Проектирование и расчет каскада управления двухфазным асинхронным двигателем

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.             

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

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.

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

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