Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

КАФЕДРА КОМПЛЕКСНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭВС (КИБЭВС)

ВТОРИЧНЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

ВИП - 27В - 1,5А

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине “Основы конструирования ЭС”

ЗиВФ КП 3.508.001 ПЗ

2017

Реферат

выпрямитель выходной фильтр сглаживающий

Курсовой проект 24 стр., 6 рис., 2 табл., 11 источников.

ВТОРИЧНЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ (ВИП), КАМАК, ВХОДНОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ, ВЫХОДНОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ, МОСТОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ.

Объектом проектирования в данном курсовом проекте является вторичный источник электропитания.

Цель работы - получение практических навыков конструирования вторичных источников электропитания.

В процессе работы использовались знания, приобретенные в период обучения по дисциплинам: конструирование электронно-вычислительных средств, основы начертательной геометрии, прикладная механика и по ряду других дисциплин.

В результате работы была разработана конструкция вторичного источника питания на базе модуля КАМАК и приобретены навыки по разработке конкретной инженерной задачи согласно техническому заданию.

Курсовой проект выполнен в текстовом редакторе Microsoft Word 2007.

Введение

Целью данной работы является получение практических навыков конструирования вторичных источников электропитания (ВИП).

В современной ЭВС предъявляются разнообразные требования к качеству питающего напряжения. Выбор из большого числа типов источников вторичного электропитания оптимального варианта, удовлетворяющего всем заданным техническим требованиям, предъявляемым к ЭВС, является одной из наиболее сложных задач при проектировании. От правильного выбора и расчета источников вторичного электропитания зависят надежность, массогабаритные показатели, стоимость и к.п.д. комплекса ЭВС.

Выбор той или иной схемы ВИП обусловлен параметрами питающей сети, требованиями к выходным электрическим параметрам, конструктивными особенностями устройства, температурным диапазоном работы, сроком службы, гарантированной надежностью и перечнем разрешенных к применению или имеющихся в распоряжении разработчика элементов.

Выбор схемы, удовлетворяющей поставленным требованиям, является задачей, имеющей множество решений. Оптимальной же по заданному критерию может быть только одна схема.

Основными критериями при выборе и расчете схем, по которым может производиться оптимизация ВИП, являются: масса, габариты, к.п.д., надежность, стоимость. В некоторых случаях бывает необходимо искать оптимальное схемное решение по двум или более критериям.

Основной задачей проектирования ВИП является получение максимальной энергетической плотности, т.е. максимальной выходной мощности на единицу объема ВИП. При заданной мощности в нагрузке это означает достижение минимального объема источника, т.е. его миниатюризацию.

Основным средством миниатюризации ВИП является их интегральное исполнение. Очевидно, что свойства и возможности ВИП в значительной степени определяются параметрами используемых приборов. Тем не менее, это не достаточное условие миниатюризации ВИП. Миниатюризация ВИП требует совместного решения, по крайней мере, пяти взаимосвязанных проблем: энергетической, структурной, конструкторско-технологической, системной и организационной.

Большие трудности возникают при преобразовании переменного напряжения промышленной частоты в низкое постоянное. Силовой трансформатор и сглаживающий фильтр имеют большие объем и массу даже при трехфазном двухполупериодном выпрямлении.

Наименьшие объем и массу имеют получившие в последние годы широкое распространение ВИПы с высокочастотными преобразователями (схемы электрические структурная и принципиальная ВИП с высокочастотным регулируемым преобразователем переменного напряжения в постоянное приведены на рисунках 2.1 и 2.2).

2. Анализ схемы электрической принципиальной

2.1 Описание устройства

Схемы электрические структурная и принципиальная вторичного источника питания (ВИП) с высокочастотным регулируемым преобразователем переменного напряжения в постоянное приведены на рисунках 2.1 и 2.2 соответственно. Его можно рассматривать как состоящее из трех основных узлов устройство:

А1 - входной выпрямитель,

А2 - преобразователь,

А3 - выходной выпрямитель с фильтром.

Рисунок 2.1 Схема электрическая структурная ВИП

Рисунок 2.2 Схема электрическая принципиальная ВИП

I, II, и III - соответственно первичная, вторичная и базовая обмотки трансформатора Т1

Входной выпрямитель выполнен по схеме Ларионова. Данная схема позволяет выпрямитель, работающий на активную нагрузку, использовать без сглаживающего фильтра, в виду малого коэффициента пульсации. Через входной выпрямитель осуществляется питание преобразователя от трехфазной сети переменного тока. В данном ВИП преобразователь выполнен по мостовой схеме с самовозбуждением. Достоинством данной схемы служит возможность работать от источника питания с большим напряжением, поскольку в этих схемах напряжение между эмиттером и коллектором запертого транзистора не превышает напряжение источника питания.

Таким образом, можно рассчитывать параметры каждого узла по отдельности.

2.2 Расчет и выбор элементов выходного выпрямителя и сглаживающего фильтра

Исходные данные для расчета:

Выпрямленное напряжение Ен;

Выпрямленный ток Iн;

Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения kп;

Угол 2 между импульсами изменяется в пределах от 0 до 50;

Частота преобразования f;

Двухполупериодная мостовая схема выпрямителя.

Схема выпрямителя и фильтра приведена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 Схема выходного выпрямителя с фильтром

Определим ориентировочное значение максимального напряжения на вентиле:

Uобр.в 2Ен , (2.1)

где - скважность импульсов;

Ен - выпрямленное напряжение.

Примем скважность импульсов = 1.4, а выпрямленное напряжение Ен =27В задано ТЗ, и определим Uобр.в

Uобр.в 2*1.4*27=75,6 В.

Рассчитаем среднее значение тока Iср.в, протекающего через вентиль при выпрямляемом токе (Iн) равном 1.5 А, заданному в ТЗ, по следующему выражению:

Iср.в = Iн/2 = 0.75 А.(2.2)

Пользуясь рассчитанными значениями из [2] выберем диод КД202Г УЖЗ.362.036 ТУ со следующими параметрами: максимальный выпрямляемый ток Iср.в=1.0 А, максимальное обратное напряжение Uобрв = 100 В, Ев = 1,0 В. Габаритные размеры: высота - 37 мм., диаметр 13 мм.

Для определения габаритной мощности (Ргаб) трансформатора Т1 воспользуемся следующей формулой:

*U2Iн,(2.3)

где U2 - среднее значение электродвижущей силы фазы вторичной обмотки трансформатора Т1.

Пренебрегая потерями в выпрямителе, предположим, что U2 = Ен, тогда подставив в выражение (2.3) значение получим, что

Вт.

Проведем выбор типа сердечника трансформатора Т1, пользуясь формулой:

,(2.4)

где Qст - площадь сечения магнитопровода, см2;

Q0 - площадь окна, см2;

f - частота преобразования, Гц;

Вм - максимальная индукция в сердечнике трансформатора, Тл;

- плотность тока в обмотках трансформатора А/мм2;

тр - КПД трансформатора;

Кс - коэффициент заполнения сечения сердечника сталью;

Км - коэффициент заполнения окна медью обмотки.

Из [2, табл.3.2] выберем материал марки 34НКМП с толщиной 0.1 мм и индуктивностью 0,5 Тл при f = 20 кГц. Приняв для дальнейших расчетов =3 А/мм2, Кс = 0.8, тр = 0.9, Км= 0.3 рассчитаем произведение QстQ0 по формуле (2.4) и получим

Воспользовавшись таблицей типов тороидальных сердечников нормализованного ряда для трансформаторов полупроводниковых преобразователей напряжения, приведенной в [2, табл. 3.3] выберем тороидальный сердечник ОЛ - 20/25 - 6,5 со следующими параметрами: QстQ0 = 0,510, внутренний диаметр d = 20 мм, наружный диаметр D = 25 мм, ширина ленты b = 6,5 мм и площадью поперечного сечения Qст = 0,162 см2.

Для определения параметров сглаживающего фильтра, рассчитаем минимальную индуктивность дросселя фильтра по следующей формуле:

,(2.5)

где L - индуктивность дросселя, Гн;

f - частота преобразования;

Iн - ток, А.

Подставив данные в формулу (2.5) получим L = 99*10-6 Гн. По заданному значению выпрямленного тока и найденному значению индуктивности, выберем дроссель Д201Т [4] со следующими параметрами: ток подмагничивания 3,2 А, индуктивностью при номинальном токе 150*10-6 Гн и с сопротивлением обмоток (др) 0,017 Ом. Габаритные размеры: В=25мм. С1=12мм. Н=27.5мм. А=29 мм. Масса 40г.

Для определения емкости сглаживающего фильтра необходимо определить коэффициент сглаживания фильтра (qn) по следующей формуле:

(2.6)

где Кn и Кn - коэффициент пульсаций на входе и выходе фильтра соответственно.

Коэффициент пульсации на входе фильтра для = 250 равен 0,7, коэффициент пульсации на выходе фильтра по начальным условиям равен 1,0, тогда отсюда следует qn = 0,7, далее рассчитаем емкость сглаживающего фильтра по формуле приведенной ниже:

,(2.7)

где С - емкость сглаживающего фильтра, мкФ;

L - индуктивность для выбранного типа дросселя, Гн;

f - частота преобразования, Гц.

Подставив значения величин, получим следующую величину емкости С:

Ф.

Далее проведем определение ориентировочного сопротивления обмоток тр трансформатора Т1, приведенное к фазе вторичной обмотки по выражению:

,(2.8)

Подставив значения, получим:

Ом.

Найдем среднее значение э.д.с. U2 фазы вторичной обмотки трансформатора Т1:

,(2.9)

Подставив значения, получим:

В.

Необходимо провести уточнение обратного напряжения U*обр.в на вентиле:

,(2.10)

где Uобрв- максимальное напряжение на диоде.

Подставив в выражение (2.10) данные, получим U*обр.в=78.62 В. Максимальное обратное напряжение для выбранного диода составляет 100 В, что больше U*обр.в т.е. условие (2.10) выполняется.

Выбираем конденсатор для сглаживающего фильтра. Рабочее напряжение для конденсаторов должно быть не менее, чем

Так как =39,31В, то из справочника электрорадиоэлементов [4] выберем конденсатор К50-6 МРТУ11 ОЖО.464.031 ТУ с номинальной емкостью 1 мкФ и номинальным напряжением 50 В. Габаритные размеры: высота - 13 мм, диаметр - 6 мм. Масса 0,8 г.

Эффективное значение тока I2 вторичной обмотки трансформатора Т1 рассчитывается по следующему выражению:

А.(2.11)

2.3 Расчет и выбор элементов входного выпрямителя

Выпрямители, работающие на активную нагрузку без фильтра, применяются сравнительно редко. Наименьшей пульсацией обладают многофазные схемы выпрямителей (например, схема Ларионова), которые в ряде случаев применяются без сглаживающего фильтра (см. рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 Схема Ларионова

Методика расчета заключается в первоначальном определении выпрямленного тока I1.

,(2.12)

где I2 - ток вторичной обмотки трансформатора Т1, А;

U1,U2 - напряжения на входе и на выходе преобразователя соответственно, В;

n - коэффициент полезного действия преобразователя.

Приняв в расчетах напряжение на выходе преобразователя равное 305 В, и задавшись коэффициентом полезного действия равным 0.9, воспользуемся формулой (2.12) и получим значение выпрямленного тока

А.

Значение среднего тока (Iср.д) протекающего через диод находится по следующей формуле

А.(2.13)

Обратное напряжение на диоде (Uобр.д) определяется как:

В. (2.14)

По определенным значениям Iср.д и Uобр.д из [4, табл. 3.1] выбираем диод 2Д237Б ЩБЗ.362.002 ТУ-1 со следующими параметрами:

Максимальный выпрямленный ток Iср.д - 0.3 А.

Максимальное обратное напряжение Uобр.д - 400 В.

Прямое падение напряжения Ед - 1В.

2.4 Расчет и выбор элементов мостового преобразователя напряжения

Преобразователями напряжения называются устройства, преобразующие напряжение постоянного тока одной величины в различные напряжения переменного тока или постоянного тока. Они делятся на два типа: преобразователи с самовозбуждением (автогенераторы) и усилители мощности. Мостовой преобразователь напряжения с самовозбуждением представлен на рисунке 2.5

Рисунок 2.5 Схема мостового преобразователя с самовозбуждением

На приведенной схеме транзисторы V7-V10 образуют мост, в одну диагональ которого включен источник питания с напряжением U1 , а в другую первичная обмотка - трансформатора преобразователя Т1.Обмотки обратной связи подключаются к базовым выводам транзисторов через дополнительное сопротивление . Делитель напряжения R1-R2- служит для обеспечения надежного запуска автогенератора в момент подачи напряжения питания.

При расчете транзисторов преобразователя примем, что величина тока Iк открытого транзистора равна I1 току вторичной обмотки трансформатора Т1. А амплитуда напряжения Uкэ между коллектором и эмиттером транзисторов преобразователя определяется как:

В.(2.15)

Тогда по полученным значениям выбираем тип транзистора из таблицы представленной в [2]. Для данного случая лучше всего подходит транзистор КТ834Б со следующими параметрами представленными в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Основные параметры транзистора КТ834Б

Электрические параметры При t = (205)0С	Значение параметров
Наибольшее напряжение коллектор-эмиттер Uкэ max, В.	450
Наибольший ток коллектора Ik max, A.	15,0
Наибольшая мощность, рассеиваемая транзистором с теплоотводом Рк, Вт.	100,0
Коэффициент передачи тока базы ст.

Приблизительное значение мощности Рк, выделяющейся на одном транзисторе преобразователя определяется из следующего выражения:

Вт.(2.16)

При мощности больше 0,4 Вт, для выбранного транзистора требуется дополнительный теплоотвод, при помощи радиатора. В приложении 11 [2] выбираем радиатор с двусторонним оребрением из алюминия марки АД, покрытого со степенью черноты не менее 0,8. Межреберное расстояние при естественной конвекции равно 10 мм, при обдуве - 5 мм. Площадь поверхности теплоотводящего радиатора при tокр =35oC S=70 см2, при tокр =50oC S=87 см2.

Определим полное число витков 1 первичной обмотки трансформатора Т1 преобразователя

витка. (2.17)

Таким образом, полное число витков первичной обмотки примем равным 471.

Число витков б базовой обмотки находится по формуле 2.18

,(2.18)

где Uбу - напряжение обратной связи.

Зададимся величиной напряжения обратной связи Uбу=3 В и получим:

витка.

Аналогично определяется число витков 2 вторичной обмотки трансформатора Т1:

витков.(2.19)

Действующее значение токов обмоток трансформатора Т1 определяется по выражениям приведенным ниже.

Коллекторный:

(2.20)

Базовый:

(2.21)

Вторичной обмотки:

А.(2.22)

Диаметр провода первичной обмотки d1 определим из формулы (2.23):

,(2.23)

где - плотность тока в обмотке.

Примем для всех обмоток плотность тока равную 3 А/мм2, тогда

мм.

Аналогично находится диаметры вторичной d2 и базовой dб обмотки:

;(2.24)

(2.25)

Из таблицы данных обмоточных проводов круглого поперечного сечения [3] выберем провода следующих диаметров:

dб = 0,08мм, mудб = 0,0447 г/м;

d1 = 0.23мм, mуд1 = 0,369 г/м;

d2 = 0,62 мм, mуд2 = 2,68 г/м.

где mуд - масса одного метра провода, г/м.

Определение номиналов делителя производится по следующим формулам:

,(2.26)

где Uкбн - напряжение между коллектором и базой транзистора в режиме насыщения.

Примем для расчетов Uкбн = 0,4 В. и получим:

Ом;

,(2.27)

где URб - величина напряжения смещения от тока делителя на Rб.

Приняв в расчетах URб = 0,3 В, получим:

Ом;

Ом.(2.28)

Рассчитаем мощность P рассеивания резисторов по формуле

,(2.29)

где Iд - ток протекающий через делитель.

Определяем ток протекающий через делитель

А.(2.30)

Пользуясь соотношением (2.29) определим

мкВт;

мВт;

Вт.

Из справочника [4] выберем резисторы следующих типов:

Rб - МЛТ - 0,125 - 250 Ом 10 % ГОСТ - 7113 - 77;

R1 - МЛТ - 0,125 - 32 кОм 10 % ГОСТ - 7113 - 77;

R2 - МЛТ - 0,5 - 208 кОм 10 % ГОСТ - 7113 - 77.

3. Элементы коммутации, сигнализации и защиты

3.1 Выбор тумблера

Элемент коммутации применяется для включения или отключения ВИП. Данный элемент должен удовлетворять следующим основным требованиям: высокая надежность и долговечность, стабильность электрических и механических характеристик, малое сопротивление замкнутых контактов, незначительное усилие переключения. Из справочника [4] выберем перекидной переключатель (тумблер) Т1 - ВР0.360.007 ТУ с коммутируемым переменным током 0.2 - 3А и переменным напряжением 220 В. Переключатель монтируется на лицевой панели ВИП и соединяется с печатной платой посредством монтажных проводов.

3.2 Выбор элемента индикации

Для определения наличия напряжения на выходе ВИПа при замкнутом положения тумблера воспользуемся световой индикацией. В качестве светового индикатора выберем светодиод АЛ307В зеленого свечения со следующими параметрами: Iд = 0,01 А, Uд= 2 В. Для определения номинала сопротивления R4 воспользуемся следующим выражением:

Ом. (3.1)

Мощность резистора выбираем из следующего условия

Вт(3.2)

Из справочника [4] выбираем резистор МЛТ-0,25 - 2,5 кОм 10 % ГОСТ - 7113 - 77. Светодиод крепится на лицевой панели при помощи клея БФ-2 ГОСТ 12172-74.

3.3 Выбор предохранителя

Предохранители выбираются исходя из предельно допустимого тока, протекающего через элементы источника питания, при этом учитывается средний протекающий ток через предохранители. Среднее значение тока через предохранители равно току, протекающему через вентиль выпрямителя А1, и составляет 0,11 А. Наименьший предельный допустимый ток у диодов Д226Б, он равен 0,3 А. Значит предохранители должны быть взяты с током больше, чем 0,11 А и меньше 0,3 А и обладать наименьшей массой. Исходя из этого, выбираем предохранители ВП1 - 1 ОЮ0.480.003 ТУ номинальный ток которого А. Для установки на плату используем держатели предохранителей МДП 1 - 1 ОЮ0.480.002 ТУ.

4. Разбиение схемы на функциональные узлы

Согласно заданию вторичный источник питания выполняется в стандартном сменном блоке КАМАК ГОСТ 26.201 - 80 и дополнительного разбиения на модули не производится.

5. Компоновка изделия

В качестве несущей конструкцией ВИП используется сменный блок стандарта КАМАК. Система КАМАК регламентирует способы механического и электрического соединения отдельных модулей, установленных в каркасе и блоках управления [6]. Электрические схемы монтируют на печатных платах. Платы крепят внутри металлических каркасов стандартных блоков. Минимальная ширина блока 17,2 мм, высота 221,5 мм, глубина 306 мм, высота и глубина постоянны, а ширина передней панели меняется по модулю 17,2 мм. Блоки выполняющие различные функции, устанавливаются в отсеке общего стандартного механического каркаса (крейта), внутренняя ширина которого 430 мм, высота 200 мм, глубина 360…525 мм.

Эскиз каркаса проектируемого вторичного источника питания представлена на рисунке 5.1, внутри которого помещается печатная плата с электрорадиоэлементами. Каркас закрывается сверху и снизу крышками. Крышки дополнительно несут функцию экранов т.к. ВИП является источником электрических и магнитных полей.

Высота любого модуля, в стандарте КАМАК, выполняться кратной 17,2 мм. Для данного преобразователя самую большую высоту имеет диод КД202Г равную 37 мм. В виду этого необходимо использовать модуль трехкратной высоты - 51.6 мм.

Каркас сборный, состоящий из двух боковых планок, передней и задней стенки. На передней (лицевой) стенки расположен фиксатор, служащий для крепления модуля в блоке. В боковых планках имеются пазы для закрепления в модуле печатной платы и нижней крышки (экрана).

Размещение элементов на плате произведено таким образом, чтобы при максимальном заполнении внутреннего пространства модуля был удобный доступ для осмотра, ремонта и замены деталей.

Рисунок 5.1 Модуль КАМАК

6. Электрические и механические связи

6.1 Электрические связи

В разрабатываемой конструкции вторичного источника питания монтаж элементов осуществляется при помощи пайки выводов к печатной плате. Данный метод монтажа дает возможность производить замену вышедших из строя элементов с применением специальных инструментов и приспособлений, без разрушений печатной платы и выводов. Из рекомендуемых припоев и флюсов [1,таблица 3.6, 3.7] выбирается припой марки ПОС-61 с температурой плавления 183 0С, температурой пайки 200240 0С. И флюс марки КЭ с оптимальной температурой пайки 220240 0С, не требующего промывки. Навесные компоненты (транзисторы, трансформатор, дроссель) соединяют с печатной платой монтажными проводами МГШВ ТУ 16-505-437-82 [1].

Соединение печатной платы с блоком осуществляется при помощи разъема РППМ17. Для ВИП требуется две выходные и три входные контактные группы. Минимальное допустимое число контактов в группе определяется из следующего выражения.

,(6.1)

где Iср - ток, протекающий через контактную группу,

Iдоп.к - допустимое значение тока протекающего через один контакт (Iдоп.к=1А), тогда для входной группы:

Примем Nвх = 1. Для выходной группы:

.

Примем Nвых = 4, тогда общее количество будет равно 7 контактам. Выберем розетку для печатной платы типа РППМ17 - 48 КеО 364.010 ТУ [5].

6.2 Механические связи

В конструкции вторичного источника питания отсутствуют конструктивные элементы, обеспечивающие перемещение одних тел относительно других - динамические связи. Из элементов, не принимающих непосредственное участие в перемещении (статические связи) следует выделить: детали каркаса, элементы крепления платы к каркасу и элементов к плате и нижняя крышка (экран), удерживаемая силами трения в направляющих пазах каркаса.

7. Материалы конструкций

7.1 Материалы печатной платы

Для изготовления печатной платы ВИП, при параметрах, заданных ТЗ, в соответствии с ГОСТ 10316 - 78 необходимо использовать фольгированные листовые материалы, обладающие достаточной механической и электрической прочностью, хорошей сцепляемостью с токопроводящим покрытием, минимальным короблением в процессе производства и эксплуатации, а также должны допускать обработку резанием и штамповкой. Одним из таких материалов, удовлетворяющих вышеперечисленным требованиям, является стеклотекстолит фольгированный марки СФ - 1 ГОСТ 10316 - 62 [1, таблица 3.4]. Данный материал представляет собой слоистый прессованный пластик, изготовленный из стеклоткани, пропитанный искусственной смолой и облицованный с одной или двух сторон фольгой из электролитической меди. Выберем материал для изготовления печатной платы с толщиной 3 мм (для обеспечения более высокой вибропропрочности при частоте вибрации 5 - 200 Гц согласно ТЗ) и толщиной фольги 50 мкм.

7.2 Материалы несущей конструкции

Детали несущей конструкции (каркаса) изготовляются из алюминиевого сплава марки АД31 ГОСТ 4784 - 65. Выбранный материал удовлетворяет следующим требованиям, налагаемым на детали несущей конструкции: прочность, технологичность изготовления, малая масса, стойкость к коррозии материала. Материал (алюминиевый сплав АД31) позволяет производить обработку фрезерованием, штамповкой, литьем, сваркой и пайкой. Алюминий вследствие самопроизвольного образования на его поверхности стабильной пассивирующей защитной пленки относится к наиболее устойчивым к атмосферной коррозии металлам. Естественная оксидная пленка на его поверхности имеет толщину от 0,01 до 0,02 мкм. Стойкость к коррозии позволяет не проводить дополнительных операций по защите детали несущей конструкции, что удешевляет стоимость изделия.

8. Защита от температурных, механических воздействий и воздействий влаги

8.1 Защита от тепловых воздействий

По ТЗ вторичный источник питания предполагается эксплуатировать в нормальных условиях (температура окружающей среды 20 5 0С). Поэтому на данную конструкцию действует только перегрев. Для защиты от перегрева необходимо предусмотреть технические решения, направленные на обеспечения циркуляции воздушного потока, т.е. создание отверстий в корпусе изделия. После проведения теплового расчета, в случае необходимости, следует провести разработку систем принудительного охлаждения аппаратуры.

8.2 Защита от механического воздействия

В разрабатываемом ВИП отсутствуют механические и электромеханические устройства (двигатели, тахогенераторы и др.), которые являются внутренними источниками механических воздействий (вибрации). На ВИП действуют только внешние механические воздействия, значения которых оговариваются начальными условиями. Для защиты от этих воздействий следует предусмотреть выполнение следующих мер:

использование материалов и электрорадиоэлементов, обеспечивающих нормальное функционирование во всем установленном времени работы без изменения своих параметров, при данных внешних механических воздействиях;

обеспечения надежного соединения деталей и узлов между собой;

использование крепежных изделий, исключающих самопроизвольное отсоединений в процессе эксплуатации;

Использование амортизаторов.

8.3 Защита от воздействия влаги

Влияние климатических факторов, в том числе влаги, выражается главным образом в возникновении процессов коррозии, изменении электропроводности, потере механических и диэлектрических свойств материалов, разбухании и короблении печатной платы, образовании плесени и грибков и других процессов, приводящих к выходу аппаратуры из строя.

Защиту поверхности печатной платы от воздействий влаги произведем путем нанесения защитного слоя. В качестве защитного покрытия будем применять бакелитовый лак ЭЭФ (красно-коричневый) ГОСТ 901 - 56. Данный лак предназначен для влагозащиты гетинакса, стеклотекстолита, выдерживает температуру от -60 до +150С, имеет прочное глянцевое покрытие, которое устойчиво к кислотам и пониженную стойкость к ударам.

Для защиты схем и блоков аппаратуры от влаги можно рекомендовать применение фенольного лака СБ - 1с (бесцветный) ТУ МХП 2785 - 91.

Элементы каркаса выполнены из алюминиевого сплава АД31, имеют естественную оксидную пленку, которая устойчива к воздействию атмосферной влаги, поэтому отсутствует необходимость в нанесении дополнительного защитного покрытия.

9. Расчеты

9.1 Массогабаритный расчет

Масса трансформатора рассчитывается по следующей методике приведенной в [3]. Средняя длина витка обмотки трансформатора определяется по следующей формуле

,(9.1)

где D - наружный диаметр сердечника;

d - внутренний диаметр сердечника;

h - высота сердечника.

Подставив геометрические размеры тороидального сердечника ОЛ - 20/25 - 6,5 получим среднюю длину обмотки трансформатора равной

мм

Масса обмотки трансформатора определяется по формуле

(9.2)

Масса изоляции обмотки трансформатора определяется по следующей формуле:

(9.3)

где м - коэффициент заполнения окна медью;

из - удельная масса изоляции;

из - коэффициент укладки изоляции.

Приняв для расчетов м = 0,3, из = 0,7 и из = 1 г/см3, подставим данные значения в формулу (9.3) и получим массу изоляции обмотки трансформатора равную 3,42 граммам. Масса же всего трансформатора будет равна сумме массы изоляции обмотки трансформатора, обмотки и массы магнитопровода

(9.4)

Объем трансформатора определяется как сумма объема проводов и объема тороидального сердечника.

Параметры всех других элементов известны [11, Приложение1] и сведены в таблицу 9.1. Значение параметров, которыми можно пренебречь, в таблице представлены прочерком.

Таблица 9.1 - Параметры элементов

Название элемента	Масса, (г)	Объем (См3)	Кол-во	Суммарная масса	Суммарный Объем
Диод КД202Г	6,0	-	4	24	-
Дроссель Д201Т	40	34.848	1	40	34,848
Транзистор КТ834Б	22	60	4	88	240
Конденсатор К50-6	0,8	-	1	0,8	-
Диод 2Д237Б	1,5	9.6	6	9	57.6
Резистор	0.15	-	6	0.9	-
Трансформатор	30	-	1	30	-
Общая сумма	100,45	104,448	23	192,7	332,448

10. Стандартизация

Данная пояснительная записка выполнена на листах белой бумаги формата А4 (210х297мм) в соответствии с правилами выполнения текстовых документов по ГОСТ 2.105-95 и ГОСТ 2.106-68. А также согласно:

ОС ТАСУР 6.1-97 “Работы студенческие учебные и выпускные квалификационные”.

Чертежи выполнены в соответствии с

ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы.

ГОСТ 2.302-68 ЕСКД. Масштабы.

ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии.

ГОСТ 2.304-81 ЕСКД. Шрифты чертежные.

ГОСТ 2.305-68 ЕСКД. Изображения, виды, разрезы, сечения.

ГОСТ 2.306-68 ЕСКД. Обозначения графических материалов и правила их нанесения на чертежах.

ГОСТ 2.307-68 ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений

ГОСТ 2.310-68 ЕСКД. Нанесение на чертежах обозначений покрытий;

(СТ СЭВ 367-68) термической и других видов обработки.

ГОСТ 3.311-68 ЕСКД. Изображение резьбы. (СТ СЭВ 284-76)

ГОСТ 2.316-68 ЕСКД. Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц.

ГОСТ 2.413-72 ЕСКД. Правила выполнения конструкторской документации изделий, изготовляемых с применением электрического монтажа.

ГОСТ 2.414-75 ЕСКД. Правила выполнения чертежей жгутов, кабелей и про водов.

ГОСТ 2.417-78 ЕСКД. Правила выполнения чертежей печатных плат.

ГОСТ 2.308-79 ЕСКД. Указание на чертежах допусков форм и расположений поверхностей.

ОСТ 4ГО.812.201 Детали крепления радиоэлементов на печатных платах.

Технические условия.

Схема электрическая принципиальная выполнена в соответствии с

ГОСТ 2.702-75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.

ГОСТ 2.710-81 ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах.

ГОСТ 2.727-68 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Разрядники, предохранители.

ГОСТ 2.728-68 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Резисторы, конденсаторы.

ГОСТ 2.730-74 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Приборы полупроводниковые.

ГОСТ 2.747-68 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Размеры условные графических изображений.

Допуски проставлены по

ГОСТ 160-93-70 Резьба метрическая для диаметров от 1 до 600 мм. Допуски.

Шероховатости поверхностей проставлены в соответствии с

ГОСТ 2.308-79 ЕСКД. Обозначение шероховатости поверхностей.

Материалы для изготовления сменного блока выбраны в соответствии с требованиями ГОСТ 2.3757-79.

При разработке данного устройства в целях повышения унификации, нормализации, стандартизации, то есть конструктивной преемственности изделия, а также для приближения показателей конструкции к оптимальным, использовались следующие государственные и отраслевые стандарты:

ГОСТ 26201-80 ЕСПП. Система КАМАК. Крейт и сменные блоки. Требования к конструкции и интерфейсу.

ГОСТ 10316-78 Гетинакс и стеклотекстолит фольгированные. Общие технические условия.

ГОСТ 10317-79 Платы печатные. Основные размеры.

ГОСТ 21391-76 Припои оловянно-свинцовые в изделиях. Технические условия.

ГОСТ 23751-79 Платы печатные. Требования и методы конструирования.

ОСТ 4ГО.010.030 Установка навесных элементов на печатные платы.

ОСТ 4ГО.014.000 Покрытия металлические и неметаллические. Выбор.

Свойства и область применения.

Заключение

В ходе проделанной работы было разработано устройство - вторичный источник электропитания (ВИП-27В-1,5А). В процессе работы были приобретены навыки по решению конкретной инженерной задачи, а также были закреплены и углублены теоретические знания, полученные в дисциплине “ Основы конструирования ЭС ”. Разработанное изделие удовлетворяет всем требованиям ТЗ. Для достижения высоких показателей унификации, стандартизации и нормализации данное устройство разрабатывалось в соответствии с государственными и отраслевыми стандартами.

Список использованных источников

1. Преснухин Л.Н., Шахнов В.А. Конструирование электронных вычислительных машин и систем.-М: Высшая школа, 1986. - 512 с.

2.Расчет конструирования вторичных источников электропитания.: Методическое указание/ В.А. Илюшкин. Томск: ТУСУР., 2000 - 45 с.

3.Расчет источников электропитания устройств связи/ Под. ред. А.А Бокуняева.-М.: Радио и связь, 1993 - 232 с.

4.Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник. Минск.: 1994.- 591 с.

5.Савельев А.Я., Овчинников В.А.: Конструирование ЭВМ и систем.- М.: Высшая школа., 1989. - 312 с.

6Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования/Под. Ред. Р.Г. Варламова.-М.: Сов. радио., 1980.- 480 с.

7.Электрорадиоэлементы: Справочное пособие./В.А. Илюшкин.- Томск: ТУСУР, 2000.- 30 с.

8.Электронные вычислительные машины: Справочник конструктора/ Под ред. С.А Майорова.-М.: Сов. радио, 1975. - 504 с.

9. Яншин А.А.: Теоретические основы конструирования , технологии и надежности ЭВА.-М.:Радио и связь.,1983.-312 c.

10. Разработка и оформление конструкторской документации РЭА: Справочник/Под ред. канд. техн. наук доцента Э.Т. Романычевой.-М.: Радио и связь, 1989 - 448 с.

11. Cборник задач по теории надежности /Под ред. М.А.Половко и И.М.Маликова.-М.:Сов.радио,1972.-408с.

Размещено на Allbest.ru

...