Список используемой литературы

Содержание

Введение…………………………………………………………………….1
Расчет блока питания лабораторного стенда для исследования тиристоров………………………………………………………………….2
Разработка структурно функциональной схемы блока питания…….2
Разработка принципиальной электрической схемы блока питания..3
Расчёт выпрямителей переменного тока и фильтров………………...3
Расчет силового трансформатора……………………………………...7
Разработка логических схем в интегральном исполнении по

заданной логической функции…………………………………………...11

Список используемой литературы……………………………………….

Введение.
Выпрямителем называется устройство, служащее для преобразования переменного тока в пульсирующий (в идеальном случае - в постоянный) ток одного направления. Наличие пульсаций выпрямленного напряжения ухудшает работу потребителей, питаемых выпрямленным напряжением, поэтому в большинстве случаев выпрямители содержат сглаживающие фильтры. Сглаживающие фильтры включаются между выпрямителем и нагрузкой, поэтому их можно рассматривать как часть нагрузки.

Индуктивности и емкости, являющиеся составными частями сглаживающих фильтров, оказывают существенное влияние на электромагнитные процессы в выпрямителе, в частности, в силовом трансформаторе, поэтому методика расчета выпрямительного устройства, содержащего сглаживающий фильтр, имеет отличия от методики расчета выпрямителя, работающего на активную нагрузку. Для выпрямителей, предназначенных для питания различных радиотехнических и электронных устройств, допустимый коэффициент пульсаций напряжения на нагрузке не должен превышать определенную величину, определяемую назначением устройства. Для расчета блока питания с использованием методики Терентьева используют промежуточные параметры представленные в виде соответствующих графиков, за основу берется так называемый коэффициент А и по нему находят вспомогательные коэффициенты.

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Трансформатор, как правило, имеет не менее двух обмоток, связанных между собой общим магнитным потоком. Обмотки электрически изолированы друг от друга, исключение составляют лишь автотрансформаторы. Обмотка трансформатора, соединенная с источником питания, называется первичной, все остальные обмотки, отдающие энергию потребителям, называются вторичными. Для усиления магнитной связи между обмотками используют ферромагнитные сердечники. В качестве сердечника используют пакет, набранный из Ш-образных (броневые) или П-образных (стержневые) пластин трансформаторной стали толщиной 0,35-0,5 мм или используют плоскую ленту, образующую витой сердечник (ленточные).

Полный расчет силового трансформатора требует больших затрат времени, а многие из вычисленных параметров не имеют определяющего значения при эксплуатации трансформаторов, рассматриваемый ниже, проводится с применением номограммы, полученной экспериментально на основе теоретических положений, рассматривающих работу трансформатора. Расчет силового трансформатора состоит из расчета его магнитной и электрической цепей. Силовые трансформаторы радиоэлектронных устройств не велики по мощности, поэтому для их расчета используют имперические формулы.

Часть 1

Разработка блока питания лабораторного стенда для исследования тиристоров.

Расчёт блока питания состоит из четырёх этапов:

1.Разработка стуктурно-функциональной схемы блока питания.

2.Разработка принципиальной электрической схемы блока питания.

3.Расчёт выпрямителя переменного тока и фильтров.

4.расчёт силового трансформатора.

Блок питания должен обеспечить следующие напряжения:

1.Выпрямленное напряжение с параметрами

Uн1=150 В Iн1=150 мА

2. Выпрямленное напряжение с параметрами

Uн2=7,5 В Iн2=100 мА

3.Напряжение переменного тока с параметрами

Uн3=6,3 В Iн3=1000 мА

4.Выпрямители предназначены для питания

q21=0.05 q22=0.1

Блок питания работает от сети переменного тока с напряжением U0=220 В, частотой fc=50 Гц

Разработка структурно функциональной схемы блока питания.

Для обеспечения выпрямленного напряжения с соответствующими параметрами для первого потребителя применим схему двухполупериодного выпрямителя с нулевым выводом, а для второго – схему двухполупериодного однофазного мостового выпрямителя. Для получения переменного напряжения для третьего потребителя на силовом трансформаторе предусмотрим самостоятельную обмотку. Для дальнейших расчетов примем : - для первого потребителя С- фильтр.

- для второго потребителя L- фильтр.

2.Разработка принципиальной электрической схемы блока питания.

3.Расчёт выпрямителей переменного тока и фильтров.
3.1.) Рассчитаем выпрямители и фильтры для первого потребителя:

Для данного случая конфигурацию сглаживающего фильтра можно определить из соотношения:

где q1- коэффициент пульсации напряжения на выходе выпрямителя, выполненного по предложенной схеме (таблица 1.1 [5])

- предельный коэффициент сглаживания для однозвенного фильтра

Конденсатор для переменного тока является потребителем, поэтому такой выпрямитель работает на активно- емкостную нагрузку, расчет его можно проводить с помощью метода Терентьева:

Для нахождения коэффициента А необходимо определить сопротивление нагрузки данного потребителя:

Ом
Примем сопротивление фазы:

Ом

Для нашей схемы m=2, тогда

По коэффициенту А находим вспомогательные коэффициенты В,D,F,H из графиков на рисунках 2.7, 2.8, 2.9, 2.10 [5]
B=0.96 D=2.33 F=7.13 H=260
После нахождения вспомогательных коэффициентов приступаем к расчету выпрямителя, а точнее параметров трансформатора, вентиля, сглаживающих фильтров:

а) Находим Э.Д.С. каждой вторичной полуобмотки трансформатора

В
б) Находим максимальное обратное напряжение, приходящееся на каждый вентиль, находящийся в непроводящем состоянии

В
в) Определяем среднее значение тока проводящего вентиля (прямой ток)

А
г) Определяем максимальный ток (амплитудный) вентиля находящегося в проводящем состоянии

А
д.) Определяем действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора

А

е.) Вычисляем коэффициент трансформации трансформатора

ж.) Определяем действующее значение тока первичной обмотки трансформатора без учета остальных вторичных цепей

А
По полученным данным в качестве вентилей выбираем два столба из кремниевых сплавных диодов 2Ц102А с параметрами (таблица 1.2 [5] )

=800 В > 407,3 В ;

=100 мА > 75 мА ;

2,5 А > 0,54 А
Емкость конденсатора фильтра находим из выражения

мкФ
Принимаем стандартный оксидный (электролитический) конденсатор К50-12

с параметрами (таблица 2.3 [5] )

мкФ

В > 150 В
3.2) Рассчитаем выпрямители и фильтры для второго потребителя:

Для выбора схемы и количества звеньев сглаживающего фильтра определим его коэффициент сглаживания

Остановимся на индуктивном L-фильтре.
При использовании L-фильтра длительность проводящего состояния вентилей, то есть угол отсечки, как и при активной нагрузке, остается равной

, поэтому расчет параметров выпрямителя в данном случае производится по формулам для расчета выпрямителя при активной нагрузке с учетом изменившихся соотношений для токов схемы.

Расчет произведем в соответствии с Таблицей 2.14 [5]

Согласно исходных данных среднее значение выходного напряжения выпрямителя

В
Действующее напряжение на каждой секции данной вторичной обмотки трансформатора

В

Действующее значение тока, протекающего по обмотке трансформатора

А
Амплитудное напряжение на вентиле, находящемся в непроводящем состоянии

В
Среднее значение тока вентиля

А
Амплитудное значение тока вентиля

А
По полученным данным в качестве вентилей выбираем два диода Д223 с параметрами

=50 В > 11,775 В ;

=50 мА = 50 мА ;

0,5 А > 0,1 А
Индуктивность дросселя фильтра определяем из соотношения

Сопротивление нагрузки

Ом
Тогда

Гн
Результаты расчета данного варианта фильтра показали возможность его практической реализации, ввиду небольшой индуктивности, а, следовательно, и небольших размеров катушки.

4. Расчет силового трансформатора.
Согласно исходных требований, расчета выпрямителей и фильтров, произведенного в пункте 3, расчет трансформатора производим по следующим данным:

U1=150 B, I1=150 mA, U2=7,5 B, I2=100 mA, U3=6,3 B, I3=1000 mA

Напряжение сети: U0=220 B, fc=50 Гц
1)Определяем габаритную мощность вторичных обмоток Sг2, и габаритную суммарную мощность Sг трансформатора с учетом выбранной схемы выпрямителя и использования остальных обмоток:

ВА
2)Суммарная габаритная мощность трансформатора с учетом его КПД

(рис1.6 [5])

ВА
3)По номограмме (рис.1.7[5]) мощности Sг=48 ВА соответствует сердечник с площадью поперечного сечения

. Обмоточные провода выполняются с различными типами изоляции.

Пользуясь номограммой, для сечения сердечника

и наклонной линией, построенной для использования обмоточного провода ПЭВ, ПЭЛ, определяем необходимую площадь окна магнитопровода, которая составит

. В результате расчетов принимаем стандартный магнитопровод с параметрами (табл.1.3[5]):

(УШ-26).

4)Для выбора диаметра провода первичной (сетевой) обмотки, определяем ток в этой обмотке:

А
5)Учитывая габаритную мощность трансформатора Sг=48 ВА и принимая сердечник выполненным из штампованных пластин, в соответствии с

таблицей 1.4[5], получаем магнитную индукцию в сердечнике (в стали) трансформатора Вс=0,9 Тл

6)По номограмме (рис.1.7[5]) для магнитной индукции Вс=0,9 Тл и сечения сердечника

определяем число витков на 1В напряжения для всех обмоток

, равное 5,6

.

Определяем число витков в каждой обмотке из соотношения:

Рассчитаем число витков в каждой обмотке:

W1=220*5,6=1232 (вит.) W2=150*2*5,6=1680 (вит.)

W3=7,5*5,6=42 (вит.) W4=6,3*5,6=35,3 (вит.)
C учетом компенсации падения напряжения на активном сопротивлении обмотки число витков вторичных обмоток увеличивают на 5-10%. Определяем число витков:

W2=150*2*5,6*1,05=1764 (вит.)

W3=7,5*5,6*1,1=47 (вит.)

W4=6,3*5,6*1,1=39 (вит.)
7)Определяем диаметр обмоточных проводов в обмотках трансформатора. По таблице 1.4 [5] для мощности трансформатора Sг=48 ВА рекомендуемая плотность тока составляет:

Тогда по таблице 1.5 [5] определяем:

А.)Для первичной обмотки: I0=0,22 A выбираем диаметр провода

м

Б.)Для вторичных обмоток:

Для I1=0,15 A диаметр провода

м

Для I2=0,1 A диаметр провода

м

Для I3=1 A диаметр провода

м

8) Проверяем возможность размещения обмоток в окне сердечника. По

таблице 1.6 [5] определяем площадь g, занимаемую каждой обмоткой в окне сердечника.

W1=1232 (вит.),

м - в одном мм ^2 уместится 10 витков
Общая площадь:

W2=1764 (вит.),

м - в одном мм ^2 уместится 15 витков
Общая площадь:

W3=47 (вит.),

м - в одном мм ^2 уместится 18 витков
Общая площадь:

W4=39 (вит.),

м - в одном мм ^2 уместится 2,04 витка
Общая площадь:

Таким образом, общая площадь окна, занимаемая всеми обмотками:

Как показали расчеты, все обмотки в окне сердечника размещаются. Остальная оставшаяся площадь

используется для размещения каркаса и изоляционных прокладок между обмотками.

Часть 2.

Разработка логических схем в интегральном исполнении по заданной логической функции.

Задание:

Для представленного булева выражения функции выполнить следующее:

Упростить функцию, пользуясь законами алгебры логики, с учетом общих указаний до образования конъюнкций, где присутствуют все независимые переменные, входящие в результирующую логическую функцию F.
Составить таблицу истинности для упрощенного выражения.
Минимизировать логическую функцию с использованием диаграммы Вейча или карты Карно (по выбору).
Разработать структурно-функциональные схемы отдельно на базовых элементах И-НЕ и ИЛИ-НЕ, используя режимы положительной и отрицательной логики.
Разработать по каждому варианту п.4 принципиальные электрические схемы с соблюдением требований ГОСТ и УГО.

Дано исходное булево выражение:

Упрощаем выражение.
Составляем таблицу истинности для упрощенного выражения.

X	Y	Z	F
0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	0
0	1	1	0
1	0	0	1
1	0	1	1
1	1	0	1
1	1	1	0

Минимизируем логическую функцию.
Разработать структурно функциональные схемы для базовых элементов И - НЕ и ИЛИ – НЕ.
Принципиальные электрические схемы для положительных отрицательных логик.

Для положительной логики на микросхемах серии DD1 К155ЛЕ1,

DD2 К155ЛА3, DD3 К155ЛЕ4

Для отрицательной логики на микросхемах серии DD1 К155ЛЕ1,

DD2 К155ЛА3, DD3 К155ЛЕ4