Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ,

МЕХАНИКИ И ОПТИКИ

Кафедра систем управления и информатики

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту

Сетевой трансформаторный источник питания радиоэлектронной аппаратуры

Автор курсового проекта Мелешко Н.В.

Руководитель Николаев Н.А.

Санкт-Петербург, 2015

Содержание

Введение

1. Сравнительный анализ существующих схемных решений

2. Разработка функциональной схемы измерительного устройства

3. Выбор элементов и их статический расчет

4. Разработка принципиальной схемы

Заключение

Литература

Приложение

Введение

В данной курсовой работе поставлена цель: разработать трансформаторный источник питания радиоэлектронной аппаратуры. Определить габариты сетевого трансформатора, выбрать выпрямительный фильтр.

Исходные данные для проектирования приведены в таблице Таблица 1.

трансформаторный источник питание сетевой

Таблица 1

Исходные данные для проектирования

1. Сравнительный анализ существующих схемных решений

Трансформаторный сетевой источник питания радиоэлектронной аппаратуры относится ко вторичным источникам питания. Главной функцией блока питания является преобразования переменного тока в постоянный, а точнее в пульсирующий.

Независимо от функции, конкретного назначения и требований, почти все вторичные источники питания строятся по функциональной схеме, приведенной на рисунке 1.

Рисунок 1 Типовая функциональная схема вторичного источника питания.

Главной функцией блока питания является преобразования переменного тока в постоянный.

Использование элементов устройства.

Трансформатор преобразует переменное напряжение в магнитное поле, которое наводит напряжение во вторичной обмотке. Степень понижения (повышения) выходного напряжения, иначе говоря «коэффициент трансформации» зависит от соотношения числа витков в этих обмотках.

Диодный выпрямитель служит для преобразования переменного напряжения (положительной и отрицательной полярности) с вторичной обмотки в однополярную форму.

В качестве фильтра используют выходной конденсатор, который сглаживает пульсации выходного напряжения. Трансформатор «предоставляет» напряжение той же формы, что и в сети 220 вольт, а именно синусоидальной. При работе от бесперебойных источников его форма может быть не синусоидальной.

Форма выпрямленного напряжения непостоянна во времени, наличествует длительное снижение до нуля вольт, поэтому необходима установка элемента, поддерживающего выходное напряжение постоянной величины, что выполняется на сглаживающем конденсаторе.

Стабилизатор напряжения служит для обеспечения неизменной величины выходного напряжения. Он удерживает выходное напряжение на постоянном уровне.

2. Разработка функциональной схемы устройства

Функциональная схема трансформаторного сетевого источника питания представлена на Рисунке 2.1.

Трансформаторный блок питания состоит из понижающего трансформатора ПТ, где первичная обмотка выполнена из расчета на сетевое напряжение. Для преобразования сетевого (переменного) напряжения в пульсирующее однонаправленное (постоянное) напряжение используется выпрямитель В. Затем идет сглаживающий фильтр СФ, который сглаживает пульсирующее напряжение (зачастую для этого используется конденсатор большой емкости).

Рисунок 2.1 Функциональная схема устройства: ПТ - понижающий трансформатор, В - Выпрямитель, СФ - сглаживающий фильтр, Н - нагрузка

3. Статический расчет элементов

Учитывая то, что конденсатор фильтра увеличивает выпрямленное напряжение в 1,41() раза, получаем, что после выпрямительного моста у нас должно получиться

==84,85 V.

Учтем, что на выпрямительном мосту мы теряем порядка 1,5-2 вольт, следовательно, напряжение на вторичной обмотке должно быть 84,85+2=86,85 V.

Емкость конденсатора фильтра.

C_ф===533.33 mF.

Максимальное обратное напряжение диода:

Uобр max=2Uн,

Uобр max=2*120=240 V.

Максимальный ток, для одного диода должен быть больше или равен току нагрузки блока питания.

Расчет трансформатора:

1. Значение тока, текущего через вторичную обмотку трансформатора:

,

где I₂ - ток через обмотку II трансформатора, А;

I_н - максимальный ток нагрузки, А.

2. Мощность, потребляемая выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора:

,

где P₂ - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки, Вт;

U₂ - напряжение на вторичной обмотке, В;

I₂ - максимальный ток через вторичную обмотку трансформатора, А.

3.Мощность трансформатора:

=1,25*78,3=97,875 Вт,

где P_тр - мощность трансформатора, Вт;

P₂ - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки трансформатора, Вт.

4. Значение тока, текущего в первичной обмотке:

,

где I₁ - ток через обмотку I, А;

Р_тр - подсчитанная мощность трансформатора, Вт;

U₁ - напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение).

5. Необходимая площадь сечения сердечника магнитопровода:

,

где S - сечение сердечника магнитопровода, см²;

Р_тр - мощность трансформатора, Вт.

6.Число витков первичной (сетевой) обмотки:

,

где: w₁ - число витков обмотки;

U₁ - напряжение на первичной обмотке, В;

S - сечение сердечника магнитопровода, см².

7. Число витков вторичной обмотки:

,

где: w₂ - число витков вторичной обмотки;

U₂ - напряжение на вторичной обмотке, В;

S-сечение сердечника магнитопровода, см².

8. Диаметры проводов обмоток трансформатора:

,

,

где: d_1,2-диаметр провода, мм;

I_1,2-ток через обмотку, мА.

4. Принципиальная схема устройства

Принципиальная схема трансформаторного сетевого источника питания представлена в приложении.

Принцип работы данной схемы заключается в следующем: трансформатор Т1 понижает переменное сетевое напряжение (220 В), которое поступает на первичную обмотку трансформатора (I), до напряжения 87 вольт, которое снимается со вторичной обмотки трансформатора (II). Также трансформатор служит гальванической развязкой между электросетью и питаемым устройством. Если вдруг трансформатор выйдет из строя по какой-либо причине (скачок напряжения и пр.), то напряжение сети не сможет попасть на вторичную обмотку и, следовательно, на питаемое устройство. Со вторичной обмотки силового трансформатора Т1 пониженное переменное напряжение 87 В поступает на выпрямитель. Выпрямитель состоит из диодного моста (VD1-VD4), который выпрямляет переменное напряжение с вторичной обмотки трансформатора (II). Для сглаживания пульсаций напряжения после выпрямительного моста стоит электролитический конденсатор C1 ёмкостью 533 мкФ.

Заключение

В ходе курсовой работы разработан сетевой трансформаторный источник питания радиоэлектронной аппаратуры.

Преимуществом данного источника питания является его высокая надежность, простота конструкции, доступность элементной базы, а также низкий уровень создаваемых помех. Схема отвечает всем заданным требованиям и может применяться в качестве источника питания для радиоэлектронной аппаратуры.

Литература

1. Бойков В.И., Быстров С.В., Кремлев А.С., Сергеев К.А. Правила оформления текстовых документов курсовых и квалификационных работ. СПб: СПбГУ ИТМО, 2007. 36 с., ил.

2. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Г.С. Найвельт, К.Б. Мазель, Ч.И. Хусаинов и др.; Под ред. Г.С. Найвельта. М.: Радио и связь, 1985. 576 с., ил.

3. Борисов П.А., Томасов В.С. Расчет и моделирование выпрямителей. Учебное пособие по курсу “Элементы систем автоматики” (Часть I). СПб: СПб ГУ ИТМО, 2009. 169 c.

4. Интернет-ресурс: http://www.platan.ru/ _компания Платан.

5. Семьян А.П., 500 схем для радиолюбителей. Источники питания. СПб: Наука и Техника, 2005. 408 с., ил.

6. Ефимов И.П. Источники питания РЭА: Учебное пособие. 2-е изд., испр. Ульяновск:

Размещено на Allbest.ru