Riešenie problémov s návrhom jednosmerného regulovaného napájacieho zdroja
Návrh jednosmerného stabilizovaného napájacieho zdroja
Konštrukcia trojfázového usmerňovacieho transformátora zahŕňa: režim pripojenia primárneho a sekundárneho vinutia, výpočet napätia na sekundárnej strane, výpočet prúdu na primárnej a sekundárnej strane, výpočet a určenie kapacity a výber štrukturálnej formy. Spomedzi nich je obsahom našej kľúčovej analýzy spôsob pripojenia primárneho a sekundárneho vinutia a určenie napätia na sekundárnej strane. Tento článok uvádza návrh troch jednosmerných zdrojov napájania ovládača krokového motora ako príklad na podrobné predstavenie.
Stanovenie napätia na sekundárnej strane
Sekundárne napätie nesúvisí len s napätím záťaže (t. j. jednosmerným regulovaným napájacím napätím, ktoré sa má navrhnúť) a obvodom usmerňovača, ale súvisí aj so zariadením na stabilizáciu napätia. Pre obvod mostíkového usmerňovača s vysokými požiadavkami použite na stabilizáciu napätia kondenzátorový filter a stabilizujte napätie stabilizátorom napätia. Pre tých, ktorí majú nízke požiadavky, nemôžete stabilizovať napätie alebo použiť kondenzátory na stabilizáciu napätia. Ako je znázornené na obrázku 1, plus 7V nízkonapäťový pohon sa používa hlavne na fázové blokovanie. Jeho prúd je malý a napätie je nízke. Typ napájacieho zdroja a vysoká frekvencia, veľký prúd a rýchlosť zmeny prúdu spôsobia vysoké prepätie, takže na stabilizáciu napätia by sa mali použiť elektrolytické kondenzátory a odpory na obmedzenie prúdu; plus 12V sa používa pre napájanie počítačov a integrovaných obvodov, s malým prúdom a nízkym napätím. Vyžaduje sa však stabilné napätie a malý koeficient zvlnenia, preto sa na stabilizáciu napätia v dvoch stupňoch používajú kondenzátory a trojpólové regulátory. Pre rôzne metódy stabilizácie napätia má sekundárne napätie rôzne metódy stanovenia. Teoreticky sú vzorce výpočtu troch napätí rovnaké, to znamená U2=Ud/2,34 alebo UL=Ud/1,35, a vypočítané tri sekundárne napätia. Napätia sú: 5,2 V, 81,5V a 8,9V, ale výsledky takýchto výpočtov nie sú v praxi vhodné. Preto sa niektoré veličiny musia určiť pomocou vzorcov inžinierskeho odhadu. Napríklad trojfázový nevratný rektifikačný systém vo všeobecnosti používa vzorec UL=({{20}}.9 ~1.{{30}})·Odhad Ud ak je jednosmerná strana filtrovaná elektrolytickým kondenzátorom, priemerná hodnota výstupu sa zvýši, čo sa všeobecne odhaduje podľa vzorca UL=Ud/2½; ak je jednosmerná strana stabilizovaná kondenzátorom a trojpólovým regulátorom napätia, aby sa rozšíril rozsah stability Rozsah napätia, Ud by sa vo všeobecnosti malo zvýšiť o 3 ~ 6V a potom odhadnúť podľa vzorca UL=({ {42}}.9 ~ 1.0) · Ud. Takto určené tri sekundárne napätia sú: UL7=0,9×7=6,3V, UL110=110/2½=78V, UL12=16×0.{101} {43}}.4V.
1. Sekundárny príklad výpočtu prúdu a určenia kapacity
Sekundárny prúd by sa mal určiť podľa veľkosti záťažového prúdu a obvodu usmerňovača. Na obrázku 1 je použitý trojfázový mostíkový obvod usmerňovača a efektívne hodnoty troch sekundárnych prúdov sa získajú pomocou vzorca I2=(2/3)½Id: 3,26 A, 6,5A, 1,63A , získate 3 sekundárne napätia a prúdy. Podľa princípu, že primárny a sekundárny výkon transformátora sú približne rovnaké, je možné získať primárny prúd I1=1,45A, kapacita transformátora je S=953VA a model transformátora sa vyberá podľa 1,5kVA.
1. Určenie spôsobu pripojenia sekundárneho vinutia
Vinutia trojfázového transformátora môžu byť podľa potreby zapojené do hviezdy alebo trojuholníka. Trojfázové usmerňovacie obvody sa vo všeobecnosti používajú na usmernenie vysokého výkonu (to znamená, že výkon záťaže je nad 4 kW) a transformátory sú zvyčajne zapojené do dvoch typov: Y/Δ a Δ/Y. Zapojenie Δ/Y môže spôsobiť, že prúd elektrického vedenia má dva kroky, čo je bližšie k sínusovej vlne a harmonický vplyv je malý a viac sa používa regulovateľný usmerňovací obvod; zapojenie Y/Δ môže poskytovať jednofázové striedavé napájanie, čím sa znižuje sekundárny prúd vinutia sa všeobecne používa vo vysokovýkonných diódových usmerňovacích obvodoch; pri malovýkonových trojfázových transformátoroch sa niekedy zapája do typu Y/Y, hoci tento spôsob zapojenia vnesie do elektrickej siete harmonické. Ale koniec koncov, jeho sila je malá a jej vplyv je malý. Skrátka, pri výbere by sme nemali brať do úvahy len vplyv na elektrickú sieť, ale aj minimalizovať prúd vinutia a znížiť úroveň izolácie vinutia. Na obrázku 1 sú prúdy 7V a 12V relatívne malé, napätie je nízke a je zvolený spôsob zapojenia do hviezdy; prúd 110 V je veľký a napätie nie je príliš vysoké a je zvolený spôsob pripojenia v tvare Δ, ktorý môže výrazne znížiť prúd vo vinutí, zmenšiť priemer drôtu vinutia a predĺžiť dĺžku vinutia. Životnosť; aj keď je sieťové napätie primárneho vinutia vysoké (380 V), kapacita transformátora je iba 2 kW a primárny prúd je 1,45 A, takže metóda zapojenia do hviezdy môže znížiť napätie vinutia a izoláciu vinutia.
Návrh obvodu usmerňovača
Trojfázový obvod usmerňovača má zvyčajne trojfázový polvlnový obvod usmerňovača a trojfázový mostíkový obvod usmerňovača. Pretože výstupné priemerné napätie trojfázového mostíkového usmerňovacieho obvodu je vysoké, zvlnenie napätia je malé a kvalitatívny faktor je vysoký, často sa používa mostíkový usmerňovací obvod. Výber typu diódy na ramene mostíka je určený hlavne jej menovitým napätím a menovitým prúdom a menovitý prúd a napätie sú určené priemerným zaťažovacím prúdom a napätím. Vzorec výpočtu je: ID=(1/3)½·Id, ID( AV)=ID / 1,57, UDn=(1 ~ 2) 2½·U2, model usmerňovača možno zistiť kontrolou diódového manuálu s ID (AV) a UDn.
Návrh filtračného a napäťového stabilizačného obvodu
1), výber filtračného okruhu a zariadenia
Filtračný obvod usmerňovača má zvyčajne filtračné obvody, ako sú kondenzátory, induktory a RC. Indukčné filtrovanie sa realizuje pomocou indukčnosti na generovanie protielektrickej sily pulzujúceho prúdu a zamedzenie zmeny prúdu. Čím väčšia je indukčnosť, tým lepší je filtračný efekt. Všeobecne sa používa v oblasti, kde je záťažový prúd veľký a požiadavky na filtrovanie nie sú vysoké. RC filtračný obvod je filtračný obvod používaný na pripojenie rezistorov a kondenzátorov. Keďže rezistor zníži časť jednosmerného napätia, zníži sa výstupné jednosmerné napätie, takže je vhodný len pre obvody s malým prúdom. Filtrovanie kondenzátora spočíva v použití nabíjacieho a vybíjacieho efektu kondenzátora, aby bolo usmernené výstupné napätie stabilné a amplitúda napätia sa zvyšuje, filtračný efekt je dobrý a je vhodný pre rôzne usmerňovacie obvody. Pri výbere filtračného kondenzátora ide najmä o určenie typu, kapacity a hodnoty výdržného napätia. Bežne používané usmerňovacie filtračné kondenzátory zahŕňajú hliníkové elektrolytické, tantalové elektrolytické, polyesterové a monolitické kondenzátory. Hliníkové elektrolytické kondenzátory majú veľký zvodový prúd, nízke výdržné napätie a prevádzkovú teplotu (až do plus 70 stupňov), ale veľkú kapacitu; tantalové elektrolytické kondenzátory majú malý zvodový prúd, vyššie výdržné napätie a prevádzkovú teplotu ako hliníkové elektrolytické kondenzátory a vo všeobecnosti sa používajú pre miesta s vyššími požiadavkami; polyesterové kondenzátory majú veľký izolačný odpor, nízke straty, nízku prevádzkovú teplotu (až do plus 55 stupňov), malú kapacitu, ale vysoké výdržné napätie; monolitické kondenzátory môžu byť vyrobené s malými rozmermi a vysokými výdržným napätím. Výkon a tepelný výkon sú relatívne stabilné, ale kapacita je malá. Vo všeobecnosti, keď je usmernený výstupný prúd veľký, na filtrovanie a stabilizáciu napätia sa musia použiť elektrolytické kondenzátory; ak je výstupný prúd malý, možno na filtrovanie použiť bežné kondenzátory alebo elektrolytické kondenzátory. Ak má výstupné jednosmerné napätie požiadavky na koeficient zvlnenia alebo aby sa predišlo vysokofrekvenčnému šumu, použite elektrolytické kondenzátory Je lepšie použiť ich paralelne s malokapacitnými nepolárnymi kondenzátormi: kondenzátory s malou kapacitou dokážu odfiltrovať harmonické frekvencie v pulzujúcom jednosmernom prúde a elektrolytické kondenzátory dokážu odfiltrovať vysokohodnotné nízkofrekvenčné komponenty a rozsah stabilizácie napätia je široký a efekt je dobrý. Usmerňovací a filtračný obvod nevyžaduje príliš veľkú kapacitu a výdržné napätie kondenzátora. Vo všeobecnosti sa kapacita kondenzátora odhaduje podľa výstupného prúdu. Ak je výstupný prúd veľký, kapacita bude veľká; ak je prúd malý, kapacita bude malá. Ak je však kapacita príliš veľká, hodnota výstupného napätia sa zníži a ak je príliš malá, zvlnenie napätia bude veľké a nestabilné. Na určenie kapacity si pozrite tabuľku 1. Hodnota výdržného napätia je vo všeobecnosti 1,5 až 2-násobok pracovného napätia pripojeného obvodu.
2), výber obvodu regulátora napätia a zariadenia
Existujú dva druhy obvodov na stabilizáciu napätia: obvod na stabilizáciu napätia s diskrétnym komponentom a integrovaný obvod na stabilizáciu napätia, medzi ktorými sa integrovaný obvod stabilizácie napätia používa hlavne na usmerňovací obvod s nízkym napätím a malým prúdom. . Pri výbere musíte najskôr určiť sériu, či ide o kladný alebo záporný zdroj, či je nastaviteľný alebo pevný, a potom vybrať konkrétny model podľa jeho menovitého napätia a menovitého prúdu; súčasne, keď je stabilizátor napätia pripojený k obvodu usmerňovača, niektoré ochranné komponenty, ako napríklad pripojenie diódy na I/O svorku, aby sa zabránilo skratu na vstupnej svorke, pripojenie malého kondenzátora medzi vstupnú svorku a zem, môže obmedziť amplitúdu vstupného napätia atď.
Návrh jednosmerného napájacieho zdroja je teoreticky relatívne jednoduchý, ale v konkrétnom inžinierskom návrhu je potrebná ďalšia analýza, výskum, prax a zhrnutie.
