Проектирование и расчет каскада управления двухфазным асинхронным двигателем

Автор: Пользователь скрыл имя, 01 Мая 2012 в 20:00, курсовая работа

Описание работы

Обеспечим питание выходного каскада и операционных усилителей, а также управление подавителем квадратурных помех, используя силовой трансформатор, запитанный общим напряжением питания системы. Чтобы удовлетворить всем заданным требованиям, необходим трансформатор с одной первичной обмоткой и 5 вторичными. При выборе учитываем, что трансформатор должен быть рассчитан на частоту 400 Гц. Климатические условия - такие же как и для работы двигателя. Электрическая схема трансформатора представлена на рисунке.

Работа содержит 1 файл

Схемотех.doc

— 1.00 Мб (Скачать)


БАЛТИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. Д.Ф. УСТИНОВА «ВОЕНМЕХ»

Кафедра И3

 

Курсовая работа

по учебной дисциплине: Схемотехника

на тему: «Проектирование и расчет каскада управления двухфазным асинхронным двигателем»

 

Студента:   Гузева Станислава Сергеевича_

Фамилия ,             Имя ,           Отчество

группы И-382

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

  Ершов С.О.       /____________/

       Фамилия И.О.                      Подпись

«__»______________ 2011 г.

 

 

 

 

Санкт-Петербург

                                                                                           2011 год

 

 

 

 

Постановка задачи. Расчет производится согласно заданным параметрам. Пример задания приведен в таблице ниже.             

Параметр

Обозначение

Значение параметра

Коэффициент усиления

Кус

5·104

Тип двигателя

 

АД-25В

Напряжение питания системы

Uп сист.

40 В

Частота питающего напряжения

400 Гц

Температура окружающей среды

Токр

333 К

Характер питающего напряжения для выходного каскада

 

Сглаженное

 

В таблице ниже приведены основные параметры двигателя  типа АД-25В.

             

Параметр

Обозначение

Значение параметра

Частота

400 Гц

Напряжение возбуждения

Uвозб

40 В

Напряжение управления последовательное

Uупр посл

24 В

Напряжение управления параллельное

Uупр парал

12 В

Напряжение трогания двигателя

Uтрог

0.6 В

Полное сопротивление обмотки возбуждения

Rвозб

(177+j·223 ) Ом

Полное сопротивление обмотки управления

Rупр

(66+j·88 ) Ом

Мощность возбуждения

Рвозб

3.5 Вт

Мощность управления

Рупр

3.5 Вт

Cos  обмотки управления

Cos упр

0.6

Cos  обмотки возбуждения

Cos возб

0.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор конфигурации и расчет выходного каскада.

 

1.1.Выбор конфигурации выходного каскада.

 

С точки зрения уменьшения потерь выходной каскад выполнен по схеме, работающей в режиме В. Используется двухтактный каскад на базе биполярных транзисторов.

В соответствии с изложенным схема каскада имеет вид, представленный на рисунке.

 

 

 

1.2.Выбор транзистора.

 

Необходимо выбрать транзистор, который бы соответствовал  требуемым  электрическим характеристикам каскада.

Предпочтительно использовать кремниевые транзисторы, т.к. они имеют лучшие характеристики при работе в условиях повышенных температур.

Первичный выбор транзистора осуществляется по трём параметрам:

Uкэ-мaкс– максимальное (для данной схемы) значение напряжения на закрытом транзисторе,

Pрас-мaкс - максимальная (для данной схемы) мощность рассеяния на транзисторе,

Iк-макс. - максимальный (для данной схемы) ток через коллектор.

Допустимые значения соответствующих параметров выбираемого транзистора, приводимые в справочных материалах, должны быть строго больше указанных величин.

Uкэ-мaкс может быть рассчитано по формуле:

При сглаженном характере питающего напряжения для выходного каскада Pрас-мaкс рассчитывается по формуле:

Рассчитаем конденсатор Спр, приведенный к одной обмотке, из условия резонанса с индуктивностью обмотки управления на рабочей частоте Для приведенной емкости получим:

Тогда для конденсатора Су справедливо:

Для из ряда Е192 выберем конденсатор с емкостью 448 пФ.

 

Рассчитаем максимальный ток через коллектор:

 

Для обеспечения большей линейности характеристик каскада рекомендуется выбирать Rэ таким, чтобы максимальное падение напряжения на нем URэ max равнялось (1 - 1,5) В:

Rэ1= Rэ2=URэ max/Iк-max=1,2/0,4=3(Ом)

По полученным значениям трёх основных параметров из справочника  выбирается транзистор, удовлетворяющий условиям:

 

 

Наиболее подходящим является транзистор КТ815Г. Справочные данные на этот транзистор приведены в таблице ниже.

 

Обозначение

Значение параметра

Описание

30

Минимальный статический коэффициент передачи по току при Tк =298К

Iб-const, А

0.5

Постоянный ток базы

Iк-обр, мА

1

Обратный ток коллектора при Tк =373К

Iк-сonst, А

1.5

Постоянный ток коллектора

Pрас-доп, Вт

1

Мощность, рассеиваемая без теплоотвода при Tк =233-298К.

Pрас-т-доп, Вт

12

Мощность, рассеиваемая с теплоотводом при Tк =233-298К

Iб-макс, A

0.5

Максимальный ток базы

Uкэ-доп , B

80

Напряжение коллектор-эмиттер допустимое

Uкэ-нас, B

0,6

Напряжение коллектор-эмиттер насыщения

Uбэ-доп, В

5

Постоянное напряжение база –эмиттер при Tк =213-273К

Т, K

233-373

Температура окружающей среды

Тп-доп, К

398

Максимально допустимая температура перехода

 

Т.к. допустимая мощность, рассеиваемая без теплоотвода, Pрас-доп больше, чем Pрас-мaкс , то  применять теплоотвод не нужно.

Допустимое значение температуры p-n-перехода транзистора: Тп-доп =398 К , её нельзя превышать, т.е. следует задаться рабочей температурой перехода, исходя из условия:

Токр < Тпр< Тп-доп

т.е. для нашего случая: 333 К < Тпр< 398 К.

Пусть Тпр =373 К, тогда запас по температуре К.

Определим максимальный ток базы транзистора для данной схемы:

Максимальное напряжение база-эмиттер Uбэ-макс  можно выбрать из диапазона:

             

Тогда максимальное значение входной мощности каскада:

 

Рассчитаем уточненную мощность рассеяния на транзисторе с учетом наличия ненулевого напряжения Uкэ-нас на открытом транзисторе, а также тока утечки закрытого транзистора:

 

где Pдоб- добавочная мощность, обусловленная током утечки  закрытого транзистора

Ток утечки равен обратному току коллектора Iк-обр, при выбранной рабочей температуре.

определяется как:

 

 

1.3.Расчет параметров источника питания.

 

Рассчитаем основные параметры источника питания  и и  .

Найдем по формуле:

 

 

Найдем по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Организация цепи усиления

 

2.1. Выбор микросхемы усиления.

 

Входная мощность каскада , примем КПД трансформатора , тогда выходная мощность микросхемы должна удовлетворять условию: 

 

                      

где     Pвх-тр – входная мощность трансформатора,

          Pмс-вых – выходная мощность микросхемы.

Выбираем из справочника микросхему К140УД7-операционный усилитель с внутренней коррекцией амплитудно-частотной характеристики, защитой входа и выхода от короткого замыкания и установкой нуля. Паспортные данные на микросхему приведены в таблице.

                                                                                                                             

Паспортные параметры микросхемы К140УД7

 

Обозначение, принимаемое в расчетах

Значение параметра

 

Описание

Uп мс    [В]

Напряжение питания

Iпот [мA]

3.5

Ток потребления микросхемы

Uвых-мс-макс  [В]

10.5

Выходное напряжение микросхемы

Rн-мс    [кОм]

Сопротивление нагрузки

Кос    [дБ]

Коэффициент ослабления пульсаций питающего напряжения

             

 

Рассчитаем выходную мощность микросхемы по формуле:

    

        

 

2.2. Выбор согласующего трансформатора

 

 

Согласующий трансформатор  выбирается по значению коэффициента трансформации n и номинальной мощности трансформатора Рном-тр согласно условию:

 

                                                                                                          

 

Из справочника выберем трансформатор ТПП2-40-400. Паспортные характеристики трансформатора приведены в таблице .

                                                                                                                             

Паспортные данные трансформатора ТПП2-40-400

 

Обозначение, принимаемое в расчетах

Значение параметра

Описание

n

0.3

Коэффициент трансформации

r1           [Ом]

29x2

Сопротивление первичной обмотки току при

r2           [Ом]

1.7x2

Сопротивление вторичной обмотки току при  

U1тр             [В]

15

Напряжение на  первичной обмотке

Рном-тр      [Вт]

0.6

Номинальная мощность трансформатора

Информация о работе Проектирование и расчет каскада управления двухфазным асинхронным двигателем