Calcularea surse de alimentare

Marea majoritate a desenelor și modelelor de radio amatori este alimentat de la rețeaua electrică prin intermediul unității de alimentare cu energie. Acesta cuprinde de obicei un T1 alimentare transformator (Fig.45), un redresor cu diode oxid VD1 -VD4 și o mare capacitate C1 uniformizare condensator. Auxiliar, dar dispozitivele necesare includ SA1 comutator de siguranță FU1 și lampa - o miniatură cu incandescență lampă HL1, cu tensiunea nominală transformator de tensiune ușor mai mare secundar (lampă de ardere cu nedokalom de viață mult mai lungă).

stabilizator de tensiune, dacă este prezent, este inclusă între ieșirea redresorului și sarcina. Tensiunea la ieșire este de obicei mai mică decât Vout, și puterea vizibilă este irosit pe stabilizator.

Să începem cu calculul transformatorului de alimentare. marimea si greutatea sunt complet determinate de puterea, care trebuie să dea sursa de alimentare: Pout = Vout · Iout. Dacă mai multe înfășurări secundare, este necesar să se rezuma toată puterea consumată de fiecare dintre înfășurări. Pentru a calcula puterea ar trebui să adăugați lampă indicatoare de putere șorici și puterea de pierdere la diode redresoare

Rvypr = 2Upr · Iout

în care UNP - cădere tensiune directă pe o diodă, pentru diode de siliciu este de 0,6. 1, în funcție de curentul. UNP poate fi determinată de caracteristicile diodelor, citate în referințele bibliografice.

transformator de rețea va consuma energie, ceva mai mare calculat că, din cauza pierderilor în transformator. Distinge „pierdere de cupru“ - pe bobine de încălzire în timpul trecerii prin ele a curentului - este pierderea de obicei cauzată de rezistența bobinajului și „pierderea de fier“, cauzată de funcționarea remagnetization a miezului și a curenților turbionari în plăcile sale. Raportul dintre consumate de la rețea la egal eficiența puterii de ieșire a transformatorului # 951;. Eficiența este scăzută și transformatoare mici 60 este de 65%, crescând până la 90% sau mai mult numai pentru transformatoare de putere de mai multe sute de wați. Astfel,

Ptr = (Pout + Rind Rvypr +) / # 951;

Putem determina acum aria secțiunii transversale a miezului a tijei centrale (care trece prin bobina) folosind formula empirică:

În notarea datelor magnetice au fost deja stabilite pentru determinarea sectiunii transversale. De exemplu, Sh25h40 înseamnă lățimea porțiunii centrale a plăcilor în formă de W 25 mm și grosimea ansamblului plăcii de 40 mm. Având în vedere plăcile discontinuități între ele și un strat izolator pe plăcile, secțiunea transversală a miezului poate fi estimat la 8. 9 cm2. un transformator de putere înfășurat pe ea - în 65. 80 wați.

aria secțiunii transversale a arborelui S centrală a circuitului magnetic al transformatorului determină următorul parametru important - numărul de rotații pe volți. Nu ar trebui să fie prea mică, în caz contrar creșterea densității fluxului magnetic, materialul de miez vine în saturație, sporind astfel în mod dramatic curentul de mers în gol a înfășurării primare, iar forma devine o condiție sine - există vârfuri mari de curent pe vârfurile pozitive și negative jumătate de valuri. crescând considerabil câmpul de împrăștiere și plăcile de vibrație. La cealaltă extremă - numărul excesiv de rotații pe tensiune - duce la excesul de cupru și crește rezistența bobinelor activ. Trebuie să reducem, de asemenea, diametrul firului pentru a se potrivi în caseta magnetică de lichidare. Detaliile vor fi discutate în [1].

Numărul de rotații pe n volți la transformatoare fabrica înfășurat pe un miez standard plăcilor W-figurative, sunt de obicei calculate din relația n = (45. 50) / S, unde S este luată cm2. Definirea n și înmulțirea cu tensiunea nominală de înfășurare, se obține numărul de rotații. Pentru înfășurările secundare ale tensiunii necesare pentru a prelua 10% din valoarea nominală, pentru a permite căderea de tensiune pe rezistența lor activă.

Toate tensiunile de pe înfășurările transformatorului (UI și UII în Fig. 45), luate în valorile efective.

Tensiunea valoarea amplitudinii este de 1,41 ori mai mare. Dacă înfășurarea secundară este terminată într-un redresor punte, tensiunea la bornele de ieșire redresor Uout ralanti transformă amplitudinea substanțial egală în înfășurarea secundară. Sub sarcină, tensiunea de rectificat este redusă și devine egal cu:

Există rtp - rezistență la transformator înfășurare secundară. Cu o precizie suficientă pentru scopuri practice pot fi puse rtp = (0,03. 0,07) Vout / Iout și coeficienți mai mici sunt luate pentru transformatoare mai puternice.

După determinarea numărului de spire, este necesar să se găsească curenții în înfășurări. Curentul secundar II Iii = Pout + / UII. Curent activ primar (datorită unui curent de sarcină) Ila = FFR / UI. În plus, fluxurile de bobinaj primare și reactive, „magnetizare“ curent creând un flux magnetic în miez, este practic egal cu ralanti transformatorului de curent. Valoarea sa este determinată de inductanță L a înfășurării primare: IIP = Ui / 2πfL

În practică, curentul de mers în gol este determinată experimental - mediu transformator proiectat în mod corespunzător și de mare putere este (0,1 0,3) IIA.. curentul reactiv depinde de numărul de rotații pe tensiunea, scade odată cu creșterea n. Pentru a permite transformatoare de putere mică IIP = (0,5. 0,7) IIa. Curenții active și reactive ale înfășurărilor primare sunt adăugate în cvadratură, astfel încât totalul curentului primar II2 = Iiai2 + Iipi2.

Stabilindu curenții înfășurări, diametrul firului trebuie să se găsească pe baza densității curentului admisibil pentru a transformatoarelor 2. 3 A / mm2. Calculul simplifică graficul prezentat în Fig. 46 [2].

Evaluarea posibilității de a plasa înfășurărilor în fereastra după cum urmează: măsurarea înălțimii ferestrei (lățimea bobinei), se determină numărul de rotații ale fiecărui strat de înfășurare și apoi numărul necesar de straturi. Inmultind numarul de straturi pe diametrul firului și adăugând o grosime a distantierelor izolante primesc grosime bobina. Grosimea înfășurărilor nu trebuie să depășească lățimea ferestrei. Mai mult, deoarece înfășurarea dens nu este posibil manual, în cazul în care creșterea rezultată a grosimii înfășurărilor 1,2. 1.4.

In concluzie, prezentăm un calcul simplificat al redresorului (fig. 45). Acceptabil curent mediu direct în circuit punte diode ar trebui să nu fie mai mic 0,5Ivyh practic selectat (pentru fiabilitate), diode cu un curent mare direct. Tensiunea inversă admisibilă nu trebuie să fie mai mică de 0,71 UII + 0,5Uvyh dar ca mersul în gol Vout ajunge la 1,41Uii, inversa diode de tensiune nu este recomandabil să se aleagă mai mică decât această valoare, adică. E. Valoarea amplitudine a tensiunii de pe înfășurarea secundară. Este util să se ia în considerare, de asemenea, posibile fluctuații ale tensiunii de alimentare.

Amplitudinea pulsația tensiunii redresate în volți poate fi evaluată prin formula simplificată:

Curentul de ieșire este substituit în amperi, C1 capacitance - în microfarazi.

În cazul în care curenții de sarcină de câteva zeci de miliamperi sau mai puțin, este permis să restricționeze un dispozitiv simplu, cu un Zener.

După cum puteți vedea aici la cele mai simple elemente ale stabilizatorului de pe R1, VD1 a adăugat emițător adept, asamblat pe tranzistor VT1. Atunci când în cel mai simplu curentul de sarcină de reglementare nu poate fi mai mare decât curentul de diode Zener, aici se poate depăși curentul în timpurile Zener h21e în cazul în care h21e - o bază statică a tranzistor câștig curent în circuitul de emitor-comun. Pentru a mări este adesea folosit în loc VT1 tranzistor compozit. Tensiunea de ieșire a stabilizatorului este de 0,6 volți mai mică decât tensiunea de VD1 stabilizare (1,2 V pentru tranzistor compozit).

Calculul sursei de alimentare stabilizată, se recomandă să se înceapă cu un stabilizator. Pornind de la tensiunea necesară și curentul de sarcină sunt selectate tranzistor VT1 și Zener VD1. curent de bază tranzistor este:

Acesta și curentul de ieșire va fi cel mai simplu stabilizator pentru elementele R1 și VD1. Apoi evaluează minim tensiunea de ieșire Vout de redresor-Upuls - ar trebui să fie la 2. 3, chiar la minimul de alimentare admisă a tensiunii B este mai mare decât tensiunea de sarcină necesară. În continuare, calculul este descris. Circuit de calcul mai sofisticate și stabilizatori sunt date în [3].

Testați-vă cunoștințele

1. Folosind informațiile din secțiunile anterioare (răspunsuri la impuls RC-chain), afișa formula de mai sus pentru amplitudinea pulsațiilor la ieșirea redresorului neregulată. În această perioadă admite descărcarea condensatorului de sarcină redresor egală cu 0,01 s (frecvența pulsație de 100 Hz) și utilizați aproximare e-t / RC - 1 - t / RC.

2. Găsirea transformator de rețea vechi (poate fi ars), demontați și relaxați-l, amintindu sau chiar scris în jos cum funcționează (acest lucru este util pentru auto-producție de transformatoare). Vă rugăm să evaluați numărul de rotații ale diametrului înfășurări și sârmă. Se calculează transformatorul conform metodei descrise și compararea rezultatelor.

3. Se calculează complet stabilizată tensiune de alimentare de 13,5 V și curent 1 A.

Tensiunea de ieșire formează un redresor bialternanță fără netezirea condensator este prezentat în Fig. 64 linie subțire. Vedem că tensiunea de impulsuri de la zero la Um 100 Hz. În prezența condensatorului se încarcă la vârf a tensiunii redresate la o valoare puțin mai mică Um. și evacuările în spațiile libere dintre vârfurile. Valoarea medie a tensiunii redresate este indicată ca Uout. amplitudine de unda - Upuls.

În timpul descărcării condensatorului tensiunea la bornele variază în funcție de condițiile specificate de lege valorile Vout + Upuls la valoarea Vout - Upuls

Prin urmare, putem scrie

unde t = 0,01 s; R - impedanță de sarcină a redresorului; C - capacitatea condensatorului de netezire.

Consolele, reducerea Uout și neglijarea Upuls membre · t / RC din cauza mici sale (ondulație mai mică amplitudine Vout) randamentele Uout = 2Upuls · t / RC.

Rețineți că acum Vout / R este egal cu curentul de sarcină I, și substituind t: Upuls = 5 x 10 -3 l / C

în cazul în care toate cantitățile necesare pentru a înlocui unitățile primare - volți, amperi și farazi. Dacă luăm curentul în miliamperi, iar capacitatea - în microfarazi, obținem formula de mai sus pentru ondulație de tensiune în volți: