Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Разработка функциональной схемы импульсного источника



КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

тема проекта:

 

«Электрический расчет

импульсного источника электропитания».

 

Выполнил студент

3 курса группы ИТСС-2

Ситдыкова Н.К.

Проверил:

К.ф.-м.н., доцент кафедры РФС – Вальшин А.М.

 

Уфа 2014 г.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение...............................................................................................................3
1. Техническое задание на курсовой проект......................................................5
2. Разработка функциональной схемы импульсного источника......................6
3. Расчет числа элементов и номинальной емкости аккумуляторов................7
4. Электрический расчет преобразователей постоянного напряжения............8
4.1 Однотактный преобразователь постоянного напряжения

(ОППН) с обратным включением выпрямительного диода........................9
4.2 Расчет ОППН с обратным включением диода.............................................11
4.3 Расчет параметров силовой цепи преобразователя.....................................14

Заключение.............................................................................................................18
Список литературы................................................................................................19

Введение

Современные устройства связи требуют бесперебойного, надежного электроснабжения. Кроме того, система электропитания должна предусматривать защиту электронного оборудования от помех, возникающих в сетях электропитания, а также защиту сети от генерируемых источником питания помех. Для преобразования электрической энергии, получаемой от источников электроснабжения, ее регулирования, стабилизации параметров электрической энергии, резервирования и распределения оборудуются электропитающие установки (ЭПУ). ЭПУ вырабатывают электрическую энергию постоянного тока с номинальными напряжениями 220, 60, 48 и 24 В.

От ЭПУ осуществляется питание оборудования сотовых узлов, телефонных станций, узлов абонентского доступа и т.д.

Пример одного из основных фрагментов функциональной схемы ЭПУ показан на рисунке 1.

 

 


Рис.1. Структурная схема электропитающей установки.

 

Схема содержит следующий «типовой» набор устройств: ККМ - корректор коэффициента мощности, ППН - преобразователь постоянного напряжения, БМ - батарейный модуль.

В случае необходимости получения других номиналов напряжения возможна установка дополнительных преобразователей (показаны пунктиром):

– преобразователь постоянного напряжения в постоянное другой величины (DC-DC конвертор);

– инвертор напряжения, для получения гарантированного переменного тока.

Основу современных технологий электропитания составляют импульсные методы преобразования параметров напряжения и тока. Преобразование достигается периодической коммутацией тока и дозировкой «порций» энергии, передаваемой через преобразователь, путем изменения длительности ее передачи. Высокая частота (десятки, сотни килогерц) и малые потери мощности в ключах обеспечивают высокую эффективность преобразователей, недостижимую при классических подходах к построению источников электропитания. Новая технология базируется на современных достижениях сильноточной электроники, позволивших создать мощные быстро–действующие ключи (переключатели тока) и выпрямительные диоды. Реализация сложных законов управления ключами, а также стремление наделить устройства преобразования «интеллектуальными» признаками потребовали создания специализированных схем управления.


1. Техническое задание на курсовой проект

 

Исходные данные к проекту:

 

1. Характеристики первичного электроснабжения:

U1 = 220В – напряжение сети (номинальное);

N1 = +10%, –10% - относительная нестабильность напряжения сети;

f1 =60 Гц – частота сети;

tав= 3 час- максимальное время аварийного отключения сети;

2. Выходные параметры проектируемого устройства:

n = 2 - число выходных каналов;

U01= 48 В - номинальная величина напряжения канала с №1;

U02= 24 В- номинальная величина напряжения канала с №2;

I01= 1, 2А - номинальная величина тока канала с №1;

I02 = 3 А- номинальная величина тока канала с №2;

N1= 0, 3%- статическая нестабильность выходного напряжения, 1-го канала;

N2= 0, 1%- статическая нестабильность выходного напряжения, 2-го канала;

DI0 = 65% - скачкообразное снижение тока нагрузки;

DI0=(Ion-Ion min)*100%;

Кп1= 0, 92% - коэффициент пульсации напряжения 1-го канала.

Кп2= 1, 13% - коэффициент пульсации напряжения 2-го канала.

Т ос= 200 С - температура окружающей среду;

3. Энергетические показатели:

h= 92% – коэффициент полезного действия.

cos = 1 – коэффициент мощности по основной гармонике.


Таблица 1

tр, ч
hQ 0, 97 0, 94 0, 91 0, 89 0, 83 0, 8 0, 75 0, 61
hi 1, 1 1, 15 1, 3 1, 48 1, 66 2, 0 2, 5 3, 05 5, 1

Выполнение.

Данные:

Суммарный ток разряда Iр =­ I01+I02 = 1, 2+3 = 4, 2А;

Время автономной работы ЭПУ tр= 3 ч;

Температура среды tср = 200 С;

Номинальное напряжение ЭПУ U01= 48В.

Определить необходимую емкость и тип аккумуляторов.

Вычислить пределы изменения напряжения батареи.

Решение:

а) по таблице 1 находим для tр = 4ч значение коэффициента отдачи по емкости hQ(3ч) = 0, 75.

По формуле (4) определяем приведенную величину емкости Qприв:

Qприв = = 16, 8 Ач.

По таблице 2, приложения ПВ.1 находим, что 3-часовому режиму соответствует аккумулятор 12RG24 (аккумуляторы с рекомбинацией газа, Qном=18 Ач, 6В/Эл);

б ) необходимое число элементов в батарее:

Nэл=U01/Uэл= 48/2 = 24.

Пределы изменения напряжения:

-при заряде до 2, 2 В/Эл:

U01max= 24 × 2, 2 = 52, 8 В;

-при разряде до 1, 8 В/Эл:

U02min= 24 × 1, 8 = 43, 2 В.

Таблица 2

f/Pтр, Гц/ВА
j х106, А/м2 2, 3 3, 0 3, 3 3, 7 4, 0 4, 4

Удельную плотность тока в обмотках трансформатора для 2-го канала выбирают зависимости от соотношения f/Pтр из таблицы 3.

Таблица 3

f/Pтр, Гц/ВА
j х106, А/м2 3, 5 4, 0 4, 5 5, 0 5, 5

 

При расчете трансформатора действующее значение тока в первичной обмотке принято равным амплитудному значению.

 

 

Расчет конденсатора фильтра производиться по формулам:

 

, (15)

, (16)

где Um2 - амплитуда переменной составляющей напряжения на конденсаторе, В;

Iс max - максимальное значение действующего тока в конденсаторе, А.

Чтобы улучшить точность стабилизации выходного напряжения при широком диапазоне изменения тока нагрузки, необходимо емкость С выбирать достаточно большой т.е. U0min C/I0max > > DmaxT.

 

Расчет транзистора производиться по формулам:

, (17)

, (18)

где Uкэ max – амплитуда напряжения коллектор-эмиттер транзистора, В;

Iкmax – максимальный средний ток коллектора транзистора, А;

hпр – кпд ОППН.

Потери мощности в транзисторе можно принять равными примерно

Pпот=0, 1U0max I0max. (19)

На основании полученных значений Uкэ max, Iк max, Iок и потерь мощности выбирается транзистор.

 

Расчет диода производиться по формулам:

, (20)

IVDmax = nI1max, (21)

где UVD обр – амплитуда обратного напряжения на выпрямительном диоде, В;

IVDmax – амплитудное значение тока в диоде, А.

Максимальный средний ток в диоде равен максимальному току нагрузки.

Выбираем тип диода по полученным данным.

 

Заключение.

В данной курсовой работе мы ознакомились со схемотехникой силовых управляющих цепей и с электропитанием телекоммуникационных устройств.

В задачу курсового проекта вошел электрический расчет одного из устройств ЭПУ или составляющего модуля (выпрямитель, преобразователь, инвертор), а также элемента управляющей системы с описанием функции устройства в общей структуре ЭПУ.

Определили необходимую емкость, тип аккумулятора, необходимое число элементов батареи, приближенную величину расчетной мощности трансформатора.

Выбрали тип диода по справочным данным таблиц ПВ10, 12, 13.

Рассчитали параметры силовой цепи преобразователя первого и второго канала.

Таким образом, мы узнали, что однотактные преобразователи постоянного напряжения с обратным включением диода наиболее приемлемы для схем питания небольшой мощности. Основным преимуществом данного типа преобразователей постоянного напряжения является малое число силовых элементов, используемых при построении схемы.


Список литературы

 

1. А.А.Бокуняев, В.М. Бушуев. Электропитание устройств связи: учебник для вузов - М.: радио и связь, 1998.

2. Розанов Ю.К. Полупроводниковые преобразователи со звеном повышенной частоты.- М.: Энергоатомиздат, 1987.

3. Колосов В.Н. «Энергитическая электроника», разрабатывает устройства защиты электронной аппаратуры от нестабильности сети энергоснабжения. – Электроника, 1997.

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

тема проекта:

 

«Электрический расчет

импульсного источника электропитания».

 

Выполнил студент

3 курса группы ИТСС-2

Ситдыкова Н.К.

Проверил:

К.ф.-м.н., доцент кафедры РФС – Вальшин А.М.

 

Уфа 2014 г.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение...............................................................................................................3
1. Техническое задание на курсовой проект......................................................5
2. Разработка функциональной схемы импульсного источника......................6
3. Расчет числа элементов и номинальной емкости аккумуляторов................7
4. Электрический расчет преобразователей постоянного напряжения............8
4.1 Однотактный преобразователь постоянного напряжения

(ОППН) с обратным включением выпрямительного диода........................9
4.2 Расчет ОППН с обратным включением диода.............................................11
4.3 Расчет параметров силовой цепи преобразователя.....................................14

Заключение.............................................................................................................18
Список литературы................................................................................................19

Введение

Современные устройства связи требуют бесперебойного, надежного электроснабжения. Кроме того, система электропитания должна предусматривать защиту электронного оборудования от помех, возникающих в сетях электропитания, а также защиту сети от генерируемых источником питания помех. Для преобразования электрической энергии, получаемой от источников электроснабжения, ее регулирования, стабилизации параметров электрической энергии, резервирования и распределения оборудуются электропитающие установки (ЭПУ). ЭПУ вырабатывают электрическую энергию постоянного тока с номинальными напряжениями 220, 60, 48 и 24 В.

От ЭПУ осуществляется питание оборудования сотовых узлов, телефонных станций, узлов абонентского доступа и т.д.

Пример одного из основных фрагментов функциональной схемы ЭПУ показан на рисунке 1.

 

 


Рис.1. Структурная схема электропитающей установки.

 

Схема содержит следующий «типовой» набор устройств: ККМ - корректор коэффициента мощности, ППН - преобразователь постоянного напряжения, БМ - батарейный модуль.

В случае необходимости получения других номиналов напряжения возможна установка дополнительных преобразователей (показаны пунктиром):

– преобразователь постоянного напряжения в постоянное другой величины (DC-DC конвертор);

– инвертор напряжения, для получения гарантированного переменного тока.

Основу современных технологий электропитания составляют импульсные методы преобразования параметров напряжения и тока. Преобразование достигается периодической коммутацией тока и дозировкой «порций» энергии, передаваемой через преобразователь, путем изменения длительности ее передачи. Высокая частота (десятки, сотни килогерц) и малые потери мощности в ключах обеспечивают высокую эффективность преобразователей, недостижимую при классических подходах к построению источников электропитания. Новая технология базируется на современных достижениях сильноточной электроники, позволивших создать мощные быстро–действующие ключи (переключатели тока) и выпрямительные диоды. Реализация сложных законов управления ключами, а также стремление наделить устройства преобразования «интеллектуальными» признаками потребовали создания специализированных схем управления.


1. Техническое задание на курсовой проект

 

Исходные данные к проекту:

 

1. Характеристики первичного электроснабжения:

U1 = 220В – напряжение сети (номинальное);

N1 = +10%, –10% - относительная нестабильность напряжения сети;

f1 =60 Гц – частота сети;

tав= 3 час- максимальное время аварийного отключения сети;

2. Выходные параметры проектируемого устройства:

n = 2 - число выходных каналов;

U01= 48 В - номинальная величина напряжения канала с №1;

U02= 24 В- номинальная величина напряжения канала с №2;

I01= 1, 2А - номинальная величина тока канала с №1;

I02 = 3 А- номинальная величина тока канала с №2;

N1= 0, 3%- статическая нестабильность выходного напряжения, 1-го канала;

N2= 0, 1%- статическая нестабильность выходного напряжения, 2-го канала;

DI0 = 65% - скачкообразное снижение тока нагрузки;

DI0=(Ion-Ion min)*100%;

Кп1= 0, 92% - коэффициент пульсации напряжения 1-го канала.

Кп2= 1, 13% - коэффициент пульсации напряжения 2-го канала.

Т ос= 200 С - температура окружающей среду;

3. Энергетические показатели:

h= 92% – коэффициент полезного действия.

cos = 1 – коэффициент мощности по основной гармонике.


Разработка функциональной схемы импульсного источника

Для обеспечения значения коэффициента мощности, cos = 1 необходимо звено коррекции коэффициента мощности источника.

Для обеспечения максимального времени отключения сети tав= 3 час необходим батарейный модуль.

Стабилизацию напряжения или ограничение тока обеспечивают управляемые преобразователи постоянного напряжения.

На рисунке 2 приведена функциональная схема устройства электропитания с импульсным преобразованием энергии. Звено коррекции коэффициента мощности на схеме не изображено.

ППН – преобразователь постоянного напряжения

БМ – батарейный модуль

ФП – выходной фильтр помех

В – входной выпрямитель

VT – транзисторные ключи инвертора напряжения

ДТ1 – датчик тока ключей

ТР – высокочастотный (импульсный) трансформатор

ФНЧ – фильтр нижних частот (для подавления пульсаций и помех)

ДТ2 – датчик выходного тока

ДР – драйверы (согласующие устройства) транзисторных ключей

S – выключатель для предупреждения глубоких разрядов батареи

К1 – контроллер управления инвертора ППН

К – конвертор

Конт.АБ – схема контроля за аккумуляторной батареей

Рис.2. Функциональная схема устройства электропитания с импульсным преобразованием энергии.

 


Поделиться:



Популярное:

  1. Анализ исходных данных и разработка математической модели
  2. Анализ состояния оборудования, эффективности работы элементов технологической схемы
  3. Анализ функциональной схемы, получение ЧМ колебаний.
  4. Базовые схемы включения операционных усилителей
  5. Будет ли протекать в цепи ток, если вместо источника ЭДС включить заряженный конденсатор?
  6. Верно замечено, что «Обладание зависит от использования». Как лучше объяснить это, демонстрируя, что это единственный способ при необходимости достигнуть «источника силы, обладания и т. д.»?
  7. Вертикальные маркетинговые схемы распределения
  8. Взаимосвязь надзора и иной функциональной деятельности органов прокуратуры в сфере профилактики коррупции
  9. Вопрос 11. Модель краткосрочной стратегической психотерапии невротических симптомов и дисфункциональной коммуникации П.Вацлавика и Нардонне
  10. Вопрос 17. Режимы работы источника напряжения. Определение потенциалов точек цепи и их расчёт. Построение потенциальной диаграммы.
  11. Второй постулат: свет распространяется в вакууме с определенной скоростью с, не зависящей от скорости источника или наблюдателя.
  12. Выбор главной схемы электрических соединений


Последнее изменение этой страницы: 2016-06-05; Просмотров: 477; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.072 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь