивления Для выбранного транзистора выписать из справочника значения Uкэдоп

Iкдоп βmax βmin 2 Определяют величины сопротивлений Rэ и Rк

Rэ=(03divide06) Eк I ко Rк=(01divide03) Eк I ко

3 Амплитуда переменной составляющей тока коллектора

)111(12

кслсл

слmбmслбmк RRRUII +++=

где Uбmсл - амплитуда переменной составляющей входного напряжения тран-зистора следующего каскада

4 Определяют максимальное и минимальное значения тока коллектора Iкм = I ко + Iкm Iкmin = I ко - Iкm

Если необходимо I ко увеличивают и повторяют расчёт 5 Определяют минимальное и максимальное значения тока базы (диапазон

изменения входного тока) Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

6 По входным характеристикам транзистора определяют Uбэм и Uбэmin Uбm и Iбm

7Определяют коэффициенты усиления каскада по току и напряжению

KI = IбmслIбm KU = UбmслUбm

8 Определяют сопротивления элементов делителя напряжения R1 и R2

(аналогично тому как и в каскаде усилителя мощности п15 раздела 1)

11

Рис22 Входные характеристики транзистора

9 Определяют емкость разделительного конденсатора

)121 пункт см(R

RRRR

R

RR

RRR

RRR где

1MRf2

вхтрсл

2сл1сл

2сл1трслделсл

делслвхтрсл

делслвхтрслвхсл

вхслквых

2нсвыхн

р

+=

+=

+=

minus=

π

10 Определяют емкость конденсатора Сэ (п114)

12

3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром

Исходными данными для расчета выпрямителя являются Uно ndash среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке Iо ndash среднее значение выпрямленного тока U1 ndash напряжение сети Кпвых ndash коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке В приводимых ниже расчетах напряжение выражается в вольтах ток ndash в

миллиамперах сопротивление ndash в омах емкость ndash в микрофарадах коэффици-ент пульсаций в процентах

Схема выпрямителя с фильтром приводится на рис31

Рис31 Схема мостового выпрямителя с фильтром

Последовательность расчета

1 Производят выбор типа диодов для этого определяют обратное напря-жение на вентиле

Uобр =15middotUо где Uо = 12middotUно ndash напряжение на входе сглаживающего фильтра должно

быть больше напряжения на нагрузке тк учитывает потери напряжения на фильтре

Средний ток через вентиль Iа ср = 05middotIо

Выбор диода производится по этим двум параметрам Iаср и Uобр Из спра-вочника выписывают максимальное обратное напряжение средний ток и внут-реннее сопротивление вентиля Ri

2 Расчет трансформатора Определяют сопротивление трансформатора

( )14000

0тр

IUIU830Rsdotsdot

sdot= Ом

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

U1

Сф

Lф Lф

Со СфUно

U2

a

b

13

( )530

R2RIU075U трi0

02+

+sdot= В

Токи обмоток

трi

002 RR2

U166I141I+sdotsdot

+sdot= mA 1

221 U

IU12I sdotsdot= mA

Вычисляется габаритная мощность трансформатора которая для двухпо-лупериодной схемы определяется выражением

1000IU17Pг 22 sdotsdot

= ВmiddotА

Таблица 31 Размеры

Тип пластины

ширина среднего стержня а см

ширина окна b см

высота окна h см

площадь окна

Q0=bh см

Пределы QcQ0см4

Ш-10 Ш-10 Ш-10 Ш-12 УШ-12 Ш-12 Ш-14 Ш-14 Ш-15 Ш-16 УШ-16 Ш-18 Ш-19 Ш-20 Ш-20 УШ-22 Ш-25 Ш-25 Ш-28 УШ-30 Ш-32 УШ-35 УШ-40

10 10 10 12 12 12 14 14 15 16 16 18 19 20 20 22 25 25 28 30 32 35 40

05 065 12 06 08 16 07 09 135 08 10 09 12 10 17 14 25 315 14 19 36 22 26

15 18 36 18 22 48 21 25 27 24 28 27 335 30 47 39 60 58 42 53 72 615 72

075 117 432 108 176 768 147 225 365 192 28 243 402 30 799 546 15 183 588 101 259 135 187

075-15 117-234 432-864 156-312 253-506 111-222 288-576 441-882 821-164 491-982 717-143 787-157 145-29 12-24 32-64 264-528 937-1807 114-228 465-93 91-182 265-530 165-330 300-600

14

Далее находится произведение площади сечения сердечника трансформа-тора Qc на площадь окна сердечника Q0 которое в зависимости от марки про-вода обмотки равно см4

QcQ0=16middotPг для провода марки ПЭЛ QcQ0=20middotPг для провода марки ПЭШО QcQ0=24middotPг для провода марки ПШД Из таблицы 31 в которой приведены основные данные типовых Ш-

образных пластин по значению QcQ0 выбирают тип пластины и выписывают все ее параметры При этом получают

Qc=(QcQ0)Q0 см2 Необходимая толщина пакета пластин c=Qca (см) Отношение са рекомендуется брать в пределах 1 ndash 2 Если оно выйдет за

эти пределы то необходимо выбрать другой тип пластин Определяют число витков w и толщину провода d первичной и вторичной

обмоток трансформатора w1 =48 U1 Qc d1 =002(I1)12 мм w2 =54 U2 Qc d2 =002(I2)12 мм

3 Расчет фильтра Емкость конденсатор на входе фильтра Со =30middotIо Uo мкФ

Выбирают электролитические конденсаторы по величине емкости и номи-нальному напряжению причем Uс ge 12 Uo B

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра Кпвх =300middotIо(UomiddotCo)

Необходимый коэффициент сглаживания фильтра q= Кпвх Кпвых

В данной схеме выбран двухзвенный LC-фильтр Коэффициент сглажива-ния одного звена qзв =(q)12

Определяют произведение LфCф по формуле Lф Сф=25(qзв +1) ГнmiddotмкФ

Задаются емкостью Сф так чтобы индуктивность дросселя фильтра не пре-вышала 5 ndash 10 Гн и определяют индуктивность дросселя

Lф = Lф Сф Сф Гн Находят сечение сердечника Qc число витков w и диаметр провода d об-

мотки дросселя Qс= Lф Io

2(2middot104) см2 w =4middot105 Io витков d =002middot(Iо)12 мм

Сечение обмотки Qw =wmiddotd21000 см2

По произведению QcQw из таблицы 31 выбирают тип сердечника и вы-писывают все параметры С учетом объема занимаемого стенками каркаса и изоляционными прокладками сечение окна должно быть несколько больше се-чения обмотки

4 Проверяют значение выпрямленного напряжения на нагрузке для чего определяют среднюю длину обмотки lw и сопротивление провода обмотки Rw

15

Lw =πmiddot(a+b) см Rw =2middotwmiddotLw(104 d2) Ом

При этом падение напряжение на двухзвенном фильтре Uф =2middotRw middotI0middot10-3 B

Напряжение на нагрузке Uно = Uo- Uф B

Если напряжение на нагрузке получается меньше заданного то необходи-мо провести корректировочный расчет Простейшим является увеличение до необходимого значения диаметра провода обмотки дросселя Увеличение диа-метра провода приведет к уменьшению сопротивления обмотки Rw что в свою очередь вызовет уменьшение падения напряжения на фильтре Uф При этом не-обходимо проверить может ли новый провод разместиться в окне выбранного сердечника дросселя фильтра

16

4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Схема рис 41 содержит три основных элемента регулирующий элемент на транзисторах Т1 и Т2 усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе Т3 и источник опорного напряжения на стабилитронах Собст-венно регулирующим элементом является транзистор Т1 а транзистор Т2 явля-ется согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротивлением регулирующе-го транзистора Т1

Рис41 Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность по-

лучения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряжения а так-же малое выходное сопротивление Выходное напряжение регулируется путем изменения сопротивления резистора R7

Исходными данными для расчета стабилизатора являются Uвых - выходное напряжение В ΔUвых - пределы регулирования выходного напряжения В Iн - ток нагрузки А ΔUвхUвх - допустимое относительное изменение входного напряжения Кст - коэффициент стабилизации 1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима Минимальное входное напряжение

Uвхмин = Uвых + ΔUвых + |UКЭмин| где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором

транзистора Т1 при котором его работа не заходит в область насыщения Для мощных транзисторов которые используются в качестве регулирующих эле-ментов эта величина равна (1 divide 3) В

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвхмакс значения

Uвх = Uвхмин(1 - ΔUвхUвх)

Т1

Т2 R1

Uвх

R4

R5 R6

R7

R8

C1

C2 Uвых

Ст

R2

R3

T3

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 5: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

5

КПД выходного трансформатора определяют из таблицы 11

Таблица 11 Мощность Вт ηтр

до 1 06divide08 от 1 до 10 07divide085

от 10 до 100 075divide093 3 Мощность выделяемая на транзисторе

kA ndash коэффициент использования транзистора (0035-045) 4 Ориентировочно определяют падение напряжения на активном сопро-

тивлении первичной обмотки трансформатора и на сопротивлении Rэ ∆U=URт1+URэ = (02divide03)Eп

5 Наибольшее возможное напряжение на транзисторе Uкэм = (Eп - ∆U)(04divide045)

По двум параметрам P0 и Uкэм выбирают транзистор в разделах laquoТранзи-сторы средней и большой мощностиraquo

Кроме того обычно транзистор проверяют еще и по частоте при этом

где Fв - верхняя граничная частота усилителя Мв - коэффициент частотных искажений на данной частоте (Мв=Мн) Данное условие носит предварительный (ориентировочный) характер и

обычно удовлетворяется Для УНЧ как правило используют НЧ и СЧ транзи-сторы

При выборе транзистора должны соблюдаться условия (выбираются по справочнику )

Uкэдоп ge Uкэмакс Ркдоп ge Р0

Также из справочника выписывают Uкэдоп Ркдоп Iкдоп βmax βmin (β=h21) Ттмdeg - наибольшая допустимая температура коллекторного перехода Rтт - тепловое сопротивление 6 Определяют положение точки покоя на выходных статических характе-

ристиках транзистора Uкэо= Eп -∆U

Iко= Р0Uкэо

kPP

A0

asympasymp

Ff2в

вh21э

minusge

6

Нагрузочная прямая строится по двум точкам (I ко Uкэо) и (0 Uкэм) на вы-ходных статических характеристиках транзистора (схема ОЭ) Пример построе-ния нагрузочной прямой показан на рис12

7 Определяют рабочий участок нагрузочной прямой

Рис12 Построение нагрузочной прямой на характеристиках транзистора Задаются величиной остаточного напряжения (Uост =1В) и наименьшим то-

ком коллектора Iкmin (без существенной ошибки принимают I кmin asymp 0) Таким об-разом рабочий участок находится между точками Т2 и Т3 (целесообразно что-бы они были симметричны относительно точки О) Точка 3 должна лежать в районе сгиба характеристики Если это не соблюдается нужно изменить поло-жение рабочих точек и если необходимо изменить нагрузочную прямую

8 Из построения определяют Uкm= Uкэо ndash Uост - амплитуда выходного напряжения Iкm= Iкм minus Iост - амплитуда выходного тока При этом должно соблюдаться условие Iкм le Iкдоп 9 Вычисляют мощность сигнала отдаваемую транзистором

Rкп = UКЭМI - сопротивление нагрузки переменному току

I - точка пересечения нагрузочной прямой с осью ординат

R)II(1250P КП2

КminКМТ minus=

7

Если полученная мощность PТ меньше необходимой Psim то увеличивают наклон нагрузочной прямой (увеличивают I) и производят проверку

Нагрузочная прямая не должна выходить из области допустимой мощности Iк= PкдопUкэ 10 Диапазон изменения входного тока (тока базы)

Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

11 По входной характеристике транзистора находят Uбэм и Uбэmin (рис13)

Рис 13 Определение параметров входного сигнала 12 Вычисляют мощность входного сигнала и входное сопротивление тран-

зистора переменному току Pвх = 2Uбmmiddot2Iбm8 Rвхтр = Uбm Iбm

Uбm и Iбm - соответственно амплитудные значения напряжения и тока базы 13 Сопротивление в цепи эмиттера определяют по падению напряжения на

этом сопротивлении Rэ= URЭIко URЭ =(05 divide 03)∆U

14 Определяют емкость конденсатора в цепи эмиттера СЭ ge 10(2π fн RЭ)

Если СЭ gt 30 мкФ то емкость можно не учитывать 15 Задают сопротивление делителя R1-2

R1-2 ge (8 divide 12) Rвхтр R1 = (EпmiddotR1-2)(IкоmiddotRЭ) R2 = (R1middotR1-2)(R1 -R1-2)

16 Вычисляют коэффициент усиления каскада по мощности

Кр= PвыхPвх

8

17 Коэффициент трансформации выходного трансформатора

где RКП = UкэмI

18 Сопротивление обмотки выходного трансформатора Rт1 = 05Rкп(1 - ηт)

Rт2 = 05Rн(1-ηт)ηт 19 Индуктивность первичной обмотки

Мнт - коэффициент частотных искажений трансформатора на нижней частоте 20 Площадь поверхности охлаждающего радиатора

где Т0срм - наибольшая возможная температура окружающей среды Т0тм - наибольшая допустимая температура коллекторного перехода Rтт - тепловое сопротивление

1Mnf

)R0159(RL2НТ

т2н

minus

+=

RРТТ

1500)P(1200SТТ0

0срм

0ТМ

0ох

minusminus

divide=

ѓЕR

RnТКП

н=

9

2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе

Расчет каскада предварительного усиления начинают с выбора принципи-

альной схемы удовлетворяющей заданным условиям Одна из наиболее рас-пространенных схем представлена на рис 21 здесь Rвхсл ndash входное сопротив-ление следующего каскада с учетом цепей смещения

Рис 21 Схема усилительного каскада на биполярном транзисторе

Порядок расчета

1 Выбирают транзистор каскада предварительного усиления Выбор про-изводят по граничной частоте току покоя коллектора и допустимому напряже-нию между коллектором и эмиттером Uкэм

Граничную частоту желательно иметь fгр min об ge 3fн βср где fгр min об ndash минимальная граничная частота в схеме с ОБ

βср ndash средний коэффициент передачи тока выбранного транзистора в схеме ОЭ

Максимальное допустимое значение тока коллектора применяемого тран-зистора Iкдоп должно быть больше или равно расчетному току покоя цепи кол-лектора Iк0

I кдоп ge I ко Расчетное значение тока покоя коллектора должно обеспечить с достаточ-

ным запасом как по нелинейным искажениям так и с точки зрения изменения точки покоя при колебаниях температуры окружающей среды и замене транзи-

R1

R2

Rэ Cэ

Сp

Uвх

Rвх

T

ИС Rвхсл

minus +

10

стора максимальную расчетную амплитуду переменной составляющей входно-го тока транзистора следующего каскада Iбmсл

При наличии в каскаде стабилизации режима обычно достаточно иметь I ко=(13divide17) Iбmсл

Если полученное значение I ко очень мало его повышают обычно до 1mА

Максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером транзистора должно быть не меньше напряжения питания

Uкэдоп ge Eк Если напряжение питания усилителя для выбранного транзистора велико

его снижают включением в выходную цепь гасящего сопротивления Для выбранного транзистора выписать из справочника значения Uкэдоп

Iкдоп βmax βmin 2 Определяют величины сопротивлений Rэ и Rк

Rэ=(03divide06) Eк I ко Rк=(01divide03) Eк I ко

3 Амплитуда переменной составляющей тока коллектора

)111(12

кслсл

слmбmслбmк RRRUII +++=

где Uбmсл - амплитуда переменной составляющей входного напряжения тран-зистора следующего каскада

4 Определяют максимальное и минимальное значения тока коллектора Iкм = I ко + Iкm Iкmin = I ко - Iкm

Если необходимо I ко увеличивают и повторяют расчёт 5 Определяют минимальное и максимальное значения тока базы (диапазон

изменения входного тока) Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

6 По входным характеристикам транзистора определяют Uбэм и Uбэmin Uбm и Iбm

7Определяют коэффициенты усиления каскада по току и напряжению

KI = IбmслIбm KU = UбmслUбm

8 Определяют сопротивления элементов делителя напряжения R1 и R2

(аналогично тому как и в каскаде усилителя мощности п15 раздела 1)

11

Рис22 Входные характеристики транзистора

9 Определяют емкость разделительного конденсатора

)121 пункт см(R

RRRR

R

RR

RRR

RRR где

1MRf2

вхтрсл

2сл1сл

2сл1трслделсл

делслвхтрсл

делслвхтрслвхсл

вхслквых

2нсвыхн

р

+=

+=

+=

minus=

π

10 Определяют емкость конденсатора Сэ (п114)

12

3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром

Исходными данными для расчета выпрямителя являются Uно ndash среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке Iо ndash среднее значение выпрямленного тока U1 ndash напряжение сети Кпвых ndash коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке В приводимых ниже расчетах напряжение выражается в вольтах ток ndash в

миллиамперах сопротивление ndash в омах емкость ndash в микрофарадах коэффици-ент пульсаций в процентах

Схема выпрямителя с фильтром приводится на рис31

Рис31 Схема мостового выпрямителя с фильтром

Последовательность расчета

1 Производят выбор типа диодов для этого определяют обратное напря-жение на вентиле

Uобр =15middotUо где Uо = 12middotUно ndash напряжение на входе сглаживающего фильтра должно

быть больше напряжения на нагрузке тк учитывает потери напряжения на фильтре

Средний ток через вентиль Iа ср = 05middotIо

Выбор диода производится по этим двум параметрам Iаср и Uобр Из спра-вочника выписывают максимальное обратное напряжение средний ток и внут-реннее сопротивление вентиля Ri

2 Расчет трансформатора Определяют сопротивление трансформатора

( )14000

0тр

IUIU830Rsdotsdot

sdot= Ом

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

U1

Сф

Lф Lф

Со СфUно

U2

a

b

13

( )530

R2RIU075U трi0

02+

+sdot= В

Токи обмоток

трi

002 RR2

U166I141I+sdotsdot

+sdot= mA 1

221 U

IU12I sdotsdot= mA

Вычисляется габаритная мощность трансформатора которая для двухпо-лупериодной схемы определяется выражением

1000IU17Pг 22 sdotsdot

= ВmiddotА

Таблица 31 Размеры

Тип пластины

ширина среднего стержня а см

ширина окна b см

высота окна h см

площадь окна

Q0=bh см

Пределы QcQ0см4

Ш-10 Ш-10 Ш-10 Ш-12 УШ-12 Ш-12 Ш-14 Ш-14 Ш-15 Ш-16 УШ-16 Ш-18 Ш-19 Ш-20 Ш-20 УШ-22 Ш-25 Ш-25 Ш-28 УШ-30 Ш-32 УШ-35 УШ-40

10 10 10 12 12 12 14 14 15 16 16 18 19 20 20 22 25 25 28 30 32 35 40

05 065 12 06 08 16 07 09 135 08 10 09 12 10 17 14 25 315 14 19 36 22 26

15 18 36 18 22 48 21 25 27 24 28 27 335 30 47 39 60 58 42 53 72 615 72

075 117 432 108 176 768 147 225 365 192 28 243 402 30 799 546 15 183 588 101 259 135 187

075-15 117-234 432-864 156-312 253-506 111-222 288-576 441-882 821-164 491-982 717-143 787-157 145-29 12-24 32-64 264-528 937-1807 114-228 465-93 91-182 265-530 165-330 300-600

14

Далее находится произведение площади сечения сердечника трансформа-тора Qc на площадь окна сердечника Q0 которое в зависимости от марки про-вода обмотки равно см4

QcQ0=16middotPг для провода марки ПЭЛ QcQ0=20middotPг для провода марки ПЭШО QcQ0=24middotPг для провода марки ПШД Из таблицы 31 в которой приведены основные данные типовых Ш-

образных пластин по значению QcQ0 выбирают тип пластины и выписывают все ее параметры При этом получают

Qc=(QcQ0)Q0 см2 Необходимая толщина пакета пластин c=Qca (см) Отношение са рекомендуется брать в пределах 1 ndash 2 Если оно выйдет за

эти пределы то необходимо выбрать другой тип пластин Определяют число витков w и толщину провода d первичной и вторичной

обмоток трансформатора w1 =48 U1 Qc d1 =002(I1)12 мм w2 =54 U2 Qc d2 =002(I2)12 мм

3 Расчет фильтра Емкость конденсатор на входе фильтра Со =30middotIо Uo мкФ

Выбирают электролитические конденсаторы по величине емкости и номи-нальному напряжению причем Uс ge 12 Uo B

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра Кпвх =300middotIо(UomiddotCo)

Необходимый коэффициент сглаживания фильтра q= Кпвх Кпвых

В данной схеме выбран двухзвенный LC-фильтр Коэффициент сглажива-ния одного звена qзв =(q)12

Определяют произведение LфCф по формуле Lф Сф=25(qзв +1) ГнmiddotмкФ

Задаются емкостью Сф так чтобы индуктивность дросселя фильтра не пре-вышала 5 ndash 10 Гн и определяют индуктивность дросселя

Lф = Lф Сф Сф Гн Находят сечение сердечника Qc число витков w и диаметр провода d об-

мотки дросселя Qс= Lф Io

2(2middot104) см2 w =4middot105 Io витков d =002middot(Iо)12 мм

Сечение обмотки Qw =wmiddotd21000 см2

По произведению QcQw из таблицы 31 выбирают тип сердечника и вы-писывают все параметры С учетом объема занимаемого стенками каркаса и изоляционными прокладками сечение окна должно быть несколько больше се-чения обмотки

4 Проверяют значение выпрямленного напряжения на нагрузке для чего определяют среднюю длину обмотки lw и сопротивление провода обмотки Rw

15

Lw =πmiddot(a+b) см Rw =2middotwmiddotLw(104 d2) Ом

При этом падение напряжение на двухзвенном фильтре Uф =2middotRw middotI0middot10-3 B

Напряжение на нагрузке Uно = Uo- Uф B

Если напряжение на нагрузке получается меньше заданного то необходи-мо провести корректировочный расчет Простейшим является увеличение до необходимого значения диаметра провода обмотки дросселя Увеличение диа-метра провода приведет к уменьшению сопротивления обмотки Rw что в свою очередь вызовет уменьшение падения напряжения на фильтре Uф При этом не-обходимо проверить может ли новый провод разместиться в окне выбранного сердечника дросселя фильтра

16

4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Схема рис 41 содержит три основных элемента регулирующий элемент на транзисторах Т1 и Т2 усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе Т3 и источник опорного напряжения на стабилитронах Собст-венно регулирующим элементом является транзистор Т1 а транзистор Т2 явля-ется согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротивлением регулирующе-го транзистора Т1

Рис41 Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность по-

лучения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряжения а так-же малое выходное сопротивление Выходное напряжение регулируется путем изменения сопротивления резистора R7

Исходными данными для расчета стабилизатора являются Uвых - выходное напряжение В ΔUвых - пределы регулирования выходного напряжения В Iн - ток нагрузки А ΔUвхUвх - допустимое относительное изменение входного напряжения Кст - коэффициент стабилизации 1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима Минимальное входное напряжение

Uвхмин = Uвых + ΔUвых + |UКЭмин| где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором

транзистора Т1 при котором его работа не заходит в область насыщения Для мощных транзисторов которые используются в качестве регулирующих эле-ментов эта величина равна (1 divide 3) В

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвхмакс значения

Uвх = Uвхмин(1 - ΔUвхUвх)

Т1

Т2 R1

Uвх

R4

R5 R6

R7

R8

C1

C2 Uвых

Ст

R2

R3

T3

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 6: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

6

Нагрузочная прямая строится по двум точкам (I ко Uкэо) и (0 Uкэм) на вы-ходных статических характеристиках транзистора (схема ОЭ) Пример построе-ния нагрузочной прямой показан на рис12

7 Определяют рабочий участок нагрузочной прямой

Рис12 Построение нагрузочной прямой на характеристиках транзистора Задаются величиной остаточного напряжения (Uост =1В) и наименьшим то-

ком коллектора Iкmin (без существенной ошибки принимают I кmin asymp 0) Таким об-разом рабочий участок находится между точками Т2 и Т3 (целесообразно что-бы они были симметричны относительно точки О) Точка 3 должна лежать в районе сгиба характеристики Если это не соблюдается нужно изменить поло-жение рабочих точек и если необходимо изменить нагрузочную прямую

8 Из построения определяют Uкm= Uкэо ndash Uост - амплитуда выходного напряжения Iкm= Iкм minus Iост - амплитуда выходного тока При этом должно соблюдаться условие Iкм le Iкдоп 9 Вычисляют мощность сигнала отдаваемую транзистором

Rкп = UКЭМI - сопротивление нагрузки переменному току

I - точка пересечения нагрузочной прямой с осью ординат

R)II(1250P КП2

КminКМТ minus=

7

Если полученная мощность PТ меньше необходимой Psim то увеличивают наклон нагрузочной прямой (увеличивают I) и производят проверку

Нагрузочная прямая не должна выходить из области допустимой мощности Iк= PкдопUкэ 10 Диапазон изменения входного тока (тока базы)

Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

11 По входной характеристике транзистора находят Uбэм и Uбэmin (рис13)

Рис 13 Определение параметров входного сигнала 12 Вычисляют мощность входного сигнала и входное сопротивление тран-

зистора переменному току Pвх = 2Uбmmiddot2Iбm8 Rвхтр = Uбm Iбm

Uбm и Iбm - соответственно амплитудные значения напряжения и тока базы 13 Сопротивление в цепи эмиттера определяют по падению напряжения на

этом сопротивлении Rэ= URЭIко URЭ =(05 divide 03)∆U

14 Определяют емкость конденсатора в цепи эмиттера СЭ ge 10(2π fн RЭ)

Если СЭ gt 30 мкФ то емкость можно не учитывать 15 Задают сопротивление делителя R1-2

R1-2 ge (8 divide 12) Rвхтр R1 = (EпmiddotR1-2)(IкоmiddotRЭ) R2 = (R1middotR1-2)(R1 -R1-2)

16 Вычисляют коэффициент усиления каскада по мощности

Кр= PвыхPвх

8

17 Коэффициент трансформации выходного трансформатора

где RКП = UкэмI

18 Сопротивление обмотки выходного трансформатора Rт1 = 05Rкп(1 - ηт)

Rт2 = 05Rн(1-ηт)ηт 19 Индуктивность первичной обмотки

Мнт - коэффициент частотных искажений трансформатора на нижней частоте 20 Площадь поверхности охлаждающего радиатора

где Т0срм - наибольшая возможная температура окружающей среды Т0тм - наибольшая допустимая температура коллекторного перехода Rтт - тепловое сопротивление

1Mnf

)R0159(RL2НТ

т2н

minus

+=

RРТТ

1500)P(1200SТТ0

0срм

0ТМ

0ох

minusminus

divide=

ѓЕR

RnТКП

н=

9

2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе

Расчет каскада предварительного усиления начинают с выбора принципи-

альной схемы удовлетворяющей заданным условиям Одна из наиболее рас-пространенных схем представлена на рис 21 здесь Rвхсл ndash входное сопротив-ление следующего каскада с учетом цепей смещения

Рис 21 Схема усилительного каскада на биполярном транзисторе

Порядок расчета

1 Выбирают транзистор каскада предварительного усиления Выбор про-изводят по граничной частоте току покоя коллектора и допустимому напряже-нию между коллектором и эмиттером Uкэм

Граничную частоту желательно иметь fгр min об ge 3fн βср где fгр min об ndash минимальная граничная частота в схеме с ОБ

βср ndash средний коэффициент передачи тока выбранного транзистора в схеме ОЭ

Максимальное допустимое значение тока коллектора применяемого тран-зистора Iкдоп должно быть больше или равно расчетному току покоя цепи кол-лектора Iк0

I кдоп ge I ко Расчетное значение тока покоя коллектора должно обеспечить с достаточ-

ным запасом как по нелинейным искажениям так и с точки зрения изменения точки покоя при колебаниях температуры окружающей среды и замене транзи-

R1

R2

Rэ Cэ

Сp

Uвх

Rвх

T

ИС Rвхсл

minus +

10

стора максимальную расчетную амплитуду переменной составляющей входно-го тока транзистора следующего каскада Iбmсл

При наличии в каскаде стабилизации режима обычно достаточно иметь I ко=(13divide17) Iбmсл

Если полученное значение I ко очень мало его повышают обычно до 1mА

Максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером транзистора должно быть не меньше напряжения питания

Uкэдоп ge Eк Если напряжение питания усилителя для выбранного транзистора велико

его снижают включением в выходную цепь гасящего сопротивления Для выбранного транзистора выписать из справочника значения Uкэдоп

Iкдоп βmax βmin 2 Определяют величины сопротивлений Rэ и Rк

Rэ=(03divide06) Eк I ко Rк=(01divide03) Eк I ко

3 Амплитуда переменной составляющей тока коллектора

)111(12

кслсл

слmбmслбmк RRRUII +++=

где Uбmсл - амплитуда переменной составляющей входного напряжения тран-зистора следующего каскада

4 Определяют максимальное и минимальное значения тока коллектора Iкм = I ко + Iкm Iкmin = I ко - Iкm

Если необходимо I ко увеличивают и повторяют расчёт 5 Определяют минимальное и максимальное значения тока базы (диапазон

изменения входного тока) Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

6 По входным характеристикам транзистора определяют Uбэм и Uбэmin Uбm и Iбm

7Определяют коэффициенты усиления каскада по току и напряжению

KI = IбmслIбm KU = UбmслUбm

8 Определяют сопротивления элементов делителя напряжения R1 и R2

(аналогично тому как и в каскаде усилителя мощности п15 раздела 1)

11

Рис22 Входные характеристики транзистора

9 Определяют емкость разделительного конденсатора

)121 пункт см(R

RRRR

R

RR

RRR

RRR где

1MRf2

вхтрсл

2сл1сл

2сл1трслделсл

делслвхтрсл

делслвхтрслвхсл

вхслквых

2нсвыхн

р

+=

+=

+=

minus=

π

10 Определяют емкость конденсатора Сэ (п114)

12

3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром

Исходными данными для расчета выпрямителя являются Uно ndash среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке Iо ndash среднее значение выпрямленного тока U1 ndash напряжение сети Кпвых ndash коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке В приводимых ниже расчетах напряжение выражается в вольтах ток ndash в

миллиамперах сопротивление ndash в омах емкость ndash в микрофарадах коэффици-ент пульсаций в процентах

Схема выпрямителя с фильтром приводится на рис31

Рис31 Схема мостового выпрямителя с фильтром

Последовательность расчета

1 Производят выбор типа диодов для этого определяют обратное напря-жение на вентиле

Uобр =15middotUо где Uо = 12middotUно ndash напряжение на входе сглаживающего фильтра должно

быть больше напряжения на нагрузке тк учитывает потери напряжения на фильтре

Средний ток через вентиль Iа ср = 05middotIо

Выбор диода производится по этим двум параметрам Iаср и Uобр Из спра-вочника выписывают максимальное обратное напряжение средний ток и внут-реннее сопротивление вентиля Ri

2 Расчет трансформатора Определяют сопротивление трансформатора

( )14000

0тр

IUIU830Rsdotsdot

sdot= Ом

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

U1

Сф

Lф Lф

Со СфUно

U2

a

b

13

( )530

R2RIU075U трi0

02+

+sdot= В

Токи обмоток

трi

002 RR2

U166I141I+sdotsdot

+sdot= mA 1

221 U

IU12I sdotsdot= mA

Вычисляется габаритная мощность трансформатора которая для двухпо-лупериодной схемы определяется выражением

1000IU17Pг 22 sdotsdot

= ВmiddotА

Таблица 31 Размеры

Тип пластины

ширина среднего стержня а см

ширина окна b см

высота окна h см

площадь окна

Q0=bh см

Пределы QcQ0см4

Ш-10 Ш-10 Ш-10 Ш-12 УШ-12 Ш-12 Ш-14 Ш-14 Ш-15 Ш-16 УШ-16 Ш-18 Ш-19 Ш-20 Ш-20 УШ-22 Ш-25 Ш-25 Ш-28 УШ-30 Ш-32 УШ-35 УШ-40

10 10 10 12 12 12 14 14 15 16 16 18 19 20 20 22 25 25 28 30 32 35 40

05 065 12 06 08 16 07 09 135 08 10 09 12 10 17 14 25 315 14 19 36 22 26

15 18 36 18 22 48 21 25 27 24 28 27 335 30 47 39 60 58 42 53 72 615 72

075 117 432 108 176 768 147 225 365 192 28 243 402 30 799 546 15 183 588 101 259 135 187

075-15 117-234 432-864 156-312 253-506 111-222 288-576 441-882 821-164 491-982 717-143 787-157 145-29 12-24 32-64 264-528 937-1807 114-228 465-93 91-182 265-530 165-330 300-600

14

Далее находится произведение площади сечения сердечника трансформа-тора Qc на площадь окна сердечника Q0 которое в зависимости от марки про-вода обмотки равно см4

QcQ0=16middotPг для провода марки ПЭЛ QcQ0=20middotPг для провода марки ПЭШО QcQ0=24middotPг для провода марки ПШД Из таблицы 31 в которой приведены основные данные типовых Ш-

образных пластин по значению QcQ0 выбирают тип пластины и выписывают все ее параметры При этом получают

Qc=(QcQ0)Q0 см2 Необходимая толщина пакета пластин c=Qca (см) Отношение са рекомендуется брать в пределах 1 ndash 2 Если оно выйдет за

эти пределы то необходимо выбрать другой тип пластин Определяют число витков w и толщину провода d первичной и вторичной

обмоток трансформатора w1 =48 U1 Qc d1 =002(I1)12 мм w2 =54 U2 Qc d2 =002(I2)12 мм

3 Расчет фильтра Емкость конденсатор на входе фильтра Со =30middotIо Uo мкФ

Выбирают электролитические конденсаторы по величине емкости и номи-нальному напряжению причем Uс ge 12 Uo B

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра Кпвх =300middotIо(UomiddotCo)

Необходимый коэффициент сглаживания фильтра q= Кпвх Кпвых

В данной схеме выбран двухзвенный LC-фильтр Коэффициент сглажива-ния одного звена qзв =(q)12

Определяют произведение LфCф по формуле Lф Сф=25(qзв +1) ГнmiddotмкФ

Задаются емкостью Сф так чтобы индуктивность дросселя фильтра не пре-вышала 5 ndash 10 Гн и определяют индуктивность дросселя

Lф = Lф Сф Сф Гн Находят сечение сердечника Qc число витков w и диаметр провода d об-

мотки дросселя Qс= Lф Io

2(2middot104) см2 w =4middot105 Io витков d =002middot(Iо)12 мм

Сечение обмотки Qw =wmiddotd21000 см2

По произведению QcQw из таблицы 31 выбирают тип сердечника и вы-писывают все параметры С учетом объема занимаемого стенками каркаса и изоляционными прокладками сечение окна должно быть несколько больше се-чения обмотки

4 Проверяют значение выпрямленного напряжения на нагрузке для чего определяют среднюю длину обмотки lw и сопротивление провода обмотки Rw

15

Lw =πmiddot(a+b) см Rw =2middotwmiddotLw(104 d2) Ом

При этом падение напряжение на двухзвенном фильтре Uф =2middotRw middotI0middot10-3 B

Напряжение на нагрузке Uно = Uo- Uф B

Если напряжение на нагрузке получается меньше заданного то необходи-мо провести корректировочный расчет Простейшим является увеличение до необходимого значения диаметра провода обмотки дросселя Увеличение диа-метра провода приведет к уменьшению сопротивления обмотки Rw что в свою очередь вызовет уменьшение падения напряжения на фильтре Uф При этом не-обходимо проверить может ли новый провод разместиться в окне выбранного сердечника дросселя фильтра

16

4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Схема рис 41 содержит три основных элемента регулирующий элемент на транзисторах Т1 и Т2 усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе Т3 и источник опорного напряжения на стабилитронах Собст-венно регулирующим элементом является транзистор Т1 а транзистор Т2 явля-ется согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротивлением регулирующе-го транзистора Т1

Рис41 Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность по-

лучения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряжения а так-же малое выходное сопротивление Выходное напряжение регулируется путем изменения сопротивления резистора R7

Исходными данными для расчета стабилизатора являются Uвых - выходное напряжение В ΔUвых - пределы регулирования выходного напряжения В Iн - ток нагрузки А ΔUвхUвх - допустимое относительное изменение входного напряжения Кст - коэффициент стабилизации 1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима Минимальное входное напряжение

Uвхмин = Uвых + ΔUвых + |UКЭмин| где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором

транзистора Т1 при котором его работа не заходит в область насыщения Для мощных транзисторов которые используются в качестве регулирующих эле-ментов эта величина равна (1 divide 3) В

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвхмакс значения

Uвх = Uвхмин(1 - ΔUвхUвх)

Т1

Т2 R1

Uвх

R4

R5 R6

R7

R8

C1

C2 Uвых

Ст

R2

R3

T3

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 7: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

7

Если полученная мощность PТ меньше необходимой Psim то увеличивают наклон нагрузочной прямой (увеличивают I) и производят проверку

Нагрузочная прямая не должна выходить из области допустимой мощности Iк= PкдопUкэ 10 Диапазон изменения входного тока (тока базы)

Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

11 По входной характеристике транзистора находят Uбэм и Uбэmin (рис13)

Рис 13 Определение параметров входного сигнала 12 Вычисляют мощность входного сигнала и входное сопротивление тран-

зистора переменному току Pвх = 2Uбmmiddot2Iбm8 Rвхтр = Uбm Iбm

Uбm и Iбm - соответственно амплитудные значения напряжения и тока базы 13 Сопротивление в цепи эмиттера определяют по падению напряжения на

этом сопротивлении Rэ= URЭIко URЭ =(05 divide 03)∆U

14 Определяют емкость конденсатора в цепи эмиттера СЭ ge 10(2π fн RЭ)

Если СЭ gt 30 мкФ то емкость можно не учитывать 15 Задают сопротивление делителя R1-2

R1-2 ge (8 divide 12) Rвхтр R1 = (EпmiddotR1-2)(IкоmiddotRЭ) R2 = (R1middotR1-2)(R1 -R1-2)

16 Вычисляют коэффициент усиления каскада по мощности

Кр= PвыхPвх

8

17 Коэффициент трансформации выходного трансформатора

где RКП = UкэмI

18 Сопротивление обмотки выходного трансформатора Rт1 = 05Rкп(1 - ηт)

Rт2 = 05Rн(1-ηт)ηт 19 Индуктивность первичной обмотки

Мнт - коэффициент частотных искажений трансформатора на нижней частоте 20 Площадь поверхности охлаждающего радиатора

где Т0срм - наибольшая возможная температура окружающей среды Т0тм - наибольшая допустимая температура коллекторного перехода Rтт - тепловое сопротивление

1Mnf

)R0159(RL2НТ

т2н

minus

+=

RРТТ

1500)P(1200SТТ0

0срм

0ТМ

0ох

minusminus

divide=

ѓЕR

RnТКП

н=

9

2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе

Расчет каскада предварительного усиления начинают с выбора принципи-

альной схемы удовлетворяющей заданным условиям Одна из наиболее рас-пространенных схем представлена на рис 21 здесь Rвхсл ndash входное сопротив-ление следующего каскада с учетом цепей смещения

Рис 21 Схема усилительного каскада на биполярном транзисторе

Порядок расчета

1 Выбирают транзистор каскада предварительного усиления Выбор про-изводят по граничной частоте току покоя коллектора и допустимому напряже-нию между коллектором и эмиттером Uкэм

Граничную частоту желательно иметь fгр min об ge 3fн βср где fгр min об ndash минимальная граничная частота в схеме с ОБ

βср ndash средний коэффициент передачи тока выбранного транзистора в схеме ОЭ

Максимальное допустимое значение тока коллектора применяемого тран-зистора Iкдоп должно быть больше или равно расчетному току покоя цепи кол-лектора Iк0

I кдоп ge I ко Расчетное значение тока покоя коллектора должно обеспечить с достаточ-

ным запасом как по нелинейным искажениям так и с точки зрения изменения точки покоя при колебаниях температуры окружающей среды и замене транзи-

R1

R2

Rэ Cэ

Сp

Uвх

Rвх

T

ИС Rвхсл

minus +

10

стора максимальную расчетную амплитуду переменной составляющей входно-го тока транзистора следующего каскада Iбmсл

При наличии в каскаде стабилизации режима обычно достаточно иметь I ко=(13divide17) Iбmсл

Если полученное значение I ко очень мало его повышают обычно до 1mА

Максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером транзистора должно быть не меньше напряжения питания

Uкэдоп ge Eк Если напряжение питания усилителя для выбранного транзистора велико

его снижают включением в выходную цепь гасящего сопротивления Для выбранного транзистора выписать из справочника значения Uкэдоп

Iкдоп βmax βmin 2 Определяют величины сопротивлений Rэ и Rк

Rэ=(03divide06) Eк I ко Rк=(01divide03) Eк I ко

3 Амплитуда переменной составляющей тока коллектора

)111(12

кслсл

слmбmслбmк RRRUII +++=

где Uбmсл - амплитуда переменной составляющей входного напряжения тран-зистора следующего каскада

4 Определяют максимальное и минимальное значения тока коллектора Iкм = I ко + Iкm Iкmin = I ко - Iкm

Если необходимо I ко увеличивают и повторяют расчёт 5 Определяют минимальное и максимальное значения тока базы (диапазон

изменения входного тока) Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

6 По входным характеристикам транзистора определяют Uбэм и Uбэmin Uбm и Iбm

7Определяют коэффициенты усиления каскада по току и напряжению

KI = IбmслIбm KU = UбmслUбm

8 Определяют сопротивления элементов делителя напряжения R1 и R2

(аналогично тому как и в каскаде усилителя мощности п15 раздела 1)

11

Рис22 Входные характеристики транзистора

9 Определяют емкость разделительного конденсатора

)121 пункт см(R

RRRR

R

RR

RRR

RRR где

1MRf2

вхтрсл

2сл1сл

2сл1трслделсл

делслвхтрсл

делслвхтрслвхсл

вхслквых

2нсвыхн

р

+=

+=

+=

minus=

π

10 Определяют емкость конденсатора Сэ (п114)

12

3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром

Исходными данными для расчета выпрямителя являются Uно ndash среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке Iо ndash среднее значение выпрямленного тока U1 ndash напряжение сети Кпвых ndash коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке В приводимых ниже расчетах напряжение выражается в вольтах ток ndash в

миллиамперах сопротивление ndash в омах емкость ndash в микрофарадах коэффици-ент пульсаций в процентах

Схема выпрямителя с фильтром приводится на рис31

Рис31 Схема мостового выпрямителя с фильтром

Последовательность расчета

1 Производят выбор типа диодов для этого определяют обратное напря-жение на вентиле

Uобр =15middotUо где Uо = 12middotUно ndash напряжение на входе сглаживающего фильтра должно

быть больше напряжения на нагрузке тк учитывает потери напряжения на фильтре

Средний ток через вентиль Iа ср = 05middotIо

Выбор диода производится по этим двум параметрам Iаср и Uобр Из спра-вочника выписывают максимальное обратное напряжение средний ток и внут-реннее сопротивление вентиля Ri

2 Расчет трансформатора Определяют сопротивление трансформатора

( )14000

0тр

IUIU830Rsdotsdot

sdot= Ом

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

U1

Сф

Lф Lф

Со СфUно

U2

a

b

13

( )530

R2RIU075U трi0

02+

+sdot= В

Токи обмоток

трi

002 RR2

U166I141I+sdotsdot

+sdot= mA 1

221 U

IU12I sdotsdot= mA

Вычисляется габаритная мощность трансформатора которая для двухпо-лупериодной схемы определяется выражением

1000IU17Pг 22 sdotsdot

= ВmiddotА

Таблица 31 Размеры

Тип пластины

ширина среднего стержня а см

ширина окна b см

высота окна h см

площадь окна

Q0=bh см

Пределы QcQ0см4

Ш-10 Ш-10 Ш-10 Ш-12 УШ-12 Ш-12 Ш-14 Ш-14 Ш-15 Ш-16 УШ-16 Ш-18 Ш-19 Ш-20 Ш-20 УШ-22 Ш-25 Ш-25 Ш-28 УШ-30 Ш-32 УШ-35 УШ-40

10 10 10 12 12 12 14 14 15 16 16 18 19 20 20 22 25 25 28 30 32 35 40

05 065 12 06 08 16 07 09 135 08 10 09 12 10 17 14 25 315 14 19 36 22 26

15 18 36 18 22 48 21 25 27 24 28 27 335 30 47 39 60 58 42 53 72 615 72

075 117 432 108 176 768 147 225 365 192 28 243 402 30 799 546 15 183 588 101 259 135 187

075-15 117-234 432-864 156-312 253-506 111-222 288-576 441-882 821-164 491-982 717-143 787-157 145-29 12-24 32-64 264-528 937-1807 114-228 465-93 91-182 265-530 165-330 300-600

14

Далее находится произведение площади сечения сердечника трансформа-тора Qc на площадь окна сердечника Q0 которое в зависимости от марки про-вода обмотки равно см4

QcQ0=16middotPг для провода марки ПЭЛ QcQ0=20middotPг для провода марки ПЭШО QcQ0=24middotPг для провода марки ПШД Из таблицы 31 в которой приведены основные данные типовых Ш-

образных пластин по значению QcQ0 выбирают тип пластины и выписывают все ее параметры При этом получают

Qc=(QcQ0)Q0 см2 Необходимая толщина пакета пластин c=Qca (см) Отношение са рекомендуется брать в пределах 1 ndash 2 Если оно выйдет за

эти пределы то необходимо выбрать другой тип пластин Определяют число витков w и толщину провода d первичной и вторичной

обмоток трансформатора w1 =48 U1 Qc d1 =002(I1)12 мм w2 =54 U2 Qc d2 =002(I2)12 мм

3 Расчет фильтра Емкость конденсатор на входе фильтра Со =30middotIо Uo мкФ

Выбирают электролитические конденсаторы по величине емкости и номи-нальному напряжению причем Uс ge 12 Uo B

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра Кпвх =300middotIо(UomiddotCo)

Необходимый коэффициент сглаживания фильтра q= Кпвх Кпвых

В данной схеме выбран двухзвенный LC-фильтр Коэффициент сглажива-ния одного звена qзв =(q)12

Определяют произведение LфCф по формуле Lф Сф=25(qзв +1) ГнmiddotмкФ

Задаются емкостью Сф так чтобы индуктивность дросселя фильтра не пре-вышала 5 ndash 10 Гн и определяют индуктивность дросселя

Lф = Lф Сф Сф Гн Находят сечение сердечника Qc число витков w и диаметр провода d об-

мотки дросселя Qс= Lф Io

2(2middot104) см2 w =4middot105 Io витков d =002middot(Iо)12 мм

Сечение обмотки Qw =wmiddotd21000 см2

По произведению QcQw из таблицы 31 выбирают тип сердечника и вы-писывают все параметры С учетом объема занимаемого стенками каркаса и изоляционными прокладками сечение окна должно быть несколько больше се-чения обмотки

4 Проверяют значение выпрямленного напряжения на нагрузке для чего определяют среднюю длину обмотки lw и сопротивление провода обмотки Rw

15

Lw =πmiddot(a+b) см Rw =2middotwmiddotLw(104 d2) Ом

При этом падение напряжение на двухзвенном фильтре Uф =2middotRw middotI0middot10-3 B

Напряжение на нагрузке Uно = Uo- Uф B

Если напряжение на нагрузке получается меньше заданного то необходи-мо провести корректировочный расчет Простейшим является увеличение до необходимого значения диаметра провода обмотки дросселя Увеличение диа-метра провода приведет к уменьшению сопротивления обмотки Rw что в свою очередь вызовет уменьшение падения напряжения на фильтре Uф При этом не-обходимо проверить может ли новый провод разместиться в окне выбранного сердечника дросселя фильтра

16

4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Схема рис 41 содержит три основных элемента регулирующий элемент на транзисторах Т1 и Т2 усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе Т3 и источник опорного напряжения на стабилитронах Собст-венно регулирующим элементом является транзистор Т1 а транзистор Т2 явля-ется согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротивлением регулирующе-го транзистора Т1

Рис41 Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность по-

лучения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряжения а так-же малое выходное сопротивление Выходное напряжение регулируется путем изменения сопротивления резистора R7

Исходными данными для расчета стабилизатора являются Uвых - выходное напряжение В ΔUвых - пределы регулирования выходного напряжения В Iн - ток нагрузки А ΔUвхUвх - допустимое относительное изменение входного напряжения Кст - коэффициент стабилизации 1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима Минимальное входное напряжение

Uвхмин = Uвых + ΔUвых + |UКЭмин| где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором

транзистора Т1 при котором его работа не заходит в область насыщения Для мощных транзисторов которые используются в качестве регулирующих эле-ментов эта величина равна (1 divide 3) В

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвхмакс значения

Uвх = Uвхмин(1 - ΔUвхUвх)

Т1

Т2 R1

Uвх

R4

R5 R6

R7

R8

C1

C2 Uвых

Ст

R2

R3

T3

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 8: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

8

17 Коэффициент трансформации выходного трансформатора

где RКП = UкэмI

18 Сопротивление обмотки выходного трансформатора Rт1 = 05Rкп(1 - ηт)

Rт2 = 05Rн(1-ηт)ηт 19 Индуктивность первичной обмотки

Мнт - коэффициент частотных искажений трансформатора на нижней частоте 20 Площадь поверхности охлаждающего радиатора

где Т0срм - наибольшая возможная температура окружающей среды Т0тм - наибольшая допустимая температура коллекторного перехода Rтт - тепловое сопротивление

1Mnf

)R0159(RL2НТ

т2н

minus

+=

RРТТ

1500)P(1200SТТ0

0срм

0ТМ

0ох

minusminus

divide=

ѓЕR

RnТКП

н=

9

2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе

Расчет каскада предварительного усиления начинают с выбора принципи-

альной схемы удовлетворяющей заданным условиям Одна из наиболее рас-пространенных схем представлена на рис 21 здесь Rвхсл ndash входное сопротив-ление следующего каскада с учетом цепей смещения

Рис 21 Схема усилительного каскада на биполярном транзисторе

Порядок расчета

1 Выбирают транзистор каскада предварительного усиления Выбор про-изводят по граничной частоте току покоя коллектора и допустимому напряже-нию между коллектором и эмиттером Uкэм

Граничную частоту желательно иметь fгр min об ge 3fн βср где fгр min об ndash минимальная граничная частота в схеме с ОБ

βср ndash средний коэффициент передачи тока выбранного транзистора в схеме ОЭ

Максимальное допустимое значение тока коллектора применяемого тран-зистора Iкдоп должно быть больше или равно расчетному току покоя цепи кол-лектора Iк0

I кдоп ge I ко Расчетное значение тока покоя коллектора должно обеспечить с достаточ-

ным запасом как по нелинейным искажениям так и с точки зрения изменения точки покоя при колебаниях температуры окружающей среды и замене транзи-

R1

R2

Rэ Cэ

Сp

Uвх

Rвх

T

ИС Rвхсл

minus +

10

стора максимальную расчетную амплитуду переменной составляющей входно-го тока транзистора следующего каскада Iбmсл

При наличии в каскаде стабилизации режима обычно достаточно иметь I ко=(13divide17) Iбmсл

Если полученное значение I ко очень мало его повышают обычно до 1mА

Максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером транзистора должно быть не меньше напряжения питания

Uкэдоп ge Eк Если напряжение питания усилителя для выбранного транзистора велико

его снижают включением в выходную цепь гасящего сопротивления Для выбранного транзистора выписать из справочника значения Uкэдоп

Iкдоп βmax βmin 2 Определяют величины сопротивлений Rэ и Rк

Rэ=(03divide06) Eк I ко Rк=(01divide03) Eк I ко

3 Амплитуда переменной составляющей тока коллектора

)111(12

кслсл

слmбmслбmк RRRUII +++=

где Uбmсл - амплитуда переменной составляющей входного напряжения тран-зистора следующего каскада

4 Определяют максимальное и минимальное значения тока коллектора Iкм = I ко + Iкm Iкmin = I ко - Iкm

Если необходимо I ко увеличивают и повторяют расчёт 5 Определяют минимальное и максимальное значения тока базы (диапазон

изменения входного тока) Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

6 По входным характеристикам транзистора определяют Uбэм и Uбэmin Uбm и Iбm

7Определяют коэффициенты усиления каскада по току и напряжению

KI = IбmслIбm KU = UбmслUбm

8 Определяют сопротивления элементов делителя напряжения R1 и R2

(аналогично тому как и в каскаде усилителя мощности п15 раздела 1)

11

Рис22 Входные характеристики транзистора

9 Определяют емкость разделительного конденсатора

)121 пункт см(R

RRRR

R

RR

RRR

RRR где

1MRf2

вхтрсл

2сл1сл

2сл1трслделсл

делслвхтрсл

делслвхтрслвхсл

вхслквых

2нсвыхн

р

+=

+=

+=

minus=

π

10 Определяют емкость конденсатора Сэ (п114)

12

3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром

Исходными данными для расчета выпрямителя являются Uно ndash среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке Iо ndash среднее значение выпрямленного тока U1 ndash напряжение сети Кпвых ndash коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке В приводимых ниже расчетах напряжение выражается в вольтах ток ndash в

миллиамперах сопротивление ndash в омах емкость ndash в микрофарадах коэффици-ент пульсаций в процентах

Схема выпрямителя с фильтром приводится на рис31

Рис31 Схема мостового выпрямителя с фильтром

Последовательность расчета

1 Производят выбор типа диодов для этого определяют обратное напря-жение на вентиле

Uобр =15middotUо где Uо = 12middotUно ndash напряжение на входе сглаживающего фильтра должно

быть больше напряжения на нагрузке тк учитывает потери напряжения на фильтре

Средний ток через вентиль Iа ср = 05middotIо

Выбор диода производится по этим двум параметрам Iаср и Uобр Из спра-вочника выписывают максимальное обратное напряжение средний ток и внут-реннее сопротивление вентиля Ri

2 Расчет трансформатора Определяют сопротивление трансформатора

( )14000

0тр

IUIU830Rsdotsdot

sdot= Ом

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

U1

Сф

Lф Lф

Со СфUно

U2

a

b

13

( )530

R2RIU075U трi0

02+

+sdot= В

Токи обмоток

трi

002 RR2

U166I141I+sdotsdot

+sdot= mA 1

221 U

IU12I sdotsdot= mA

Вычисляется габаритная мощность трансформатора которая для двухпо-лупериодной схемы определяется выражением

1000IU17Pг 22 sdotsdot

= ВmiddotА

Таблица 31 Размеры

Тип пластины

ширина среднего стержня а см

ширина окна b см

высота окна h см

площадь окна

Q0=bh см

Пределы QcQ0см4

Ш-10 Ш-10 Ш-10 Ш-12 УШ-12 Ш-12 Ш-14 Ш-14 Ш-15 Ш-16 УШ-16 Ш-18 Ш-19 Ш-20 Ш-20 УШ-22 Ш-25 Ш-25 Ш-28 УШ-30 Ш-32 УШ-35 УШ-40

10 10 10 12 12 12 14 14 15 16 16 18 19 20 20 22 25 25 28 30 32 35 40

05 065 12 06 08 16 07 09 135 08 10 09 12 10 17 14 25 315 14 19 36 22 26

15 18 36 18 22 48 21 25 27 24 28 27 335 30 47 39 60 58 42 53 72 615 72

075 117 432 108 176 768 147 225 365 192 28 243 402 30 799 546 15 183 588 101 259 135 187

075-15 117-234 432-864 156-312 253-506 111-222 288-576 441-882 821-164 491-982 717-143 787-157 145-29 12-24 32-64 264-528 937-1807 114-228 465-93 91-182 265-530 165-330 300-600

14

Далее находится произведение площади сечения сердечника трансформа-тора Qc на площадь окна сердечника Q0 которое в зависимости от марки про-вода обмотки равно см4

QcQ0=16middotPг для провода марки ПЭЛ QcQ0=20middotPг для провода марки ПЭШО QcQ0=24middotPг для провода марки ПШД Из таблицы 31 в которой приведены основные данные типовых Ш-

образных пластин по значению QcQ0 выбирают тип пластины и выписывают все ее параметры При этом получают

Qc=(QcQ0)Q0 см2 Необходимая толщина пакета пластин c=Qca (см) Отношение са рекомендуется брать в пределах 1 ndash 2 Если оно выйдет за

эти пределы то необходимо выбрать другой тип пластин Определяют число витков w и толщину провода d первичной и вторичной

обмоток трансформатора w1 =48 U1 Qc d1 =002(I1)12 мм w2 =54 U2 Qc d2 =002(I2)12 мм

3 Расчет фильтра Емкость конденсатор на входе фильтра Со =30middotIо Uo мкФ

Выбирают электролитические конденсаторы по величине емкости и номи-нальному напряжению причем Uс ge 12 Uo B

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра Кпвх =300middotIо(UomiddotCo)

Необходимый коэффициент сглаживания фильтра q= Кпвх Кпвых

В данной схеме выбран двухзвенный LC-фильтр Коэффициент сглажива-ния одного звена qзв =(q)12

Определяют произведение LфCф по формуле Lф Сф=25(qзв +1) ГнmiddotмкФ

Задаются емкостью Сф так чтобы индуктивность дросселя фильтра не пре-вышала 5 ndash 10 Гн и определяют индуктивность дросселя

Lф = Lф Сф Сф Гн Находят сечение сердечника Qc число витков w и диаметр провода d об-

мотки дросселя Qс= Lф Io

2(2middot104) см2 w =4middot105 Io витков d =002middot(Iо)12 мм

Сечение обмотки Qw =wmiddotd21000 см2

По произведению QcQw из таблицы 31 выбирают тип сердечника и вы-писывают все параметры С учетом объема занимаемого стенками каркаса и изоляционными прокладками сечение окна должно быть несколько больше се-чения обмотки

4 Проверяют значение выпрямленного напряжения на нагрузке для чего определяют среднюю длину обмотки lw и сопротивление провода обмотки Rw

15

Lw =πmiddot(a+b) см Rw =2middotwmiddotLw(104 d2) Ом

При этом падение напряжение на двухзвенном фильтре Uф =2middotRw middotI0middot10-3 B

Напряжение на нагрузке Uно = Uo- Uф B

Если напряжение на нагрузке получается меньше заданного то необходи-мо провести корректировочный расчет Простейшим является увеличение до необходимого значения диаметра провода обмотки дросселя Увеличение диа-метра провода приведет к уменьшению сопротивления обмотки Rw что в свою очередь вызовет уменьшение падения напряжения на фильтре Uф При этом не-обходимо проверить может ли новый провод разместиться в окне выбранного сердечника дросселя фильтра

16

4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Схема рис 41 содержит три основных элемента регулирующий элемент на транзисторах Т1 и Т2 усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе Т3 и источник опорного напряжения на стабилитронах Собст-венно регулирующим элементом является транзистор Т1 а транзистор Т2 явля-ется согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротивлением регулирующе-го транзистора Т1

Рис41 Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность по-

лучения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряжения а так-же малое выходное сопротивление Выходное напряжение регулируется путем изменения сопротивления резистора R7

Исходными данными для расчета стабилизатора являются Uвых - выходное напряжение В ΔUвых - пределы регулирования выходного напряжения В Iн - ток нагрузки А ΔUвхUвх - допустимое относительное изменение входного напряжения Кст - коэффициент стабилизации 1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима Минимальное входное напряжение

Uвхмин = Uвых + ΔUвых + |UКЭмин| где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором

транзистора Т1 при котором его работа не заходит в область насыщения Для мощных транзисторов которые используются в качестве регулирующих эле-ментов эта величина равна (1 divide 3) В

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвхмакс значения

Uвх = Uвхмин(1 - ΔUвхUвх)

Т1

Т2 R1

Uвх

R4

R5 R6

R7

R8

C1

C2 Uвых

Ст

R2

R3

T3

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 9: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

9

2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе

Расчет каскада предварительного усиления начинают с выбора принципи-

альной схемы удовлетворяющей заданным условиям Одна из наиболее рас-пространенных схем представлена на рис 21 здесь Rвхсл ndash входное сопротив-ление следующего каскада с учетом цепей смещения

Рис 21 Схема усилительного каскада на биполярном транзисторе

Порядок расчета

1 Выбирают транзистор каскада предварительного усиления Выбор про-изводят по граничной частоте току покоя коллектора и допустимому напряже-нию между коллектором и эмиттером Uкэм

Граничную частоту желательно иметь fгр min об ge 3fн βср где fгр min об ndash минимальная граничная частота в схеме с ОБ

βср ndash средний коэффициент передачи тока выбранного транзистора в схеме ОЭ

Максимальное допустимое значение тока коллектора применяемого тран-зистора Iкдоп должно быть больше или равно расчетному току покоя цепи кол-лектора Iк0

I кдоп ge I ко Расчетное значение тока покоя коллектора должно обеспечить с достаточ-

ным запасом как по нелинейным искажениям так и с точки зрения изменения точки покоя при колебаниях температуры окружающей среды и замене транзи-

R1

R2

Rэ Cэ

Сp

Uвх

Rвх

T

ИС Rвхсл

minus +

10

стора максимальную расчетную амплитуду переменной составляющей входно-го тока транзистора следующего каскада Iбmсл

При наличии в каскаде стабилизации режима обычно достаточно иметь I ко=(13divide17) Iбmсл

Если полученное значение I ко очень мало его повышают обычно до 1mА

Максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером транзистора должно быть не меньше напряжения питания

Uкэдоп ge Eк Если напряжение питания усилителя для выбранного транзистора велико

его снижают включением в выходную цепь гасящего сопротивления Для выбранного транзистора выписать из справочника значения Uкэдоп

Iкдоп βmax βmin 2 Определяют величины сопротивлений Rэ и Rк

Rэ=(03divide06) Eк I ко Rк=(01divide03) Eк I ко

3 Амплитуда переменной составляющей тока коллектора

)111(12

кслсл

слmбmслбmк RRRUII +++=

где Uбmсл - амплитуда переменной составляющей входного напряжения тран-зистора следующего каскада

4 Определяют максимальное и минимальное значения тока коллектора Iкм = I ко + Iкm Iкmin = I ко - Iкm

Если необходимо I ко увеличивают и повторяют расчёт 5 Определяют минимальное и максимальное значения тока базы (диапазон

изменения входного тока) Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

6 По входным характеристикам транзистора определяют Uбэм и Uбэmin Uбm и Iбm

7Определяют коэффициенты усиления каскада по току и напряжению

KI = IбmслIбm KU = UбmслUбm

8 Определяют сопротивления элементов делителя напряжения R1 и R2

(аналогично тому как и в каскаде усилителя мощности п15 раздела 1)

11

Рис22 Входные характеристики транзистора

9 Определяют емкость разделительного конденсатора

)121 пункт см(R

RRRR

R

RR

RRR

RRR где

1MRf2

вхтрсл

2сл1сл

2сл1трслделсл

делслвхтрсл

делслвхтрслвхсл

вхслквых

2нсвыхн

р

+=

+=

+=

minus=

π

10 Определяют емкость конденсатора Сэ (п114)

12

3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром

Исходными данными для расчета выпрямителя являются Uно ndash среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке Iо ndash среднее значение выпрямленного тока U1 ndash напряжение сети Кпвых ndash коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке В приводимых ниже расчетах напряжение выражается в вольтах ток ndash в

миллиамперах сопротивление ndash в омах емкость ndash в микрофарадах коэффици-ент пульсаций в процентах

Схема выпрямителя с фильтром приводится на рис31

Рис31 Схема мостового выпрямителя с фильтром

Последовательность расчета

1 Производят выбор типа диодов для этого определяют обратное напря-жение на вентиле

Uобр =15middotUо где Uо = 12middotUно ndash напряжение на входе сглаживающего фильтра должно

быть больше напряжения на нагрузке тк учитывает потери напряжения на фильтре

Средний ток через вентиль Iа ср = 05middotIо

Выбор диода производится по этим двум параметрам Iаср и Uобр Из спра-вочника выписывают максимальное обратное напряжение средний ток и внут-реннее сопротивление вентиля Ri

2 Расчет трансформатора Определяют сопротивление трансформатора

( )14000

0тр

IUIU830Rsdotsdot

sdot= Ом

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

U1

Сф

Lф Lф

Со СфUно

U2

a

b

13

( )530

R2RIU075U трi0

02+

+sdot= В

Токи обмоток

трi

002 RR2

U166I141I+sdotsdot

+sdot= mA 1

221 U

IU12I sdotsdot= mA

Вычисляется габаритная мощность трансформатора которая для двухпо-лупериодной схемы определяется выражением

1000IU17Pг 22 sdotsdot

= ВmiddotА

Таблица 31 Размеры

Тип пластины

ширина среднего стержня а см

ширина окна b см

высота окна h см

площадь окна

Q0=bh см

Пределы QcQ0см4

Ш-10 Ш-10 Ш-10 Ш-12 УШ-12 Ш-12 Ш-14 Ш-14 Ш-15 Ш-16 УШ-16 Ш-18 Ш-19 Ш-20 Ш-20 УШ-22 Ш-25 Ш-25 Ш-28 УШ-30 Ш-32 УШ-35 УШ-40

10 10 10 12 12 12 14 14 15 16 16 18 19 20 20 22 25 25 28 30 32 35 40

05 065 12 06 08 16 07 09 135 08 10 09 12 10 17 14 25 315 14 19 36 22 26

15 18 36 18 22 48 21 25 27 24 28 27 335 30 47 39 60 58 42 53 72 615 72

075 117 432 108 176 768 147 225 365 192 28 243 402 30 799 546 15 183 588 101 259 135 187

075-15 117-234 432-864 156-312 253-506 111-222 288-576 441-882 821-164 491-982 717-143 787-157 145-29 12-24 32-64 264-528 937-1807 114-228 465-93 91-182 265-530 165-330 300-600

14

Далее находится произведение площади сечения сердечника трансформа-тора Qc на площадь окна сердечника Q0 которое в зависимости от марки про-вода обмотки равно см4

QcQ0=16middotPг для провода марки ПЭЛ QcQ0=20middotPг для провода марки ПЭШО QcQ0=24middotPг для провода марки ПШД Из таблицы 31 в которой приведены основные данные типовых Ш-

образных пластин по значению QcQ0 выбирают тип пластины и выписывают все ее параметры При этом получают

Qc=(QcQ0)Q0 см2 Необходимая толщина пакета пластин c=Qca (см) Отношение са рекомендуется брать в пределах 1 ndash 2 Если оно выйдет за

эти пределы то необходимо выбрать другой тип пластин Определяют число витков w и толщину провода d первичной и вторичной

обмоток трансформатора w1 =48 U1 Qc d1 =002(I1)12 мм w2 =54 U2 Qc d2 =002(I2)12 мм

3 Расчет фильтра Емкость конденсатор на входе фильтра Со =30middotIо Uo мкФ

Выбирают электролитические конденсаторы по величине емкости и номи-нальному напряжению причем Uс ge 12 Uo B

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра Кпвх =300middotIо(UomiddotCo)

Необходимый коэффициент сглаживания фильтра q= Кпвх Кпвых

В данной схеме выбран двухзвенный LC-фильтр Коэффициент сглажива-ния одного звена qзв =(q)12

Определяют произведение LфCф по формуле Lф Сф=25(qзв +1) ГнmiddotмкФ

Задаются емкостью Сф так чтобы индуктивность дросселя фильтра не пре-вышала 5 ndash 10 Гн и определяют индуктивность дросселя

Lф = Lф Сф Сф Гн Находят сечение сердечника Qc число витков w и диаметр провода d об-

мотки дросселя Qс= Lф Io

2(2middot104) см2 w =4middot105 Io витков d =002middot(Iо)12 мм

Сечение обмотки Qw =wmiddotd21000 см2

По произведению QcQw из таблицы 31 выбирают тип сердечника и вы-писывают все параметры С учетом объема занимаемого стенками каркаса и изоляционными прокладками сечение окна должно быть несколько больше се-чения обмотки

4 Проверяют значение выпрямленного напряжения на нагрузке для чего определяют среднюю длину обмотки lw и сопротивление провода обмотки Rw

15

Lw =πmiddot(a+b) см Rw =2middotwmiddotLw(104 d2) Ом

При этом падение напряжение на двухзвенном фильтре Uф =2middotRw middotI0middot10-3 B

Напряжение на нагрузке Uно = Uo- Uф B

Если напряжение на нагрузке получается меньше заданного то необходи-мо провести корректировочный расчет Простейшим является увеличение до необходимого значения диаметра провода обмотки дросселя Увеличение диа-метра провода приведет к уменьшению сопротивления обмотки Rw что в свою очередь вызовет уменьшение падения напряжения на фильтре Uф При этом не-обходимо проверить может ли новый провод разместиться в окне выбранного сердечника дросселя фильтра

16

4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Схема рис 41 содержит три основных элемента регулирующий элемент на транзисторах Т1 и Т2 усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе Т3 и источник опорного напряжения на стабилитронах Собст-венно регулирующим элементом является транзистор Т1 а транзистор Т2 явля-ется согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротивлением регулирующе-го транзистора Т1

Рис41 Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность по-

лучения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряжения а так-же малое выходное сопротивление Выходное напряжение регулируется путем изменения сопротивления резистора R7

Исходными данными для расчета стабилизатора являются Uвых - выходное напряжение В ΔUвых - пределы регулирования выходного напряжения В Iн - ток нагрузки А ΔUвхUвх - допустимое относительное изменение входного напряжения Кст - коэффициент стабилизации 1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима Минимальное входное напряжение

Uвхмин = Uвых + ΔUвых + |UКЭмин| где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором

транзистора Т1 при котором его работа не заходит в область насыщения Для мощных транзисторов которые используются в качестве регулирующих эле-ментов эта величина равна (1 divide 3) В

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвхмакс значения

Uвх = Uвхмин(1 - ΔUвхUвх)

Т1

Т2 R1

Uвх

R4

R5 R6

R7

R8

C1

C2 Uвых

Ст

R2

R3

T3

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 10: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

10

стора максимальную расчетную амплитуду переменной составляющей входно-го тока транзистора следующего каскада Iбmсл

При наличии в каскаде стабилизации режима обычно достаточно иметь I ко=(13divide17) Iбmсл

Если полученное значение I ко очень мало его повышают обычно до 1mА

Максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером транзистора должно быть не меньше напряжения питания

Uкэдоп ge Eк Если напряжение питания усилителя для выбранного транзистора велико

его снижают включением в выходную цепь гасящего сопротивления Для выбранного транзистора выписать из справочника значения Uкэдоп

Iкдоп βmax βmin 2 Определяют величины сопротивлений Rэ и Rк

Rэ=(03divide06) Eк I ко Rк=(01divide03) Eк I ко

3 Амплитуда переменной составляющей тока коллектора

)111(12

кслсл

слmбmслбmк RRRUII +++=

где Uбmсл - амплитуда переменной составляющей входного напряжения тран-зистора следующего каскада

4 Определяют максимальное и минимальное значения тока коллектора Iкм = I ко + Iкm Iкmin = I ко - Iкm

Если необходимо I ко увеличивают и повторяют расчёт 5 Определяют минимальное и максимальное значения тока базы (диапазон

изменения входного тока) Iбм= Iкмβmin Iбmin= Iкmin βmin

6 По входным характеристикам транзистора определяют Uбэм и Uбэmin Uбm и Iбm

7Определяют коэффициенты усиления каскада по току и напряжению

KI = IбmслIбm KU = UбmслUбm

8 Определяют сопротивления элементов делителя напряжения R1 и R2

(аналогично тому как и в каскаде усилителя мощности п15 раздела 1)

11

Рис22 Входные характеристики транзистора

9 Определяют емкость разделительного конденсатора

)121 пункт см(R

RRRR

R

RR

RRR

RRR где

1MRf2

вхтрсл

2сл1сл

2сл1трслделсл

делслвхтрсл

делслвхтрслвхсл

вхслквых

2нсвыхн

р

+=

+=

+=

minus=

π

10 Определяют емкость конденсатора Сэ (п114)

12

3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром

Исходными данными для расчета выпрямителя являются Uно ndash среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке Iо ndash среднее значение выпрямленного тока U1 ndash напряжение сети Кпвых ndash коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке В приводимых ниже расчетах напряжение выражается в вольтах ток ndash в

миллиамперах сопротивление ndash в омах емкость ndash в микрофарадах коэффици-ент пульсаций в процентах

Схема выпрямителя с фильтром приводится на рис31

Рис31 Схема мостового выпрямителя с фильтром

Последовательность расчета

1 Производят выбор типа диодов для этого определяют обратное напря-жение на вентиле

Uобр =15middotUо где Uо = 12middotUно ndash напряжение на входе сглаживающего фильтра должно

быть больше напряжения на нагрузке тк учитывает потери напряжения на фильтре

Средний ток через вентиль Iа ср = 05middotIо

Выбор диода производится по этим двум параметрам Iаср и Uобр Из спра-вочника выписывают максимальное обратное напряжение средний ток и внут-реннее сопротивление вентиля Ri

2 Расчет трансформатора Определяют сопротивление трансформатора

( )14000

0тр

IUIU830Rsdotsdot

sdot= Ом

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

U1

Сф

Lф Lф

Со СфUно

U2

a

b

13

( )530

R2RIU075U трi0

02+

+sdot= В

Токи обмоток

трi

002 RR2

U166I141I+sdotsdot

+sdot= mA 1

221 U

IU12I sdotsdot= mA

Вычисляется габаритная мощность трансформатора которая для двухпо-лупериодной схемы определяется выражением

1000IU17Pг 22 sdotsdot

= ВmiddotА

Таблица 31 Размеры

Тип пластины

ширина среднего стержня а см

ширина окна b см

высота окна h см

площадь окна

Q0=bh см

Пределы QcQ0см4

Ш-10 Ш-10 Ш-10 Ш-12 УШ-12 Ш-12 Ш-14 Ш-14 Ш-15 Ш-16 УШ-16 Ш-18 Ш-19 Ш-20 Ш-20 УШ-22 Ш-25 Ш-25 Ш-28 УШ-30 Ш-32 УШ-35 УШ-40

10 10 10 12 12 12 14 14 15 16 16 18 19 20 20 22 25 25 28 30 32 35 40

05 065 12 06 08 16 07 09 135 08 10 09 12 10 17 14 25 315 14 19 36 22 26

15 18 36 18 22 48 21 25 27 24 28 27 335 30 47 39 60 58 42 53 72 615 72

075 117 432 108 176 768 147 225 365 192 28 243 402 30 799 546 15 183 588 101 259 135 187

075-15 117-234 432-864 156-312 253-506 111-222 288-576 441-882 821-164 491-982 717-143 787-157 145-29 12-24 32-64 264-528 937-1807 114-228 465-93 91-182 265-530 165-330 300-600

14

Далее находится произведение площади сечения сердечника трансформа-тора Qc на площадь окна сердечника Q0 которое в зависимости от марки про-вода обмотки равно см4

QcQ0=16middotPг для провода марки ПЭЛ QcQ0=20middotPг для провода марки ПЭШО QcQ0=24middotPг для провода марки ПШД Из таблицы 31 в которой приведены основные данные типовых Ш-

образных пластин по значению QcQ0 выбирают тип пластины и выписывают все ее параметры При этом получают

Qc=(QcQ0)Q0 см2 Необходимая толщина пакета пластин c=Qca (см) Отношение са рекомендуется брать в пределах 1 ndash 2 Если оно выйдет за

эти пределы то необходимо выбрать другой тип пластин Определяют число витков w и толщину провода d первичной и вторичной

обмоток трансформатора w1 =48 U1 Qc d1 =002(I1)12 мм w2 =54 U2 Qc d2 =002(I2)12 мм

3 Расчет фильтра Емкость конденсатор на входе фильтра Со =30middotIо Uo мкФ

Выбирают электролитические конденсаторы по величине емкости и номи-нальному напряжению причем Uс ge 12 Uo B

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра Кпвх =300middotIо(UomiddotCo)

Необходимый коэффициент сглаживания фильтра q= Кпвх Кпвых

В данной схеме выбран двухзвенный LC-фильтр Коэффициент сглажива-ния одного звена qзв =(q)12

Определяют произведение LфCф по формуле Lф Сф=25(qзв +1) ГнmiddotмкФ

Задаются емкостью Сф так чтобы индуктивность дросселя фильтра не пре-вышала 5 ndash 10 Гн и определяют индуктивность дросселя

Lф = Lф Сф Сф Гн Находят сечение сердечника Qc число витков w и диаметр провода d об-

мотки дросселя Qс= Lф Io

2(2middot104) см2 w =4middot105 Io витков d =002middot(Iо)12 мм

Сечение обмотки Qw =wmiddotd21000 см2

По произведению QcQw из таблицы 31 выбирают тип сердечника и вы-писывают все параметры С учетом объема занимаемого стенками каркаса и изоляционными прокладками сечение окна должно быть несколько больше се-чения обмотки

4 Проверяют значение выпрямленного напряжения на нагрузке для чего определяют среднюю длину обмотки lw и сопротивление провода обмотки Rw

15

Lw =πmiddot(a+b) см Rw =2middotwmiddotLw(104 d2) Ом

При этом падение напряжение на двухзвенном фильтре Uф =2middotRw middotI0middot10-3 B

Напряжение на нагрузке Uно = Uo- Uф B

Если напряжение на нагрузке получается меньше заданного то необходи-мо провести корректировочный расчет Простейшим является увеличение до необходимого значения диаметра провода обмотки дросселя Увеличение диа-метра провода приведет к уменьшению сопротивления обмотки Rw что в свою очередь вызовет уменьшение падения напряжения на фильтре Uф При этом не-обходимо проверить может ли новый провод разместиться в окне выбранного сердечника дросселя фильтра

16

4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Схема рис 41 содержит три основных элемента регулирующий элемент на транзисторах Т1 и Т2 усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе Т3 и источник опорного напряжения на стабилитронах Собст-венно регулирующим элементом является транзистор Т1 а транзистор Т2 явля-ется согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротивлением регулирующе-го транзистора Т1

Рис41 Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность по-

лучения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряжения а так-же малое выходное сопротивление Выходное напряжение регулируется путем изменения сопротивления резистора R7

Исходными данными для расчета стабилизатора являются Uвых - выходное напряжение В ΔUвых - пределы регулирования выходного напряжения В Iн - ток нагрузки А ΔUвхUвх - допустимое относительное изменение входного напряжения Кст - коэффициент стабилизации 1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима Минимальное входное напряжение

Uвхмин = Uвых + ΔUвых + |UКЭмин| где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором

транзистора Т1 при котором его работа не заходит в область насыщения Для мощных транзисторов которые используются в качестве регулирующих эле-ментов эта величина равна (1 divide 3) В

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвхмакс значения

Uвх = Uвхмин(1 - ΔUвхUвх)

Т1

Т2 R1

Uвх

R4

R5 R6

R7

R8

C1

C2 Uвых

Ст

R2

R3

T3

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 11: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

11

Рис22 Входные характеристики транзистора

9 Определяют емкость разделительного конденсатора

)121 пункт см(R

RRRR

R

RR

RRR

RRR где

1MRf2

вхтрсл

2сл1сл

2сл1трслделсл

делслвхтрсл

делслвхтрслвхсл

вхслквых

2нсвыхн

р

+=

+=

+=

minus=

π

10 Определяют емкость конденсатора Сэ (п114)

12

3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром

Исходными данными для расчета выпрямителя являются Uно ndash среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке Iо ndash среднее значение выпрямленного тока U1 ndash напряжение сети Кпвых ndash коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке В приводимых ниже расчетах напряжение выражается в вольтах ток ndash в

миллиамперах сопротивление ndash в омах емкость ndash в микрофарадах коэффици-ент пульсаций в процентах

Схема выпрямителя с фильтром приводится на рис31

Рис31 Схема мостового выпрямителя с фильтром

Последовательность расчета

1 Производят выбор типа диодов для этого определяют обратное напря-жение на вентиле

Uобр =15middotUо где Uо = 12middotUно ndash напряжение на входе сглаживающего фильтра должно

быть больше напряжения на нагрузке тк учитывает потери напряжения на фильтре

Средний ток через вентиль Iа ср = 05middotIо

Выбор диода производится по этим двум параметрам Iаср и Uобр Из спра-вочника выписывают максимальное обратное напряжение средний ток и внут-реннее сопротивление вентиля Ri

2 Расчет трансформатора Определяют сопротивление трансформатора

( )14000

0тр

IUIU830Rsdotsdot

sdot= Ом

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

U1

Сф

Lф Lф

Со СфUно

U2

a

b

13

( )530

R2RIU075U трi0

02+

+sdot= В

Токи обмоток

трi

002 RR2

U166I141I+sdotsdot

+sdot= mA 1

221 U

IU12I sdotsdot= mA

Вычисляется габаритная мощность трансформатора которая для двухпо-лупериодной схемы определяется выражением

1000IU17Pг 22 sdotsdot

= ВmiddotА

Таблица 31 Размеры

Тип пластины

ширина среднего стержня а см

ширина окна b см

высота окна h см

площадь окна

Q0=bh см

Пределы QcQ0см4

Ш-10 Ш-10 Ш-10 Ш-12 УШ-12 Ш-12 Ш-14 Ш-14 Ш-15 Ш-16 УШ-16 Ш-18 Ш-19 Ш-20 Ш-20 УШ-22 Ш-25 Ш-25 Ш-28 УШ-30 Ш-32 УШ-35 УШ-40

10 10 10 12 12 12 14 14 15 16 16 18 19 20 20 22 25 25 28 30 32 35 40

05 065 12 06 08 16 07 09 135 08 10 09 12 10 17 14 25 315 14 19 36 22 26

15 18 36 18 22 48 21 25 27 24 28 27 335 30 47 39 60 58 42 53 72 615 72

075 117 432 108 176 768 147 225 365 192 28 243 402 30 799 546 15 183 588 101 259 135 187

075-15 117-234 432-864 156-312 253-506 111-222 288-576 441-882 821-164 491-982 717-143 787-157 145-29 12-24 32-64 264-528 937-1807 114-228 465-93 91-182 265-530 165-330 300-600

14

Далее находится произведение площади сечения сердечника трансформа-тора Qc на площадь окна сердечника Q0 которое в зависимости от марки про-вода обмотки равно см4

QcQ0=16middotPг для провода марки ПЭЛ QcQ0=20middotPг для провода марки ПЭШО QcQ0=24middotPг для провода марки ПШД Из таблицы 31 в которой приведены основные данные типовых Ш-

образных пластин по значению QcQ0 выбирают тип пластины и выписывают все ее параметры При этом получают

Qc=(QcQ0)Q0 см2 Необходимая толщина пакета пластин c=Qca (см) Отношение са рекомендуется брать в пределах 1 ndash 2 Если оно выйдет за

эти пределы то необходимо выбрать другой тип пластин Определяют число витков w и толщину провода d первичной и вторичной

обмоток трансформатора w1 =48 U1 Qc d1 =002(I1)12 мм w2 =54 U2 Qc d2 =002(I2)12 мм

3 Расчет фильтра Емкость конденсатор на входе фильтра Со =30middotIо Uo мкФ

Выбирают электролитические конденсаторы по величине емкости и номи-нальному напряжению причем Uс ge 12 Uo B

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра Кпвх =300middotIо(UomiddotCo)

Необходимый коэффициент сглаживания фильтра q= Кпвх Кпвых

В данной схеме выбран двухзвенный LC-фильтр Коэффициент сглажива-ния одного звена qзв =(q)12

Определяют произведение LфCф по формуле Lф Сф=25(qзв +1) ГнmiddotмкФ

Задаются емкостью Сф так чтобы индуктивность дросселя фильтра не пре-вышала 5 ndash 10 Гн и определяют индуктивность дросселя

Lф = Lф Сф Сф Гн Находят сечение сердечника Qc число витков w и диаметр провода d об-

мотки дросселя Qс= Lф Io

2(2middot104) см2 w =4middot105 Io витков d =002middot(Iо)12 мм

Сечение обмотки Qw =wmiddotd21000 см2

По произведению QcQw из таблицы 31 выбирают тип сердечника и вы-писывают все параметры С учетом объема занимаемого стенками каркаса и изоляционными прокладками сечение окна должно быть несколько больше се-чения обмотки

4 Проверяют значение выпрямленного напряжения на нагрузке для чего определяют среднюю длину обмотки lw и сопротивление провода обмотки Rw

15

Lw =πmiddot(a+b) см Rw =2middotwmiddotLw(104 d2) Ом

При этом падение напряжение на двухзвенном фильтре Uф =2middotRw middotI0middot10-3 B

Напряжение на нагрузке Uно = Uo- Uф B

Если напряжение на нагрузке получается меньше заданного то необходи-мо провести корректировочный расчет Простейшим является увеличение до необходимого значения диаметра провода обмотки дросселя Увеличение диа-метра провода приведет к уменьшению сопротивления обмотки Rw что в свою очередь вызовет уменьшение падения напряжения на фильтре Uф При этом не-обходимо проверить может ли новый провод разместиться в окне выбранного сердечника дросселя фильтра

16

4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Схема рис 41 содержит три основных элемента регулирующий элемент на транзисторах Т1 и Т2 усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе Т3 и источник опорного напряжения на стабилитронах Собст-венно регулирующим элементом является транзистор Т1 а транзистор Т2 явля-ется согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротивлением регулирующе-го транзистора Т1

Рис41 Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность по-

лучения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряжения а так-же малое выходное сопротивление Выходное напряжение регулируется путем изменения сопротивления резистора R7

Исходными данными для расчета стабилизатора являются Uвых - выходное напряжение В ΔUвых - пределы регулирования выходного напряжения В Iн - ток нагрузки А ΔUвхUвх - допустимое относительное изменение входного напряжения Кст - коэффициент стабилизации 1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима Минимальное входное напряжение

Uвхмин = Uвых + ΔUвых + |UКЭмин| где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором

транзистора Т1 при котором его работа не заходит в область насыщения Для мощных транзисторов которые используются в качестве регулирующих эле-ментов эта величина равна (1 divide 3) В

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвхмакс значения

Uвх = Uвхмин(1 - ΔUвхUвх)

Т1

Т2 R1

Uвх

R4

R5 R6

R7

R8

C1

C2 Uвых

Ст

R2

R3

T3

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 12: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

12

3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром

Исходными данными для расчета выпрямителя являются Uно ndash среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке Iо ndash среднее значение выпрямленного тока U1 ndash напряжение сети Кпвых ndash коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на нагрузке В приводимых ниже расчетах напряжение выражается в вольтах ток ndash в

миллиамперах сопротивление ndash в омах емкость ndash в микрофарадах коэффици-ент пульсаций в процентах

Схема выпрямителя с фильтром приводится на рис31

Рис31 Схема мостового выпрямителя с фильтром

Последовательность расчета

1 Производят выбор типа диодов для этого определяют обратное напря-жение на вентиле

Uобр =15middotUо где Uо = 12middotUно ndash напряжение на входе сглаживающего фильтра должно

быть больше напряжения на нагрузке тк учитывает потери напряжения на фильтре

Средний ток через вентиль Iа ср = 05middotIо

Выбор диода производится по этим двум параметрам Iаср и Uобр Из спра-вочника выписывают максимальное обратное напряжение средний ток и внут-реннее сопротивление вентиля Ri

2 Расчет трансформатора Определяют сопротивление трансформатора

( )14000

0тр

IUIU830Rsdotsdot

sdot= Ом

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

U1

Сф

Lф Lф

Со СфUно

U2

a

b

13

( )530

R2RIU075U трi0

02+

+sdot= В

Токи обмоток

трi

002 RR2

U166I141I+sdotsdot

+sdot= mA 1

221 U

IU12I sdotsdot= mA

Вычисляется габаритная мощность трансформатора которая для двухпо-лупериодной схемы определяется выражением

1000IU17Pг 22 sdotsdot

= ВmiddotА

Таблица 31 Размеры

Тип пластины

ширина среднего стержня а см

ширина окна b см

высота окна h см

площадь окна

Q0=bh см

Пределы QcQ0см4

Ш-10 Ш-10 Ш-10 Ш-12 УШ-12 Ш-12 Ш-14 Ш-14 Ш-15 Ш-16 УШ-16 Ш-18 Ш-19 Ш-20 Ш-20 УШ-22 Ш-25 Ш-25 Ш-28 УШ-30 Ш-32 УШ-35 УШ-40

10 10 10 12 12 12 14 14 15 16 16 18 19 20 20 22 25 25 28 30 32 35 40

05 065 12 06 08 16 07 09 135 08 10 09 12 10 17 14 25 315 14 19 36 22 26

15 18 36 18 22 48 21 25 27 24 28 27 335 30 47 39 60 58 42 53 72 615 72

075 117 432 108 176 768 147 225 365 192 28 243 402 30 799 546 15 183 588 101 259 135 187

075-15 117-234 432-864 156-312 253-506 111-222 288-576 441-882 821-164 491-982 717-143 787-157 145-29 12-24 32-64 264-528 937-1807 114-228 465-93 91-182 265-530 165-330 300-600

14

Далее находится произведение площади сечения сердечника трансформа-тора Qc на площадь окна сердечника Q0 которое в зависимости от марки про-вода обмотки равно см4

QcQ0=16middotPг для провода марки ПЭЛ QcQ0=20middotPг для провода марки ПЭШО QcQ0=24middotPг для провода марки ПШД Из таблицы 31 в которой приведены основные данные типовых Ш-

образных пластин по значению QcQ0 выбирают тип пластины и выписывают все ее параметры При этом получают

Qc=(QcQ0)Q0 см2 Необходимая толщина пакета пластин c=Qca (см) Отношение са рекомендуется брать в пределах 1 ndash 2 Если оно выйдет за

эти пределы то необходимо выбрать другой тип пластин Определяют число витков w и толщину провода d первичной и вторичной

обмоток трансформатора w1 =48 U1 Qc d1 =002(I1)12 мм w2 =54 U2 Qc d2 =002(I2)12 мм

3 Расчет фильтра Емкость конденсатор на входе фильтра Со =30middotIо Uo мкФ

Выбирают электролитические конденсаторы по величине емкости и номи-нальному напряжению причем Uс ge 12 Uo B

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра Кпвх =300middotIо(UomiddotCo)

Необходимый коэффициент сглаживания фильтра q= Кпвх Кпвых

В данной схеме выбран двухзвенный LC-фильтр Коэффициент сглажива-ния одного звена qзв =(q)12

Определяют произведение LфCф по формуле Lф Сф=25(qзв +1) ГнmiddotмкФ

Задаются емкостью Сф так чтобы индуктивность дросселя фильтра не пре-вышала 5 ndash 10 Гн и определяют индуктивность дросселя

Lф = Lф Сф Сф Гн Находят сечение сердечника Qc число витков w и диаметр провода d об-

мотки дросселя Qс= Lф Io

2(2middot104) см2 w =4middot105 Io витков d =002middot(Iо)12 мм

Сечение обмотки Qw =wmiddotd21000 см2

По произведению QcQw из таблицы 31 выбирают тип сердечника и вы-писывают все параметры С учетом объема занимаемого стенками каркаса и изоляционными прокладками сечение окна должно быть несколько больше се-чения обмотки

4 Проверяют значение выпрямленного напряжения на нагрузке для чего определяют среднюю длину обмотки lw и сопротивление провода обмотки Rw

15

Lw =πmiddot(a+b) см Rw =2middotwmiddotLw(104 d2) Ом

При этом падение напряжение на двухзвенном фильтре Uф =2middotRw middotI0middot10-3 B

Напряжение на нагрузке Uно = Uo- Uф B

Если напряжение на нагрузке получается меньше заданного то необходи-мо провести корректировочный расчет Простейшим является увеличение до необходимого значения диаметра провода обмотки дросселя Увеличение диа-метра провода приведет к уменьшению сопротивления обмотки Rw что в свою очередь вызовет уменьшение падения напряжения на фильтре Uф При этом не-обходимо проверить может ли новый провод разместиться в окне выбранного сердечника дросселя фильтра

16

4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Схема рис 41 содержит три основных элемента регулирующий элемент на транзисторах Т1 и Т2 усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе Т3 и источник опорного напряжения на стабилитронах Собст-венно регулирующим элементом является транзистор Т1 а транзистор Т2 явля-ется согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротивлением регулирующе-го транзистора Т1

Рис41 Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность по-

лучения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряжения а так-же малое выходное сопротивление Выходное напряжение регулируется путем изменения сопротивления резистора R7

Исходными данными для расчета стабилизатора являются Uвых - выходное напряжение В ΔUвых - пределы регулирования выходного напряжения В Iн - ток нагрузки А ΔUвхUвх - допустимое относительное изменение входного напряжения Кст - коэффициент стабилизации 1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима Минимальное входное напряжение

Uвхмин = Uвых + ΔUвых + |UКЭмин| где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором

транзистора Т1 при котором его работа не заходит в область насыщения Для мощных транзисторов которые используются в качестве регулирующих эле-ментов эта величина равна (1 divide 3) В

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвхмакс значения

Uвх = Uвхмин(1 - ΔUвхUвх)

Т1

Т2 R1

Uвх

R4

R5 R6

R7

R8

C1

C2 Uвых

Ст

R2

R3

T3

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 13: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

13

( )530

R2RIU075U трi0

02+

+sdot= В

Токи обмоток

трi

002 RR2

U166I141I+sdotsdot

+sdot= mA 1

221 U

IU12I sdotsdot= mA

Вычисляется габаритная мощность трансформатора которая для двухпо-лупериодной схемы определяется выражением

1000IU17Pг 22 sdotsdot

= ВmiddotА

Таблица 31 Размеры

Тип пластины

ширина среднего стержня а см

ширина окна b см

высота окна h см

площадь окна

Q0=bh см

Пределы QcQ0см4

Ш-10 Ш-10 Ш-10 Ш-12 УШ-12 Ш-12 Ш-14 Ш-14 Ш-15 Ш-16 УШ-16 Ш-18 Ш-19 Ш-20 Ш-20 УШ-22 Ш-25 Ш-25 Ш-28 УШ-30 Ш-32 УШ-35 УШ-40

10 10 10 12 12 12 14 14 15 16 16 18 19 20 20 22 25 25 28 30 32 35 40

05 065 12 06 08 16 07 09 135 08 10 09 12 10 17 14 25 315 14 19 36 22 26

15 18 36 18 22 48 21 25 27 24 28 27 335 30 47 39 60 58 42 53 72 615 72

075 117 432 108 176 768 147 225 365 192 28 243 402 30 799 546 15 183 588 101 259 135 187

075-15 117-234 432-864 156-312 253-506 111-222 288-576 441-882 821-164 491-982 717-143 787-157 145-29 12-24 32-64 264-528 937-1807 114-228 465-93 91-182 265-530 165-330 300-600

14

Далее находится произведение площади сечения сердечника трансформа-тора Qc на площадь окна сердечника Q0 которое в зависимости от марки про-вода обмотки равно см4

QcQ0=16middotPг для провода марки ПЭЛ QcQ0=20middotPг для провода марки ПЭШО QcQ0=24middotPг для провода марки ПШД Из таблицы 31 в которой приведены основные данные типовых Ш-

образных пластин по значению QcQ0 выбирают тип пластины и выписывают все ее параметры При этом получают

Qc=(QcQ0)Q0 см2 Необходимая толщина пакета пластин c=Qca (см) Отношение са рекомендуется брать в пределах 1 ndash 2 Если оно выйдет за

эти пределы то необходимо выбрать другой тип пластин Определяют число витков w и толщину провода d первичной и вторичной

обмоток трансформатора w1 =48 U1 Qc d1 =002(I1)12 мм w2 =54 U2 Qc d2 =002(I2)12 мм

3 Расчет фильтра Емкость конденсатор на входе фильтра Со =30middotIо Uo мкФ

Выбирают электролитические конденсаторы по величине емкости и номи-нальному напряжению причем Uс ge 12 Uo B

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра Кпвх =300middotIо(UomiddotCo)

Необходимый коэффициент сглаживания фильтра q= Кпвх Кпвых

В данной схеме выбран двухзвенный LC-фильтр Коэффициент сглажива-ния одного звена qзв =(q)12

Определяют произведение LфCф по формуле Lф Сф=25(qзв +1) ГнmiddotмкФ

Задаются емкостью Сф так чтобы индуктивность дросселя фильтра не пре-вышала 5 ndash 10 Гн и определяют индуктивность дросселя

Lф = Lф Сф Сф Гн Находят сечение сердечника Qc число витков w и диаметр провода d об-

мотки дросселя Qс= Lф Io

2(2middot104) см2 w =4middot105 Io витков d =002middot(Iо)12 мм

Сечение обмотки Qw =wmiddotd21000 см2

По произведению QcQw из таблицы 31 выбирают тип сердечника и вы-писывают все параметры С учетом объема занимаемого стенками каркаса и изоляционными прокладками сечение окна должно быть несколько больше се-чения обмотки

4 Проверяют значение выпрямленного напряжения на нагрузке для чего определяют среднюю длину обмотки lw и сопротивление провода обмотки Rw

15

Lw =πmiddot(a+b) см Rw =2middotwmiddotLw(104 d2) Ом

При этом падение напряжение на двухзвенном фильтре Uф =2middotRw middotI0middot10-3 B

Напряжение на нагрузке Uно = Uo- Uф B

Если напряжение на нагрузке получается меньше заданного то необходи-мо провести корректировочный расчет Простейшим является увеличение до необходимого значения диаметра провода обмотки дросселя Увеличение диа-метра провода приведет к уменьшению сопротивления обмотки Rw что в свою очередь вызовет уменьшение падения напряжения на фильтре Uф При этом не-обходимо проверить может ли новый провод разместиться в окне выбранного сердечника дросселя фильтра

16

4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Схема рис 41 содержит три основных элемента регулирующий элемент на транзисторах Т1 и Т2 усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе Т3 и источник опорного напряжения на стабилитронах Собст-венно регулирующим элементом является транзистор Т1 а транзистор Т2 явля-ется согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротивлением регулирующе-го транзистора Т1

Рис41 Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность по-

лучения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряжения а так-же малое выходное сопротивление Выходное напряжение регулируется путем изменения сопротивления резистора R7

Исходными данными для расчета стабилизатора являются Uвых - выходное напряжение В ΔUвых - пределы регулирования выходного напряжения В Iн - ток нагрузки А ΔUвхUвх - допустимое относительное изменение входного напряжения Кст - коэффициент стабилизации 1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима Минимальное входное напряжение

Uвхмин = Uвых + ΔUвых + |UКЭмин| где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором

транзистора Т1 при котором его работа не заходит в область насыщения Для мощных транзисторов которые используются в качестве регулирующих эле-ментов эта величина равна (1 divide 3) В

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвхмакс значения

Uвх = Uвхмин(1 - ΔUвхUвх)

Т1

Т2 R1

Uвх

R4

R5 R6

R7

R8

C1

C2 Uвых

Ст

R2

R3

T3

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 14: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

14

Далее находится произведение площади сечения сердечника трансформа-тора Qc на площадь окна сердечника Q0 которое в зависимости от марки про-вода обмотки равно см4

QcQ0=16middotPг для провода марки ПЭЛ QcQ0=20middotPг для провода марки ПЭШО QcQ0=24middotPг для провода марки ПШД Из таблицы 31 в которой приведены основные данные типовых Ш-

образных пластин по значению QcQ0 выбирают тип пластины и выписывают все ее параметры При этом получают

Qc=(QcQ0)Q0 см2 Необходимая толщина пакета пластин c=Qca (см) Отношение са рекомендуется брать в пределах 1 ndash 2 Если оно выйдет за

эти пределы то необходимо выбрать другой тип пластин Определяют число витков w и толщину провода d первичной и вторичной

обмоток трансформатора w1 =48 U1 Qc d1 =002(I1)12 мм w2 =54 U2 Qc d2 =002(I2)12 мм

3 Расчет фильтра Емкость конденсатор на входе фильтра Со =30middotIо Uo мкФ

Выбирают электролитические конденсаторы по величине емкости и номи-нальному напряжению причем Uс ge 12 Uo B

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра Кпвх =300middotIо(UomiddotCo)

Необходимый коэффициент сглаживания фильтра q= Кпвх Кпвых

В данной схеме выбран двухзвенный LC-фильтр Коэффициент сглажива-ния одного звена qзв =(q)12

Определяют произведение LфCф по формуле Lф Сф=25(qзв +1) ГнmiddotмкФ

Задаются емкостью Сф так чтобы индуктивность дросселя фильтра не пре-вышала 5 ndash 10 Гн и определяют индуктивность дросселя

Lф = Lф Сф Сф Гн Находят сечение сердечника Qc число витков w и диаметр провода d об-

мотки дросселя Qс= Lф Io

2(2middot104) см2 w =4middot105 Io витков d =002middot(Iо)12 мм

Сечение обмотки Qw =wmiddotd21000 см2

По произведению QcQw из таблицы 31 выбирают тип сердечника и вы-писывают все параметры С учетом объема занимаемого стенками каркаса и изоляционными прокладками сечение окна должно быть несколько больше се-чения обмотки

4 Проверяют значение выпрямленного напряжения на нагрузке для чего определяют среднюю длину обмотки lw и сопротивление провода обмотки Rw

15

Lw =πmiddot(a+b) см Rw =2middotwmiddotLw(104 d2) Ом

При этом падение напряжение на двухзвенном фильтре Uф =2middotRw middotI0middot10-3 B

Напряжение на нагрузке Uно = Uo- Uф B

Если напряжение на нагрузке получается меньше заданного то необходи-мо провести корректировочный расчет Простейшим является увеличение до необходимого значения диаметра провода обмотки дросселя Увеличение диа-метра провода приведет к уменьшению сопротивления обмотки Rw что в свою очередь вызовет уменьшение падения напряжения на фильтре Uф При этом не-обходимо проверить может ли новый провод разместиться в окне выбранного сердечника дросселя фильтра

16

4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Схема рис 41 содержит три основных элемента регулирующий элемент на транзисторах Т1 и Т2 усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе Т3 и источник опорного напряжения на стабилитронах Собст-венно регулирующим элементом является транзистор Т1 а транзистор Т2 явля-ется согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротивлением регулирующе-го транзистора Т1

Рис41 Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность по-

лучения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряжения а так-же малое выходное сопротивление Выходное напряжение регулируется путем изменения сопротивления резистора R7

Исходными данными для расчета стабилизатора являются Uвых - выходное напряжение В ΔUвых - пределы регулирования выходного напряжения В Iн - ток нагрузки А ΔUвхUвх - допустимое относительное изменение входного напряжения Кст - коэффициент стабилизации 1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима Минимальное входное напряжение

Uвхмин = Uвых + ΔUвых + |UКЭмин| где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором

транзистора Т1 при котором его работа не заходит в область насыщения Для мощных транзисторов которые используются в качестве регулирующих эле-ментов эта величина равна (1 divide 3) В

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвхмакс значения

Uвх = Uвхмин(1 - ΔUвхUвх)

Т1

Т2 R1

Uвх

R4

R5 R6

R7

R8

C1

C2 Uвых

Ст

R2

R3

T3

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 15: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

15

Lw =πmiddot(a+b) см Rw =2middotwmiddotLw(104 d2) Ом

При этом падение напряжение на двухзвенном фильтре Uф =2middotRw middotI0middot10-3 B

Напряжение на нагрузке Uно = Uo- Uф B

Если напряжение на нагрузке получается меньше заданного то необходи-мо провести корректировочный расчет Простейшим является увеличение до необходимого значения диаметра провода обмотки дросселя Увеличение диа-метра провода приведет к уменьшению сопротивления обмотки Rw что в свою очередь вызовет уменьшение падения напряжения на фильтре Uф При этом не-обходимо проверить может ли новый провод разместиться в окне выбранного сердечника дросселя фильтра

16

4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Схема рис 41 содержит три основных элемента регулирующий элемент на транзисторах Т1 и Т2 усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе Т3 и источник опорного напряжения на стабилитронах Собст-венно регулирующим элементом является транзистор Т1 а транзистор Т2 явля-ется согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротивлением регулирующе-го транзистора Т1

Рис41 Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность по-

лучения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряжения а так-же малое выходное сопротивление Выходное напряжение регулируется путем изменения сопротивления резистора R7

Исходными данными для расчета стабилизатора являются Uвых - выходное напряжение В ΔUвых - пределы регулирования выходного напряжения В Iн - ток нагрузки А ΔUвхUвх - допустимое относительное изменение входного напряжения Кст - коэффициент стабилизации 1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима Минимальное входное напряжение

Uвхмин = Uвых + ΔUвых + |UКЭмин| где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором

транзистора Т1 при котором его работа не заходит в область насыщения Для мощных транзисторов которые используются в качестве регулирующих эле-ментов эта величина равна (1 divide 3) В

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвхмакс значения

Uвх = Uвхмин(1 - ΔUвхUвх)

Т1

Т2 R1

Uвх

R4

R5 R6

R7

R8

C1

C2 Uвых

Ст

R2

R3

T3

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 16: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

16

4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Схема рис 41 содержит три основных элемента регулирующий элемент на транзисторах Т1 и Т2 усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе Т3 и источник опорного напряжения на стабилитронах Собст-венно регулирующим элементом является транзистор Т1 а транзистор Т2 явля-ется согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротивлением регулирующе-го транзистора Т1

Рис41 Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность по-

лучения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряжения а так-же малое выходное сопротивление Выходное напряжение регулируется путем изменения сопротивления резистора R7

Исходными данными для расчета стабилизатора являются Uвых - выходное напряжение В ΔUвых - пределы регулирования выходного напряжения В Iн - ток нагрузки А ΔUвхUвх - допустимое относительное изменение входного напряжения Кст - коэффициент стабилизации 1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима Минимальное входное напряжение

Uвхмин = Uвых + ΔUвых + |UКЭмин| где UКЭмин - минимальное напряжение между эмиттером и коллектором

транзистора Т1 при котором его работа не заходит в область насыщения Для мощных транзисторов которые используются в качестве регулирующих эле-ментов эта величина равна (1 divide 3) В

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвхмакс значения

Uвх = Uвхмин(1 - ΔUвхUвх)

Т1

Т2 R1

Uвх

R4

R5 R6

R7

R8

C1

C2 Uвых

Ст

R2

R3

T3

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 17: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

17

Uвхмакс = Uвх(1 + ΔUвхUвх) Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность

рассеиваемую на регулирующем транзисторе |UКЭ1макс| =Uвхмакс - Uвыхмин

PК1макс =|UКЭ1макс|Iн По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзи-

стор для которого выписывают PКмакс IКмакс h21 |UКЭмакс| 2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима Коллекторный ток транзистора Т2

IК2asymp IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iнh211 + IR4 где IR4 - дополнительный ток протекающий через резистор R4 Для мало-

мощных транзисторов используемых в качестве согласующего элемента до-полнительный ток выбирают в пределах 1 divide 2 mА

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 со-гласующего транзистора

|UКЭ2макс| asymp |UКЭ1макс| PК2 = IК2|UКЭ2макс|

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2 при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс gt IК2

Сопротивление резистора R4 = UвыхIR4

3 Выбор усилительного транзистора Т3 и его режима В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор

Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напря-жения и соответствующей структуры

Задаваясь напряжением |UКЭ3| = (01 divide 05)|Uвых| определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых - |UКЭ3| Исходя из полученного опорного напряжения по справочнику подбирают

один или несколько стабилитронов как правило малой мощности обеспечи-вающих заданное опорное напряжение Для выбранного стабилитрона выпи-сывают напряжение стабилизации и максимальный и минимальный токи ста-билизации Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничивающее laquoбалластноеraquo сопротив-ление R5

R5 = (Uвых - Uоп)(Iст - IК3) Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в пределах 1

divide 15 mА Затем находят сопротивление резистора R1 R1 = |UКЭ1|(IК3 + IБ2) где IБ2 = IК2h212

UКЭ1 = UКЭ1макс - ΔUвых 4 Расчет делителей напряжения

R7 = (Uоп - IделR8)(05Iдел) где Iдел - ток делителя выбирают в пределах (20 divide 70)IБ3 IБ3 = IК3h213 R8 - задаются в пределах (05 divide 3) кОм

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 18: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

18

R6 = (Uвых - Uоп - 05IделR7)Iдел 5 Выбор конденсаторов Емкость конденсатора С1 включаемого для предотвращения возбуждения

стабилизатора подбирают экспериментально Обычно берут С1 05 divide 1 мкФ Емкость конденсатора С2 включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению вы-ходного сопротивления стабилизатора переменному току выбирают в преде-лах 1000 divide 2000 мкФ

6 Коэффициент стабилизации напряжения Кст = КделК3(UвыхUвх)

где Кдел = UопUвых К3 = (h213h113)R1

Если значение коэффициента стабилизации окажется недостаточным то сле-дует выбрать транзисторы Т2 и Т3 с большим коэффициентом усиления тока h21

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 19: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

19

5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя Данные для проектирования 1 Схема управляемого тиристорного выпрямителя показана на рис51

Пунктирным прямоугольником выделен силовой выпрямитель Конкретная схема силового выпрямителя задается преподавателем (см рис 5 4 - 7)

2 Iср ndash среднее значение выпрямленного тока при полностью открытых ти-ристорах VS1 и VS2 Uср ndash среднее значение выпрямленного напряжения при полностью откры-тых тиристорах VS1 и VS2 α - угол открытия тиристоров

Принцип работы схемы Переменное напряжение с обмотки трансформа-

тора w2 (рис52 а) выпрямленное мостом VD1-VD4 (рис52 б) через рези-стор R1 поступает на стабилитрон VD5 который отрезает верхушки импульсов синусоид на уровне напряжения стабилизации uСТVD5 В результате на стаби-литроне формируется напряжение форма которого изображена на рис5 2 в

От этого напряжения через R2 за время t1 (рис53) заряжается конденсатор С1 до напряжения включения аналога динистора uR4 собранного на транзисто-рах VТ1 и VТ2 Величина напряжения включения определяется падением на-пряжения на резисторе R4

Время заряда С1 (t1) до напряжения включения зависит от положения движка резистора R2 Чем больше величина R2 тем позднее включится аналог

R1

R2 R3

R4

R5

R6

VD1-VD4 VD5

VS1

VS2

T1

~220 B 50 Гц

C1

FU1

Рис51 Принципиальная схема выпрямителя

w1 w2

w3

w4

VT1

VT2

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 20: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

20

динистора через который ток разряда С1 (iу) подводится к управляющим элек-тродам тиристоров VS1 и VS2 и тем меньше будет напряжение на нагрузке си-лового выпрямителя резисторе RН

Порядок расчета

1 По заданным Iср и Uср рассчитать действующие значения напряжения и тока (U3 и I34) на обмотках w3 и w4 для заданной схемы выпрямления

2 Найти мощность потребляемую нагрузкой (RН) РН = U3 I34 Это исход-ный параметр для расчета трансформатора

3 Определить амплитудное значение напряжения на w3 U3мах = U3radic 2

Рис5 2 Форма напряжения а- на обмотке w2 б- на вы-ходе выпрямителя VD1-VD4 в- на стабилитроне VD5

а)

б)

в)

uVD1-VD4

uVD5

uСТVD5

0

0

0

t

t

t

uW2

t

u

0

uVD5

uC1

uR4

t1

t2

Рис 53 Формы напряжений на стабилитроне (uVD5) на конденса-торе С1 (uC1) резисторе R4 (uR4) и импульсов тока управления iу ти-ристоров VS1 и VS2

t

Iимпмах

0

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 21: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

21

4 С учетом U3мах и среднего значения тока через каждый тиристор выбрать по справочнику тиристоры VS1 и VS2 Из справочника определить также ток управления Iупр и время включения тиристоров tвкл

5 Определение величины R5 и R6 Чтобы выровнять токи управляющих электродов тиристоров падение напряжения на этих резисторах принимают равным

UR5 = UR6 = 5 ∆Uупр где ∆Uупр asymp 07 В ndash падение напряжения в управляющей цепи тиристора

Тогда получаем R5 = R6 = 5 ∆Uупр Iупр

6 Рассчитаем напряжение на С1 UC1 = UR5 + ∆Uупр + ∆UVT1 + ∆UVT2

где ∆UVT1 + ∆UVT2 ndash падение напряжения на транзисторах VТ1 и VТ2 в режиме насыщения Для кремниевых транзисторов

∆UVT1 + ∆UVT2 =UБЭ + UКЭ нас = 07 + UКЭ нас где UКЭ нас ndash напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения для

транзисторов типа КТ315 и КТ 361 принимаем равным 04 В 7 Далее находим емкость конденсатора С1 из условия что за время tвкл конденсатор разрядится на величину UR5

С1 = Iупр tвкл UR5 8 Величину R2 находим из постоянной времени заряда С1

R2 = τ С1 где τ = 001 с (полупериод напряжения сети при f = 50 Гц)

9 Определяем напряжение на R4 и его величину Разряд С1 через аналог динистора на VТ1 и VТ2 начинается при

UR4 = UC1 + UБЭ VT1 где UБЭ VT1 asymp 04 В ndash падение напряжения на переходе база-эмиттер тран-зистора VT1 Ток резистора R4 должен быть в несколько десятков раз больше обрат-

ного тока коллектора VТ2 Последний обычно не превышает нескольких мик-роампер Поэтому ток через R4 можно принять равным

IR4 = 1 мА Тогда R4 = UR4 IR4 = UR4 10-3 = 1000 UR4

10 Находим величину R3 R3 = (UСТ - UR4) IR4 = (UСТ - UR4) 10-3

где UСТ ndash напряжение стабилизации стабилитрона VD5 которое целесо-образно выбрать в пределах (15hellip18)UR4

11 Определяем величину R1 R1 = U2max Iпотр

где Iпотр = IR2 + IR4 + (ICTmin + ICTmax)2 ICTmin = 3 мА и ICTmax (из справочни-ка) ndash минимальный и максимальный токи стабилизации стабилитрона VD5 IR2 = UСТ R2 U2max ndash амплитуда переменного напряжения с обмотки w2 кото-рое должно быть в 25hellip3 раза больше напряжения UСТ

12 Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 выбирают из условия

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 22: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

22

ICP gtIпотр 2 Uобр max gt U2max где ICP и Uобр max ndash допустимый средний выпрямленный ток любого из

диодов моста и максимальное допустимое обратное напряжение 13 Зная Iпотр и U2max определить действующие значения тока и напряжения на обмотке w2 считая Iпотр средним значением переменного тока этой об-мотки

14 По данным пункта 2 и 12 рассчитать трансформатор 15 Построить в масштабе кривую напряжения на нагрузке (угол открытия тиристоров α)

16 Построить в масштабе кривую напряжения заряда конденсатора С1 при величине сопротивления R2 равном R22 (расчет переходного процесса заряд конденсатора через резистор от источника постоянного напряже-ния учесть при этом напряжение на R4)

СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Расчет управляемых тиристорных выпрямителей производится по методике расчета выпрямителей на диодах

Рис 55 VS2

RН w2

w3

w1

VS1

Рис 54

w2 w1

Рис 57

w2 w1

VS2

VS1

VD2

VD1

Рис 56

w2 w1

VD4

VD3

VD2

VD1

VS1

VS1

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 23: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

23

6 Расчет выпрямителя источника питания

Выпрямитель преобразует переменное напряжение полученное от сетево-го трансформатора в постоянное Точнее сказать выпрямитель выдает не по-стоянное а пульсирующее напряжение которое потом сглаживают фильтром Для преобразования служат нелинейные элементы называемые вентилями ко-торые бывают электронными (электровакуумные диоды кенотроны) ионными (газонаполненные лампы тиратроны газотроны) полупроводниковыми (полу-проводниковые диоды и диодные сборки) Последние практически полностью вытеснили другие вентили

В большинстве случаев для питания электронных схем применяют сле-дующие выпрямители

1) однополупериодные 2) двухполупериодные Рассмотрим их при следующих предположениях вентиль идеальный т е

его сопротивление при прохождении тока в прямом направлении равно нулю а в обратном mdash бесконечно большое нагрузка выпрямителя чисто активная

Однополупериодный выпрямитель Его схема показана на рис 61а

Первичная обмотка трансформатора питания Т соединена с сетью и напряже-ние U1 обычно составляет 220 В Мгновенное напряжение на вторичной обмот-ке выразим формулой u2 = Um siпω t положив начальный фазовый угол нуле-вым

Под действием этого напряжения через вентиль и нагрузку сопротивлени-ем Rн протекает ток только во время положительных полупериодов напряже-ния u2 На нагрузке выделяется напряжение uH форма которого показана на рис 61б Отрицательный полупериод напряжения u2 не пропускается венти-лем Длительность полупериодов при частоте сети 50 Гц составляет 10 мс

Среднее значение пульсирующего напряжения Uср =U0= Um π в π раз меньше амплитуды подводимого к выпрямителю напряжения U2m

Отметим что U0 вдвое меньше среднего значения за полупериод посколь-ку ток в нагрузку течет только в течение одного положительного полупериода

Найдем соотношение между действующим напряжением вторичной об-мотки трансформатора U2 и средним выпрямленным напряжением

2

U2

U

2UU 0cpm2

==

Максимальное обратное напряжение на вентиле во время отрицательного полупериода (когда вентиль закрыт) равно амплитудному значению напряже-ния вторичной обмотки Uобрm = U2m = πU0 Заметим что если параллельно на-грузке подключить конденсатор фильтра то напряжение на нем будет оставать-ся и во время отрицательного полупериода тогда обратное напряжение на вен-тиле возрастет В пределе когда емкость конденсатора фильтра и сопротивле-ние нагрузки велики (ток нагрузки мал и конденсатор не успевает разрядить-

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 24: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

25

ся) напряжение U0 на выходе выпрямителя будет приближаться к амплитудно-му значению U2m а максимальное обратное напряжение на вентиле mdash к 2U2m

Действующее значение тока выпрямителя определяется как среднеквадра-тичное за период (напомним что ток течет только в течение одного полуперио-да и интегрирование ведется от 0 до Т2)

int === 2T0

2m2

22m22

2 2

II4

IdtiT1I

Таким образом амплитудное значение тока вдвое больше действующего Среднее значение тока определяется так же как было ранее определено

среднее значение напряжения Соотношение между средним и амплитудным значениями тока

Icp = I2mπ Рассчитаем теперь мощность вторичной обмотки трансформатора Т опре-

делив ее как произведение действующих значений напряжения и тока

348PP22

πIU22

πI2πU

2πIUP 00

2CPCP

2CPCP222 ===sdot==

Оказывается что мощность вторичной обмотки трансформатора должна почти в 35 раза превышать полезную мощность отдаваемую выпрямителем Это делает невыгодным применение однополупериодного выпрямителя на практике поэтому их применяют редко лишь в маломощных устройствах и в высоковольтных выпрямителях рассчитанных на малый ток

Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме мощностей первичной и вторичной обмоток При Р1 = Р2

Рг = 348 Р0 Двухполупериодные выпрямители Выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки транс-

форматора Схема выпрямителя показана на рис 62а Каждый вентиль пита-ется от своего участка симметричной вторичной обмотки трансформатора По-скольку напряжения на крайних выводах вторичной обмотки одинаковы и про-тивофазны этот выпрямитель иногда называют двухфазным Напряжение на нагрузке этого выпрямителя mdash однополярное кусочно-синусоидальное пуль-сирующее рис 62б Таким же является и ток в нагрузке

Среднее напряжение на нагрузке определяется формулой Ucp = U0 = 2U2m π

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформато-ра (на ее одной половине)

22

Uπ22

2UU 0cp2m

2 ===

Максимальное обратное напряжение каждого вентиля составит Uобрm = 2U2m = π Ucp = π U0

Аналогично определяется среднее значение тока в нагрузке за период

int =sdot== 2T

02m

0cp ѓО

2IdtiT2II

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 25: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

26

Действующее значение тока протекающего через каждый вентиль опре-деляем как среднеквадратичное значение тока за период

I2 = IB = I2m 2 Подставляя значение I2 для двухполупериодного выпрямителя получаем

I2 = IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4 На этот ток и следует рассчитывать диаметр провода вторичной обмотки

В нагрузке ток вдвое больше поскольку токи двух вентилей суммируются Расчетную мощность вторичной обмотки трансформатора удается опреде-

лить несколькими способами Можно взять суммарное напряжение вторичной обмотки 2U2 и помножить на ток фазы I2 Поскольку

4IπI

2Uπ2U 0

20

2 == то

P174P24

πI4πU

2πP 00

2002 ===

Можно также напряжение фазы U2 помножить на суммарный ток 2I2 или взять произведение напряжения фазы на ток фазы и результат удвоить Во всех случаях мы получим один и тот же результат

Далее определяют расчетную мощность первичной обмотки трансформа-тора Т считая его КПД = 1

P1 = U1I1 = U2I2

При 22

2II cp2m

2 == и 22

2IU cp2m

2 == получаем

123P8Pπ

8Pπ

22

22

lπP 0

02

cp2

cpcp1 ===sdot=

Поделим Р2 на Р1 Р2 Р1 = 174123 = 141 Таким образом вторичная обмотка должна быть рассчитана на мощность

в 14 раза большую чем первичная Габаритная мощность трансформатора (без учета КПД) равна полусумме

мощностей первичной и вторичной обмоток Рг = (Р1 + Р2)2 = Р0 (123 + 174)2 = 149 Р0 Коэффициент пульсаций для двухполупериодного выпрямителя так же

как и для многофазных выпрямителей находят по формуле КР = 2(m2 - 1) где m mdash число импульсов тока в нагрузке за период Для двухфазного выпрямите-ля m = 2 и КP = 23 или asymp7

Однофазный мостовой выпрямитель Его схема показана на рис 63а

Форма напряжения и тока в нагрузке совпадает с аналогичными формами для двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки вторичной обмот-ки трансформатора (см рис 62б) Хотя в этом выпрямителе только одна вто-ричная обмотка трансформатора (поэтому он и называется однофазным) в на-грузке выделяются обе полуволны тока следовательно выпрямитель двухпо-лупериодный

Среднее и действующее напряжения на нагрузке определяют по тем же формулам что и для двухполупериодного выпрямителя

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 26: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

27

ѓО

2UUU 2m0cp ==

22Uπ

22

2UU 0cp2m

2 ===

Обратное напряжение на вентилях определяют следующим образом

2Uπ

2Uπ

UU 0cp2mобрm ===

Среднее значение тока соответствует выведенному для двухполупериод-ного выпрямителя

ѓО

2III 2m0cp ==

Действующее значение тока через вентиль определяется формулой IB = I2m 2 = π Icp 4 = π I0 4

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

22lπ

22

IπI 0ср2 ==

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора составит

8Pπ

8Pπ

22

22

IπIUP 0

2cp

2cpcp

222 ==sdot== =123Р0

Мощности первичной и вторичной обмоток для мостового выпрямителя равны Коэффициент пульсаций такой же как для предыдущей схемы

Теперь определим условный КПД для каждого из трех рассмотренных вы-прямителей как отношение полезной мощности в нагрузке к расчетной мощно-сти вторичной обмотки трансформатора

1 Однополупериодный выпрямитель

028π

22РπР22

РРη 2

02

0

2

0 ====

2 Выпрямитель с выводом средней точки трансформатора

570PπP24

PPη

02

0

2

0 ===

3 Однофазный мостовой выпрямитель 081

Pπ8P

PPη

02

0

2

0 ===

Теперь видно что наилучшие параметры у мостового выпрямителя по-этому его широко применяют в устройствах малой и средней (до 1 кВт) мощно-сти Его достоинства лучше используются обмотки трансформатора обратное напряжение вентилей вдвое меньше максимален условный КПД К недостат-кам мостового выпрямителя относится большое число вентилей

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 27: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

28

7 Расчет трансформаторов

71 Конструктивные особенности трансформаторов Трансформатором называется статический электромагнитный

аппарат предназначенный для преобразования одной системы пере-менного тока в другую систему в частности имеющую другое на-пряжение и ток но ту же частоту

Как правило простейший трансформатор имеет две изолирован-ные обмотки помещенные на стальном магнитопроводе Обмотка включённая в сеть источника электрической энергии называется первичной обмотка от которой энергия подаётся к приёмнику minus вторичной

Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинако-вы Если первичное напряжение меньше вторичного то трансформа-тор называется повышающим если же первичное напряжение боль-ше вторичного то minus понижающим Любой трансформатор может быть использован и как повышающий и как понижающий

Протекающий по первичной обмотке переменный ток создает в магнитопроводе сердечника переменный магнитный поток Ф Этот поток сцеплен с обеими обмотками и вызывает в каждой из них пе-ременную ЭДС Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения Если вторичная цепь будет замкнута то по ней потечет ток Первичная активная мощность по-требляемая трансформатором из сети

P1 = U1 I1 cos φ1 Вторичная активная мощность отдаваемая потребителю

P2 = PН = U2 I2 cos φ2 Если не учитывать потери в трансформаторе (КПД трансформа-

торов 97-99) то приближенно можно считать Р1 = Р2

При обычной работе трансформаторов фазовые сдвиги первич-ной и вторичной цепей равны φ1 asymp φ2 а напряжения первичной и вто-ричной обмоток мало отличаются от ЭДС этих обмоток поэтому можно выполнить упрощения

U1 I1 asymp U2 I2 и U1 U2 asymp I2 I1 asymp Е1 Е2 = ω1 ω2 = К где К - коэффициент трансформации трансформатора показывает

во сколько раз трансформатор повышает или понижает напряжение На каждом трансформаторе помещается табличка с указанием на

них номинальных значений величин К ним относятся а) полная мощность ВА или кВА б) линейные напряжения В или кВ в) ли-нейные токи при номинальной мощности г) частота Гц д) число фаз е) схема и группа соединений Для однофазных трансформато-ров ряд величин не указывается (в д е)

Рассмотрим конструктивное выполнение однофазных транс-форматоров наиболее используемых в практике

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 28: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

29

Магнитопроводы трансформаторов Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопроводы трансформаторов низкой частоты навиваются из полос (рис71 а и б) или набираются из пластин (рис72а и б) штампованных из электротехнической стали или же-лезоникелевых сплавов Применяют также магнитопроводы из фер-ритов

Штампованные пла-стины чаще всего бывают Ш - и П - образной фор-мы Пластины П-образной формы исполь-зуются в мощных транс-форматорах Наиболее распространенными яв-ляются Ш-образные пла-стины 0бычная толщина пластин 05 или 035 мм Если материал сердечни-ка должен иметь толщи-ну меньше 03 мм то сердечник изготовляют не из пластин а из лен-ты

Для уменьшения потерь в магнитопроводе на вихревые токи пла-стины изолируют тонким слоем лака или окисла Чтобы ликвидиро-вать зазор между пластинами и перемычками магнитопроводы соби-рают в переплет

По расположению обмоток на сердечнике различают стержневые (рис73а) и броневые (рис73б) трансформаторы Те части сер-

Ф

Ф

Ф

Ф2

Ф2

1 2 3 4

7 6 5

1 2 3 4

7 6

Рис 73 Однофазный стержневой трансформатор (а) однофазный броневой трансформатор (б) 1 - изоляция между обмотками 2 - каркас 3 - ярмо 4 - стержни 5 ndash окно 6 - обмотки ВН 7 - обмотки НН

5

а) б)

Рис 71 Витые маг-нитопроводы транс-форматоров а- Ш-образный б- тороидальный

Рис 72 Магнитопро -воды из штампован-ных пластин а- Ш-образный (бро -невой) б- стержневой

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 29: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

30

дечника на которых размещены о6мотки называются стержнями те части которые соединяют между собой стержни и служат для за-мыкания магнитной цепи называют ярмами Пространства между стержнями и ярмами через которое проходят обмотки называются окнами сердечника

Пластины сердечника после сборки стягиваются планками или уголками при помощи шпилек с гайками либо специальными обжи-мами Стяжные планки уголки или обжимки служат одновременно для крепления трансформатора на шасси

Из полос электротехнической стали навивают Ш-образные и то-роидальные магнитопроводы

Ш-образный и тороидальный витые магнитопроводы показаны на рис71

Самыми лучшими свойствами обладают тороидальные магнито-проводы использование которых приводит к уменьшению уровня помех и взаимных связей в трансформаторах вследствие меньшего потока рассеяния При одинаковых ампервитках индукция торои-дальных магнитопроводов больше чем в броневых и стержневых Это позволяет уменьшать размеры и вес трансформаторов В трансформаторах с тороидальными магнитопроводами лучше ус-ловия охлаждения обмоток поскольку витки распределяются по тороиду При этом уменьшается длина витка расходуется меньше провода и повышается КПД трансформатора

Для высокочастотных трансформаторов рекомендуется выбирать сердечники из ферритов Ферритами называют ферромагнетики на основе двойных окислов железа и одновалентных или двухвалент-ных металлов никеля цинка марганца и др Ферриты имеют кри-сталлическую структуру и относятся к числу полупроводников с электронной электропроводностью Для сердечников используют только магнитомягкие материалы Конструкция ферритовых сердеч-ников разнообразна но чаще используют стержневые кольцевые броневые Шminus и Пminusобразные сердечники

Каркасы Служат для наматывания обмотки трансформаторов их прессуют из пластмасс склеивают из электрокартона или собирают из отдельных деталей изготовленных из гетинакса прессшпана текстолита или электрокартона Иногда применяют бескаркасную намотку (на гильзу)

Обмотки трансформаторов Обмоткам трансформаторов придают преимущественно форму цилиндрических (круглых) катушек кон-центрически нанизываемых на стержень магнитопровода При такой форме обмотки лучше противостоят механическим усилиям воз-никающим во время работы трансформатора

В некоторых случаях применяют прямоугольные овальные и другие формы При малых токах обмотки наматывают из медного или алюминиевого изолированного провода круглого поперечного

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 30: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

31

сечения а при больших - прямоугольного сечения В трансформато-рах для малогабаритной аппаратуры используют провод с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ) Обмотки высокого напряжения наматы-вают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО ПЭЛШД) Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бумаги (чаще изолируют только обмотки пер-вичную и вторичную)

Порядок расположения обмоток на каркасе не имеет принципи-ального значения В трансформаторах большой мощности (выше 1 кВА) ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения так как её легче изолировать от магнитопровода Для снижения стоимости и удобства перемотки маломощных трансформаторов об-мотки из тонких проводов помещают ближе к магнитопроводу (тон-кие провода дороже)

72 Методики расчета трансформаторов

Рассчитать трансформатор - это значит определить размеры маг-

нитопровода диаметры проводов и числа витков обмоток при из-вестных трансформируемых напряжениях и мощностях

Изменением размеров окна и сечения магнитопровода можно по-лучить ряд вариантов конструкции одного и того же трансформато-ра При изготовлении трансформаторов в расчете часто приходится исходить из наличия имеющегося магнитопровода или пластин для его сборки

721Типовой расчет сетевого тансформатора

Исходные данные для расчёта U1 U2 minus напряжения первичной и

вторичной обмоток Р2 minus мощность вторичной обмотки те мощ-ность нагрузки

Таблица 71

Мощность трансформато-

ра S1 BA

Амплитуда магнитной ин-дукции в сер-

дечнике Вm Тл

КПД η

Плотность тока в обмотках δ Амм2

1 2 3 4

le10 11 82 48

20 125 85 39

40 135 87 32

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 31: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

32

Окончание табл 71

1 2 3 4

70 145 89 28

100 135 91 25

200 125 93 20

400 115 95 16

700 110 96 13

1000 105 96 12

722 Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты на-

пряжения сети

В основу расчета положен геометрический фактор Гф minus это произ-ведение площади окна сердечника Qo на площадь сечения сердечни-ка (стержня) - Q c тe Qo Q c Исходными данными являются пер-вичное и вторичное напряжения (U1 U2) и мощность вторичной об-мотки (Р2)

1 Определение расчетного геометрического фактора Гфрасч = (QоQ c)расч = Р2 102(2 η fσδBm) см4

где Р2 = РН ndash мощность потребляемая нагрузкой трансформато-ра η ndash КПД трансформатора из табл71 f - частота Гц σ = 03 - коэффициент заполнения окна медью δ - плотность тока в обмотке (δ = 15 Амм2 При f = 50 Гц δ берут из табл71 Чем выше частота тока тем меньше плотность тока Для импульсных токов с большой скважностью δ = 1 Амм2

и менее) Вm - максимальное значение ин-дукции в сердечнике (для трансформаторной стали Вm из табл71)

2 По величине Гфрасч из таблП1 (Приложение 1) путём пере-множения Qо на Qc подбирается сердечник трансформатора таким образом чтобы

Гфреальное ge Гфрасчет Из марки выбранного сердечника выписываются величины laquoy1raquo и

laquoуraquo которые проверяют на соотношение у1 у = 12

3 Расчет числа витков обмоток ω1 = U1104 (444 f Q сBm) ω2 = U2104 (444 f Q сBm)

4 Выбор проводов обмоток

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 32: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

33

41 Расчёт тока обмоток I1 = P1U1 I2 = P2U2

42 Расчёт сечения проводов обмоток Sпр1 = I1δ Sпр2 = I2δ

где δ minus плотность тока выбранная в пункте 1 43 Расчёт диаметра проводов обмоток

ѓВѓОI4d 1

ПР1 = ѓВѓОI4d 2

ПР2 =

Из стандартного ряда выбирают провод с ближайшим диаметром (см таблП2 Приложение 2) ориентируясь в сторону увеличения и выписывают расшифровку марки провода и его паспортные данные

5 Проверка заполняемости окна сердечника медью (ω1 Sпр1 + ω2 Sпр2 + )03 le Qореальное

где ω1 ω2 - числа витков и Snp 1 ge Sпр1 Snp2 ge Sпр2 - пло-щади проводов первичной и вторичной обмоток Выбирают по стан-дартному ряду (см таблП2 Приложение 2) в соответствии с вы-бранными диаметрами

Если это условие выполняется то данный сердечник можно ис-пользовать для трансформатора

Справочный материал

Броневой сердечник составляют из двух стержневых разме-ры которых представлены в Приложении 1 Таблица П1

а b а

h

y1 а b а а b а y1

h

а) b)

Рис 4 Ленточные магнитопроводы а- стержневой b- броневой а ndash толщина навивки y1 ndash ширина ленты b - ширина окна h ndash высота окна

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 33: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

34

Приложение 1 Таблица П1

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ПЛ (П-образный ленточный)

Типоразмер магнитопровода

а мм

y1 мм

b мм

h мм

SC см2

SОК см

SC SОК см4

lCP см

ПЛ65х12г5x8 8 064 05203 52 ПЛ65х125х10 10 08 06504 56 ПЛ65х125х125 125 1 0813 61 ПЛ65х125х16

65 125 8

16

0813

128 10406 68 ПЛ8х125х125 125 125 125 7 ПЛ8х125х16 16 16 16 77 ПЛ8х125х20 20 2 2 85 ПЛ8х125х25

8 125 10

25

1

25 25 95 ПЛ10х125x20 20 25 3125 96 ПЛ10х125х25 25 312 39 106 ПЛ10х125х32 32 4 5 12 ПЛ10х125х40

10 125 125

40

125

625 7812 136 ПЛ125х16х25 25 4 8 121 ПЛ125х1бх32 32 512 1024 135 ПЛ125х16х40 40 64 128 151 ПЛ125х16х50

125 16 16

50

2

8 [ 16 171 ПЛ125х25х32 32 64 20 143 ПЛ125х25х40 40 8 25 159 ПЛ125х25х50 50 10 3125 179 ПЛ125х25х60

125 25 20

60

3125

12 375 199 ПЛ16х32х40 40 10 512 14 ПЛ16х32х50 50 125 64 20 ПЛ16х32х65 65 1625 832 23 ПЛ16х32х80

16 32 25

80

512

20 1024 26 ПЛ20х40х50 50 16 128 226 ПЛ20х40х60 60 192 1536 246 ПЛ20х40х80 80 256 2048 287 ПЛ20х40хЮ0

20 40 32

100

8

32 256 327 ПЛ25х50х65 65 26 325 288 ПЛ25х50х80 80 32 400 318 ПЛ25х50х100 100 40 500 358 ПЛ25х50х120

25 50 40

120

125

48 600 398 ПЛ32х64х80 80 40 8192 36 ПЛ32х64х100 100 50 1024 40 ПЛ32х64х130 130 65 13312 46 ПЛ32х64х160

32 64 50

160

2048

80 16384 52 ПЛ40х80х100 100 64 2048 454 ПЛ40х80х120 120 768 24576 494 ПЛ40х80х160 160 1024 32768 574 ПЛ40х80х200

40 80 64

200

32

128 4096 654

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 34: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

35

Приложение 2 Таблица П 2 ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ

ПЭЛ ПЭТ ПЭЛШО Диаметр

без

изоляции

мм

Сечение

меди

мм

2

Сопротивление

1 м при

20 о С

Ом

Допустимая

нагрузка

при

плотности тока

2

Амм2 А

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

Диаметр

с

изоляцией

мм

Вес

100

м с

изоляцией

г

1 2 3 4 5 6 7 8 005 0002 929 0004 006 18 011 256 006 0003 644 00057 007 26 012 34 007 0004 473 00077 008 35 013 455 008 0005 363 00101 009 46 0140 570 009 0006 286 00127 01 58 015 702 01 0008 223 00157 0115 73 0165 89

011 001 185 0019 0125 88 0175 1050 012 0011 155 00226 0135 104 0185 123 013 0013 032 00266 0145 121 0195 141 014 0015 114 00308 0155 14 0205 161 015 0018 0990 00354 0165 152 0215 184 016 002 0873 00402 0175 183 0225 206 017 0023 0773 00454 0185 206 0235 23 018 0026 0688 0051 0195 231 0245 256 019 0028 0618 00568 0205 258 0255 284 02 0031 0558 00628 0215 285 028 312

021 0035 0507 00692 023 316 029 346 023 0042 0423 00832 025 378 031 41 025 0049 0357 00982 027 445 033 48 027 0057 0306 01150 0295 521 0355 56 029 0066 0266 0132 0315 601 0375 641 031 0076 0233 0151 034 688 04 733 033 0086 0205 0171 036 778 042 826 035 0096 0182 0192 0380 874 044 924 038 0113 0155 0226 041 103 047 1084 041 0132 0133 0264 044 120 0505 1262 044 0152 0115 0304 0475 138 0535 1445 047 0174 0101 0346 0505 157 0565 164 049 0189 0093 0378 0525 171 0585 178 051 0204 0086 0408 0545 185 061 1929 055 0238 0074 0476 059 215 065 2222 059 0273 0064 0547 063 247 069 2561 064 0322 0055 0644 068 291 074 3012 069 0374 0047 0748 073 342 079 35280 074 043 0041 086 079 389 085 4006

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 35: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

36

Окончание табл П2 1 2 3 4 5 6 7 8

08 0503 0035 1005 085 445 091 4618 086 05809 003 116 091 524 097 5379 093 0679 0026 136 096 612 104 6273

1 0785 0022 157 105 707 112 7236 108 09161 0019 183 114 826 12 9435 116 10568 00166 2114 122 922 128 9709 12 1131 0016 226 126 1022 132 1038

125 1227 0014 245 131 1105 137 1125 135 14314 0012 286 141 1288 147 1309 145 1651 0011 33 151 1486 157 1508 156 1911 0009 3822 162 1712 1715 mdash 168 2217 0008 4433 174 1992 1835 mdash 181 2573 0007 5146 187 2310 1965 mdash 195 2987 0006 598 201 2680 2106 mdash 202 3205 0006 6409 208 2875 2175 mdash 21 3464 0005 692 216 3110 2255 mdash

226 4012 0004 8023 232 3603 mdash mdash 244 4676 0004 9352 25 4210 mdash mdash

Приложение 3

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных прово-дов приводится в таблП3

Таблица П3 Марка провода Характеристика изоляции Диаметр мед-

ной жилы мм ПЭЛ Лакостойкая эмаль 003mdash244

ПЭТ Эмалевая повышенной стойкости 01mdash52

ПЭЛШО

Лакостойкая эмаль (утолщенный слой) и один слой обмотки из на-турального шелка

005mdash21

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 36: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

37

Приложение 4

В приложении приводятся параметры основных элементов применяемых в проектируемых устройствах

ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

Тип прибора

IКMAX А

UКЭMАХ В

РКМАХ Вт h21Э f

MГц UНАС В Тип

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ203Б 001 30 015 30hellip150 5 1 p-n-p П307Б 0015 80 025 50hellip150 20 05 n-p-n КТ206А 002 20 0015 20hellip90 10 05 n-p-n MП101 002 20 015 10hellip25 05 05 n-p-n КТ3126А 002 20 015 25150 06 05 p-n-p КТ3127А 002 20 01 25hellip150 06 05 p-n-p КТС3103А 002 15 03 40hellip200 600 06 n-p-n ГТ109Д 002 6 30 20hellip70 3 05 p-n-p КТ201Г 003 10 015 70hellip210 10 05 n-p-n КТ312В 003 20 022 50hellip280 120 08 n-p-n КТ601А 003 100 05 16 40 03 n-p-n КТ306А 003 10 015 20hellip60 300 03 n-p-n КТ312А 003 20 022 10hellip100 80 08 n-p-n КТ315Ж 005 15 01 30hellip250 150 05 n-p-n КТ315И 005 60 01 30 250 09 n-p-n КТ315И 005 60 100 30 250 05 n-p-n КТ340А 005 15 015 100hellip150 300 02 n-p-n КТ342А 005 10 025 100hellip1000 300 01 n-p-n ГТ108Б 005 15 0075 60hellip130 1 05 p-n-p КТ104Б 005 15 015 20hellip80 5 05 p-n-p ГТ308А 005 15 015 20hellip75 120 12 p-n-p КТ350А 006 15 03 20hellip200 100 04 n-p-n КТ3107Л 01 20 03 380hellip800 200 05 p-n-p КТ3129 01 20 015 80hellip250 200 05 p-n-p КТ315А 01 25 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315В 01 40 015 20hellip90 250 04 n-p-n КТ315Г 01 35 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Д 01 40 015 20hellip90 250 1 n-p-n КТ315Е 01 35 015 50hellip350 250 1 n-p-n КТ315Н 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n КТ315Р 01 35 015 150hellip350 250 04 n-p-n КТ375А 01 60 02 10hellip100 250 04 n-p-n

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 37: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

38

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ375Б 01 30 02 50280 250 04 n-p-n КТ3102Б 01 50 025 200hellip500 02 07 n-p-n КТ315Б 01 20 015 50hellip350 250 04 n-p-n ГТ125Г 01 30 015 70hellip140 1 03 p-n-p КТ3107В 01 20 03 120220 200 05 p-n-p КТ605Б 01 250 04 30hellip120 40 8 n-p-n КТ632Б 01 100 05 30 200 08 p-n-p КТ502Е 015 80 035 40hellip120 5 06 p-n-p КТ503Е 015 80 035 40hellip120 5 06 n-p-n КТ208Д 015 30 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ503Г 015 40 035 80hellip240 5 05 n-p-n КТ502Е 015 90 035 40hellip120 5 05 p-n-p КТ604АМ 02 250 3 10hellip40 30 8 n-p-n ГТ321Е 02 30 016 80hellip200 60 1 p-n-p КТ369А 025 45 005 20hellip100 200 08 n-p-n КТ209Е 03 30 02 80hellip240 5 05 p-n-p КТ209М 03 60 02 40hellip120 5 04 p-n-p КТ645А 03 50 05 20hellip200 200 05 n-p-n КТ385А 03 40 03 20hellip200 200 08 n-p-n КТ209В 03 15 02 80hellip240 5 04 p-n-p КТ603А 03 30 05 10hellip80 200 1 n-p-n КТ501Л 03 60 035 20hellip60 5 05 p-n-p КТ661А 03 60 04 100hellip300 200 04 p-n-p КТ313В2 035 45 03 200hellip520 200 05 p-n-p КТ3117А 04 50 03 40hellip200 200 05 n-p-n КТ3117А 04 50 025 40hellip200 200 06 n-p-n КТ608А 04 60 05 40hellip160 200 1 n-p-n КТ626Д 05 20 65 40hellip250 45 1 p-n-p КТ807А 05 70 60 20hellip125 10 2 n-p-n ГТ404В 05 40 06 30hellip80 1 04 n-p-n ГТ402Ж 05 40 06 30hellip80 1 03 p-n-p КТ644В 06 40 1 40hellip120 200 04 p-n-p КТ904А 08 40 5 10hellip60 350 06 n-p-n КТ660А 08 45 05 110hellip220 200 005 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 6 25 n-p-n КТ503А 1 350 1 15hellip100 20 05 n-p-n КТ683А 1 150 05 40hellip120 50 045 n-p-n КТ826Б 1 600 15 10hellip120 2 01 n-p-n ГТ403Ж 125 80 4 20hellip60 0008 05 p-n-p КТ814Г 15 80 10 30 3 06 p-n-p КТ639Г 15 60 1 40hellip100 80 05 p-n-p КТ814В 15 60 10 40 3 06 p-n-p

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 38: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

39

1 2 3 4 5 6 7 8 КТ851Б 2 250 25 20hellip200 20 1 p-n-p КТ887А 2 600 75 20hellip120 15 14 p-n-p КТ932А 2 80 20 5hellip80 80 15 p-n-p КТ804Б 25 400 15 10hellip100 5 1 n-p-n КТ817А 3 25 25 25 3 06 n-p-n КТ835А 3 30 30 10hellip100 3 25 p-n-p КТ816Г 3 80 25 25 3 06 p-n-p ГТ703Б 35 40 15 20hellip45 001 06 p-n-p ГТ705Г 35 30 15 50hellip100 15 5 n-p-n КТ962В 4 50 66 20hellip200 750 1 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 20 25 n-p-n КТ828А 5 700 50 225 4 3 n-p-n КТ805АМ 5 160 30 15 60 2 n-p-n КТ837А 75 60 30 10hellip40 5 25 p-n-p ГТ217Г 75 60 24 15hellip40 01 1 p-n-p КТ812В 8 350 50 10hellip125 5 25 n-p-n КТ808ВМ 10 80 60 20hellip125 10 2 n-p-n КТ819ГМ 10 80 60 12 3 2 n-p-n ГТ804Б 10 140 15 20hellip150 10 05 p-n-p КТ803А 10 60 30 10hellip70 5 5 n-p-n КТ908Б 10 60 50 20 50 4 n-p-n КТ818ВМ 15 60 100 20 3 1 p-n-p КТ819БМ 15 40 100 20 1 5 n-p-n КТ827В 20 60 125 750hellip18000 4 2 n-p-n

ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ

Тип прибо-ра

Средний выпрям-ленный прямой ток Iпр А

Максимальное обратное

напряжение Uобр мах В fр кГц

1 2 3 4 Д10А 0016 10 150 ГД107А 002 15 50 ГД402Б 003 15 50 Д104 003 100 150 КД401Б 003 75 150 Д206 01 100 1 Д207 01 200 1 Д208 01 300 1 КД102Б 01 300 4 КД103А 01 50 20

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 39: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

40

1 2 3 4 2Д237В 03 100 300 Д7Ж 03 400 24 КД105Г 03 800 4 КД106А 03 100 30 Д202 04 100 12 Д203 04 200 12 Д204 04 300 12 Д205 04 400 12 Д302 1 200 5 КД226Д 2 600 50 Д303 3 150 5 КД130АС 3 50 200 КД248В 3 800 100 Д245Б 5 300 11 Д304 5 100 5 КД202Ж 5 140 12 2Д231Б 10 200 200 В10 10 100hellip1000 1 Д214А 10 100 11 Д215А 10 200 11 Д245 10 300 11 Д305 10 50 5 КД203А 10 420 1 КД213В 10 200 100 2Д239А 20 100 500 КД2999А 20 250 100 В25 25 100hellip1000 1 2Д252Б 30 80 200 КД2997Б 30 200 100 В50 50 100hellip1000 1 В100 100 100hellip1000 1

ПАРАМЕТРЫ СТАБИЛИТРОНОВ

Тип Напряжение стабилизации

UCT В

Максимальный ток стабилиза-ции ICT мА

Дифференциальное сопротивление RД

Ом

Температурный коэффициент напряжения

град 1 2 3 4 5

КС133А 33 81 65 mdash КС139А 39 70 60 mdash Д815И 47 1400 09 0056

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 40: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

41

1 2 3 4 5 КС147А 47 58 56 mdash Д815А 56 1400 09 0056 КС 156 А 56 55 46 005 Д815Б 68 1150 12 0062 КС168А 68 45 28 006 Д815В 82 950 15 0088 Д818А 9 33 25 002 Д818Б 9 33 25 mdash002 Д818В 9 33 25 plusmn001 Д818Г 9 33 25 plusmn0005 Д818Д 9 33 25 plusmn0002 Д818Е 9 33 25 plusmn0001 Д815Г 10 800 27 01 Д815Д 12 650 3 011 Д815Е 15 550 38 013 Д815Ж 18 450 45 014 Д816А 22 230 10 015 Д816Б 27 180 12 015 Д816В 33 150 15 015 Д816Г 39 130 18 015 Д816Д 47 130 22 015 Д817А 56 90 52 018 Д817Б 68 75 60 018 Д817В 82 60 67 018 Д817Г 100 50 75 018 КС620А 120 42 150 02 KС630A 130 38 180 02 КС650А 150 33 255 02 КС680А 180 28 330 02 Д8П 10-12 23 15 mdash Д814Г 10mdash12 29 15 0095 Д813 115mdash14 20 18 mdash Д814Д 115mdash14 24 18 0095 Д814А 7-85 40 6 007 Д808 7mdash85 33 6 mdash Д809 8mdash95 29 10 mdash Д814Б 8mdash95 36 10 008 Д810 9mdash105 26 12 mdash Д814В 9mdash105 32 12 009

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 41: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

42

НОМИНАЛЬНЫЙ РЯД РЕЗИСТОРОВ

10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91

БУКВЕННЫЕ КОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ

Первая буква

кода

(обяза

-тельная)

Группа видов эле-ментов Примеры видов элементов

Двухбук-вен-ный код

A Устройства (общее обозначение)

Усилители приборы телеуправле-ния лазеры мазеры

Громкоговоритель ВА Магнигострикционный элемент ВВ Детектор ионизирующих излучений BD Сельсин-приемник BE Телефон (капсюль) BF Сельсин-датчик ВС Тепловой датчик ВК Фотоэлемент BL Микрофон ВМ Датчик давления ВР Пьезоэлемент BQ Датчик частоты вращения (тахогене-ратор)

BR

Звукосниматель BS

В

Преобразователи неэлектрических величин в элек-трические (кроме генераторов и ис-точников питания) или наоборот ана-логовые или мно-горазрядные пре-образователи или датчики для ука-зания или измере-ния

Датчик скорости BV С Конденсаторы

Схема интегральная аналоговая DA Схема интегральная цифровая логи-ческий элемент

DD

Устройства хранения информации DS D Схемы интеграль-

ные микросборки

Устройство задержки DT Нагревательный элемент ЕК Лампа осветительная EL

Е

Элементы разные (освети-тельные устройства нагре-вательные эле-менты)

Пиропатрон ЕТ

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 42: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

43

Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия

FA

Дискретный элемент защиты по току инерционного действия

FP

Предохранитель плавкий FU F

Разрядники пре-дохранители уст-ройства защитные

Дискретный элемент защиты по на-пряжению разрядник

FV

G

Генераторы ис-точники питания кварцевые осцил-ляторы

Батарея GB

Прибор звуковой сигнализации НА Индикатор символьный HG H

Устройства инди-кационные и сиг-нальные Прибор световой сигнализации HL

Реле токовое КА Реле указательное КН Реле электротепловое КК Пускатель КМ Реле времени КТ

К Реле контакторы пускатели

Реле напряжения KV

L Катушки индук-тивности дроссе-ли

Дроссель люминесцентного освеще-ния

LL

М Двигатели посто-янного и перемен-ного тока

Амперметр РА Приборы измери-тельное оборудо-вание

Счетчик импульсов PC

Примечание Частотомер PF Счетчик активной энергии PI Сочетание РЕ

применять не до-пускается

Счетчик реактивной энергии РК

Омметр PR Регистрирующий прибор PS Часы измеритель времени действия РТ Вольтметр PV

Р

Ваттметр PW Выключатель автоматический QF Короткозамыкатель QK

Q

Выключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение питание оборудо-вания и т д)

Разъединитель QS

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 43: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

44

Терморезистор RK Потенциометр RP Шунт измерительный RS Варистор RU

R Резисторы

Выключатель или переключатель SA Выключатель кнопочный SB Выключатель автоматический SF

Выключатели срабатывающие от различных воздействий уровня SL давления SP положения (путевой) SQ частоты вращения SR

S

Устройства ком-мутационные в цепях управления сигнализации и измерительных Примечание Обо-значение SF при-меняют для аппа-ратов не имею-щих контактов си-ловых цепей температуры SK

Трансформатор тока ТА Электромагнитный стабилизатор TS Трансформатор напряжения TV Т

Трансформаторы автотрансформа-торы

Модулятор UB Демодулятор UR Дискриминатор UI

U

Устройства связи Преобразователи электрических ве-личин в электри-ческие

Преобразователь частотный инвер-тор генератор частоты выпрямитель

UZ

Диод стабилитрон VD Прибор электровакуумный VL Транзистор VT V

Приборы электро-вакуумные и по-лупроводниковые Тиристор VS

Ответвитель WE Короткозамыкатель WK W Линии и элементы

СВЧ Вентиль WS Трансформатор неоднородность фазовращатель

WT

Аттенюатор WU Антенна WA

W Антенны

Токосъемник контакт скользящий ХА Штырь ХР Гнездо XS Соединение разборное XT

Х Соединения кон-тактные

Соединитель высокочастотный XW Электромагнит YA Тормоз с электромагнитным приво-дом

YB

Муфта с электромагнитным приво-дом

YC Y Устройства меха-нические с элек-тромагнитным приводом

Электромагнитный патрон или плита YH Ограничитель ZL Устройства око-

нечные фильтры Фильтр кварцевый ZQ Z Ограничители

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 44: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

45

Программа Electronics Workbench

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предна-

значена для моделирования и анализа электрических схем Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые

цифровые и цифро-аналоговые схемы большой сложности Имеющиеся в про-грамме библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов

Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных ве-личин задавать входные воздействия строить графики

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки

Компоненты и проведение экспериментов В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы тран-

зисторы управляемые источники управляемые ключи гибридные элементы индикаторы логические элементы триггерные устройства цифровые и анало-говые элементы специальные комбинационные и последовательностные схе-мы Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных так и реальных элементов Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов

В программе используется большой набор приборов для проведения экс-периментов амперметр вольтметр осциллограф мультиметр Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем) функциональный генера-тор генератор слов логический анализатор и логический преобразователь

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном (DC) и

переменном (AC) токах При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы Результаты этой части анализа используются для дальнейшего расчета схемы Анализ на переменном токе ис-пользует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризован-ных моделей нелинейных компонентов

В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы

Операции выполняемые при анализе Electronics Workbench позволяет производить следующие операции bull выбор элементов и приборов из библиотек bull перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля bull поворот элементов и групп элементов на углы кратные 900 bull копирование вставка или удаление элементов групп элементов фраг-ментов схем и целых схем

bull изменение цвета проводников bull выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 45: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

46

bull одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора

bull присваивание элементу условного обозначения bull изменение параметров элементов в широком диапазоне Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры Путем настройки приборов можно bull изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений bull задавать режим работы прибора bull задавать вид входных воздействий на схему Графические возможности программы позволяют bull одновременно наблюдать несколько кривых на графике bull отображать кривые на графике различными цветами bull измерять координаты точек на графике bull импортировать данные в графический редактор что позволяет произве-сти необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер

Компоненты Electronics Workbench Общее поле Electronics Workbench можно разделить на четыре области (см

рисунок) Сборка схемы производится на рабочем поле Необходимые компоненты

выбираются из поля компонентов а из панели инструментов подбираются нужные приборы

Щелчком левой клавиши мыши на одной из пиктограмм полей компонен-тов расположенных на панели компонентов можно открыть соответствующее поле

Моделирование схем Моделирование схем состоит из ряда этапов bull выбора компонентов и инструментов и размещение их на рабочем поле bull соединения всех элементов схемы проводниками bull установки значений параметров компонентов bull проведения эксперимента Выбор нужного компонента производится из поля компонентов нужное

поле компонентов выбирается нажатием левой кнопки мыши на одной из пик-тограмм на панели компонентов Выбранный компонент перемещается на ра-бочее поле при помощи мыши при нажатой и удерживаемой левой клавише

Для соединения компонентов проводниками нужно подвести указатель мыши к выводу компонента При этом на выводе компонента появится большая черная точка Нажав левую кнопку мыши переместите ее указатель к выводу компонента с которым нужно соединиться и отпустите кнопку мыши Выводы компонентов соединяются проводником

Установка значений параметров компонентов производится в диалоговом окне свойств компонентов которое открывается двойным щелчком мыши по изображению компонента Замечание некоторые приборы и схемы необходи-мо заземлять иначе показания будут неверными

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы
Page 46: ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКАmain.isuct.ru/files/publ/PUBL_ALL/electro/electro_14032008.pdf · УДК 667.420 Фролов А.Н. Общая электротехника

48

Оглавление 1 Методические указания к выполнению курсовой работы 3 2 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности 4 3 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном

транзисторе 9

4 Расчет мостового выпрямителя с фильтром 12 5 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного на-

пряжения 16

6 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя 19 7 Расчет выпрямителя источника питания 23 8 Расчет трансформаторов 28 9 Приложение 33 10 Оглавление 48 11 Список литературы 48

Список литературы

1 Волынский БА Зейн ЕН Шатерников ВЕ Электротехника-М Энергоатомиздат 1987- 526 с

2 Морозов АГ Электротехника электроника и импульсная техника-М Высш шк 1987-448 с

3 Опадчий ЮФ [и др] Аналоговая и цифровая электроника ЮФ Опадчий ОП Глудкин АИ Гуров под ред ОП Глудкина-М Горячая Ли-ния ndash Телеком 2000 768 с ил

4 Першин В Расчет сетевого трансформатора источника питания Ра-дио- 2004- 4- С 54 mdash 56- 5- С 55

5 Герасимов В Г [и др] Электротехнический справочник Т 1 - М Энергия 1980

6 Линде Д П [и др] Справочник по радиоэлектронным устройствам Т 2 - М Энергия 1978

7 Малинин Р Н Упрощённый расчёт трансформаторов питания Радио- 1980- 10- С 62

8 Никифоров И С Упрощённый расчёт сетевого трансформато-ра Радио- 2000- 10- С 39

9 Справочник радиолюбителя-конструктора Сост РН Малинин minus М Энергия 1977

10 Терещук РМ Малогабаритная радиоаппаратура Справочник радиолюбителя minusКиев Наукова Думка 1971

11 Кисаримов РА Справочник электрика minus М РадиоСофт 1998

12 Лебедев НН Электротехника и электрооборудование minus М Высш шк 1974

  • Общая электротехника и электроника
    • Методические указания к выполнению курсовой работы
    • 1 Расчёт однотактного каскада усилителя мощности
    • 2 Расчет каскада предварительного усиления на биполярном транзисторе
    • 3 Расчет мостового выпрямителя с фильтром
    • 4 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения
    • 5 Расчет управляемого тиристорного выпрямителя
    • 6 Расчет выпрямителя источника питания
    • 7 Расчет трансформаторов
      • 72 Методики расчета трансформаторов
        • 721Типовой расчет сетевого тансформатора
            • Приложение 1
            • Приложение 2
            • Приложение 3
            • Приложение 4
            • Программа Electronics Workbench
            • Оглавление
            • Список литературы