Obliczanie zasilaczy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Początkujący amator radiowy

 Komentarze do artykułu

Zdecydowana większość projektów radioamatorów jest zasilana z sieci za pośrednictwem zasilacza. Zwykle zawiera transformator sieciowy T1 (ryc. 45), prostownik diodowy VD1 -VD4 i kondensator wygładzający tlenki o dużej pojemności C1. Do urządzeń pomocniczych, ale niezbędnych, zalicza się wyłącznik SA1, bezpiecznik FU1 i wskaźnik załączenia zasilania - miniaturową żarówkę HL1, o napięciu znamionowym nieco wyższym od napięcia uzwojenia wtórnego transformatora (lampy palące się przy niskim napięciu żyją znacznie dłużej) .

Pomiędzy wyjściem prostownika a obciążeniem podłączony jest regulator napięcia, jeśli jest obecny. Napięcie na jego wyjściu z reguły jest mniejsze niż Uout, a na stabilizator wydawana jest zauważalna moc.

Zacznijmy od obliczenia transformatora sieciowego. O jego wymiarach i wadze całkowicie decyduje moc, jaką powinien dawać zasilacz: Рout = Uout ·Iout. Jeśli istnieje kilka uzwojeń wtórnych, konieczne jest zsumowanie wszystkich mocy zużywanych przez każde z uzwojeń. Do obliczonej mocy dodaj moc kontrolki Rind i straty mocy na diodach prostowniczych

Rvyp = 2Upr Iout

gdzie Unp to spadek napięcia w kierunku przewodzenia na jednej diodzie, dla diod krzemowych wynosi on 0,6...1 V, w zależności od prądu. Unp można określić na podstawie charakterystyk diod podanych w podręcznikach.

Z sieci transformator będzie pobierał moc nieco większą niż obliczona, co wiąże się ze stratami w samym transformatorze. Istnieją „straty miedzi” – spowodowane nagrzewaniem uzwojeń, gdy przepływa przez nie prąd – są to zwykłe straty spowodowane czynnym oporem uzwojeń oraz „straty żelaza” spowodowane pracą odwrócenia namagnesowania rdzenia i wiru prądy w jego płytkach. Stosunek mocy pobieranej z sieci do mocy dostarczanej jest równy sprawności transformatora η. Sprawność transformatorów małej mocy jest niska i wynosi 60...65%, wzrastając do 90% i więcej tylko dla transformatorów o mocy kilkuset watów. Więc,

Рtr \uXNUMXd (Pout + Skórka + Rvyp) / η

Teraz możesz określić pole przekroju poprzecznego środkowego pręta rdzenia (przechodzącego przez cewkę) za pomocą wzoru empirycznego:

S2=Ptp.

Oznaczenia obwodów magnetycznych zawierają już dane do określenia przekroju. Przykładowo W25x40 oznacza, że ​​szerokość środkowej części płyty w kształcie litery W wynosi 25 mm, a grubość zestawu płyt wynosi 40 mm. Biorąc pod uwagę luźne dopasowanie płyt do siebie i warstwę izolacyjną na płytach, przekrój takiego rdzenia można oszacować na 8...9 cm2, a moc nawiniętego na nim transformatora może wynosić 65...80 W.

Pole przekroju centralnego rdzenia obwodu magnetycznego transformatora S określa kolejny ważny parametr - liczbę zwojów na wolt. Nie powinien być zbyt mały, w przeciwnym razie indukcja magnetyczna w obwodzie magnetycznym wzrasta, materiał rdzenia wchodzi w stan nasycenia, podczas gdy prąd jałowy uzwojenia pierwotnego gwałtownie wzrasta, a jego kształt staje się niesinusoidalny - na szczytach pojawiają się duże piki prądu dodatnie i ujemne półfale. Pole rozproszone i wibracje płyt gwałtownie rosną. Druga skrajność - nadmierna liczba zwojów na wolt - prowadzi do nadmiernego zużycia miedzi i wzrostu czynnej rezystancji uzwojeń. Konieczne jest również zmniejszenie średnicy drutu, aby uzwojenia zmieściły się w oknie obwodu magnetycznego. Zagadnienia te zostały omówione szerzej w [1].

Liczbę zwojów na wolt n dla transformatorów fabrycznych nawiniętych na standardowym rdzeniu z płytek w kształcie litery W oblicza się zwykle ze stosunku n \u45d (50 ... 2) / S, gdzie S przyjmuje się w cm10. Wyznaczając n i mnożąc je przez napięcie znamionowe uzwojenia, uzyskuje się jego liczbę zwojów. W przypadku uzwojeń wtórnych należy przyjąć napięcie o XNUMX% większe od napięcia znamionowego, aby uwzględnić spadek napięcia na ich rezystancji czynnej.

Wszystkie napięcia na uzwojeniach transformatora (UI i UII na ryc. 45) są przyjmowane w wartościach skutecznych.

Wartość amplitudy napięć będzie 1,41 razy większa. Jeśli uzwojenie wtórne zostanie obciążone na prostowniku mostkowym, wówczas napięcie na wyjściu prostownika Uout na biegu jałowym jest prawie równe amplitudzie na uzwojeniu wtórnym. Pod obciążeniem napięcie wyprostowane maleje i staje się równe:

Uwy = 1,41UII-2Unp-Iwyp.tp.

Tutaj rтp jest rezystancją transformatora po stronie uzwojenia wtórnego. Z wystarczającą do praktyki dokładnością można przyjąć rтp = (0,03...0,07)Uout/Iout, przy czym mniejsze współczynniki przyjmuje się dla transformatorów o większej mocy.

Po ustaleniu liczby zwojów należy znaleźć prądy w uzwojeniach. Prąd uzwojenia wtórnego Iii = Iind + Pout/UII. Prąd czynny uzwojenia pierwotnego (ze względu na prąd obciążenia) Iia = Ptr/UI. Ponadto w uzwojeniu pierwotnym płynie również reaktywny, „magnesujący” prąd, tworząc w rdzeniu strumień magnetyczny, prawie równy prądowi jałowemu transformatora. Jego wartość wyznacza indukcyjność L uzwojenia pierwotnego: Iip = Ui/2πfL

W praktyce prąd jałowy wyznacza się eksperymentalnie – dla prawidłowo zaprojektowanego transformatora średniej i dużej mocy wynosi on (0,1...0,3) IiA. Prąd bierny zależy od liczby zwojów na wolt i maleje wraz ze wzrostem n. Dla transformatorów małej mocy dopuszczalne są Iip = (0,5...0,7)IiA. Prądy czynne i bierne uzwojenia pierwotnego sumują się w kwadraturze, więc całkowity prąd uzwojenia pierwotnego wynosi Ii2 = Iiai2 + Iipi2.

Po określeniu prądów uzwojenia należy wyznaczyć średnicę drutu na podstawie gęstości prądu dopuszczalnej dla transformatorów wynoszącej 2...3 A/mm2. Obliczenia upraszcza wykres pokazany na ryc. 46 [2].

Możliwość umieszczenia uzwojeń w okienku ocenia się w następujący sposób: mierząc wysokość okienka (szerokość cewki), określa się liczbę zwojów jednej warstwy każdego uzwojenia, a następnie wymaganą liczbę warstw. Mnożąc liczbę warstw przez średnicę drutu i dodając grubość przekładek izolacyjnych, uzyskuje się grubość uzwojenia. Grubość wszystkich zwojów nie powinna być większa niż szerokość okna. Ponadto, ponieważ ręczne nawijanie ciasne jest niemożliwe, uzyskaną grubość uzwojeń należy zwiększyć o 1,2 ... 1,4 razy.

Podsumowując, przedstawiamy uproszczone obliczenia prostownika (ryc. 45). Dopuszczalny średni prąd przewodzenia diod w obwodzie mostkowym musi wynosić co najmniej 0,5 Iout, w praktyce wybiera się diody o dużym prądzie przewodzenia (ze względu na niezawodność). Dopuszczalne napięcie wsteczne nie powinno być mniejsze niż 0,71 Uii + 0,5 Uout, ale ponieważ na biegu jałowym Uout osiąga 1,41 Uii, zaleca się dobranie napięcia wstecznego diod nie mniejszego niż ta wartość, tj. Wartość amplitudy napięcia na uzwojenie wtórne. Warto również wziąć pod uwagę możliwe wahania napięcia sieciowego.

Amplituda wyprostowanego tętnienia napięcia w woltach można oszacować za pomocą uproszczonego wzoru:

Impuls = 5Iout/S.

Prąd wyjściowy jest zastępowany w amperach, pojemność kondensatora C1 jest w mikrofaradach.

Przy prądach obciążenia kilkudziesięciu miliamperów lub mniejszych dopuszczalne jest ograniczenie najprostsze urządzenie z diodą Zenera.

W przypadku dużych prądów obciążenia zalecamy zastosowanie nieco bardziej złożonego stabilizatora, którego obwód pokazano na ryc. 47.

Jak widać, tutaj wtórnik emitera zamontowany na tranzystorze VT1 jest dodawany do najprostszego stabilizatora opartego na elementach R1, VD1. Jeżeli w najprostszym stabilizatorze prąd obciążenia nie może być większy od prądu diody Zenera, to tutaj może przekroczyć prąd diody Zenera o współczynnik h21e, gdzie h21e jest statycznym współczynnikiem przenikania prądu bazy tranzystora w obwodzie o wspólnym emiter. Aby go zwiększyć, zamiast VT1 często stosuje się tranzystor kompozytowy. Napięcie wyjściowe stabilizatora jest o 0,6 V mniejsze niż napięcie stabilizacyjne VD1 (1,2 V dla tranzystora kompozytowego).

Zaleca się rozpoczęcie obliczeń zasilacza stabilizowanego od stabilizatora. W oparciu o wymagane napięcie i prąd obciążenia wybiera się tranzystor VT1 i diodę Zenera VD1. Prąd bazowy tranzystora będzie wynosić:

Ib \u21d Iout / hXNUMXe.

Będzie to prąd wyjściowy najprostszego stabilizatora opartego na elementach R1 i VD1. Następnie oceń minimalne napięcie na wyjściu prostownika Uout-Upulse - powinno ono być o 2...3 V większe od wymaganego napięcia na obciążeniu nawet przy minimalnym dopuszczalnym napięciu sieciowym. Następnie obliczenia przeprowadza się w opisany sposób. Bardziej zaawansowane obwody i obliczenia stabilizatorów podano w [3].

Pytania autotestu

1. Korzystając z informacji z poprzednich rozdziałów (odpowiedź impulsowa obwodu RC) wyprowadź powyższy wzór na amplitudę tętnienia na wyjściu nieregulowanego prostownika. W tym przypadku przyjmijmy, że czas rozładowania kondensatora do obciążenia prostownika wynosi 0,01 s (częstotliwość impulsów 100 Hz) i skorzystaj z przybliżenia et/RC - 1 - t/RC.

2. Po znalezieniu starego transformatora sieciowego (być może spalonego) rozbierz go i rozwiń, zapamiętując lub nawet zapisując jego działanie (przyda się to przy samodzielnym wykonywaniu transformatorów). Oszacuj liczbę zwojów uzwojeń i średnicę drutu. Oblicz ten transformator korzystając z opisanej metody i porównaj wyniki.

3. Oblicz w pełni regulowany zasilacz dla napięcia 13,5 V i prądu 1 A.

Odpowiedzi

Pokazano przebieg napięcia na wyjściu prostownika pełnookresowego bez kondensatora wygładzającego rys. Xnumx cienka linia. Widzimy, że napięcie pulsuje od zera do U_m z częstotliwością 100 Hz. Jeśli jest kondensator, jest on ładowany w szczytach wyprostowanego napięcia do wartości nieco mniejszej niż U_mi wyładowania w przerwach pomiędzy szczytami. Średnia wartość wyprostowanego napięcia jest oznaczona jako U_O. amplituda pulsacji - U_puls.

Podczas rozładowywania kondensatora napięcie na nim zmienia się zgodnie z prawem określonym w warunku od wartości U_O + ty_puls do wartości U_O - U_puls

Dlatego można pisać

U_O - U_puls =(U_O + ty_puls)e^{-t / RC}-(U_O + ty_puls).(1 - t/RC),

gdzie t = 0,01 s; R - rezystancja obciążenia prostownika; C jest pojemnością kondensatora wygładzającego.

Wsporniki otwierające, skrócenie U_O i zaniedbując człon U_pulst/RC ze względu na jego małość (amplituda pulsacji jest mniejsza niż U_O) otrzymujemy 2U_puls =U_Ot/RC.

Zauważ teraz, że U_O/R jest równy prądowi obciążenia I, a podstawnik t: U_puls = 5 10^-3l/C,

gdzie wszystkie wielkości należy zastąpić jednostkami podstawowymi - woltami, amperami i faradami. Jeśli weźmiemy prąd w miliamperach i pojemność w mikrofaradach, otrzymamy powyższy wzór na napięcie tętnienia w woltach:

U_puls= 5 l/C.

literatura

1. Polyakov V. Zmniejszanie pola upływu transformatora. - Radio, 1983, nr 7, s. 28-29. XNUMX, XNUMX.
2. Malinin R.M. Zasilanie urządzeń radiowych z sieci. - M.: Energia, 1970.
3. Moskvin A. Tranzystorowe stabilizatory napięcia z zabezpieczeniem przed przeciążeniem. - Radio, 2003, nr 2, s. 26. 28-XNUMX.

Autor: V.Polyakov

Zobacz inne artykuły Sekcja Początkujący amator radiowy.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że ​​mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Taczka z nogami 21.10.2002 Jak wiecie, wielki francuski matematyk Blaise Pascal wynalazł zwykłą taczkę z jednym kołem. Ale amerykański inżynier, specjalista od robotów, Homayun Kazeruni, oferuje taczkę z dwiema nogami. Nogi napędzane są silnikiem benzynowym z kosiarki, człowiek może jedynie podtrzymywać uchwyty i kierować ruchem. Taczka może szybko poruszać się po trudnym terenie i po schodach, niosąc ładunek do 45 kilogramów. Prototyp kosztował 10 XNUMX dolarów, ale Kazeruni obiecuje, że próbka do masowej produkcji, która powinna być gotowa za około rok, będzie kosztować mniej. Zakłada się, że taka taczka przyda się np. ratownikom pracującym przy ruinach domów po trzęsieniu ziemi.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Sztuczny liść wychwytujący dwutlenek węgla

▪ WD My Book AV-TV

▪ Próżniowe dyski twarde

▪ Inteligentny pedał rowerowy

▪ Bezprzewodowe sterowanie dowolnymi urządzeniami zasilanymi bateryjnie

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Połączenia i symulatory audio. Wybór artykułu

▪ artykuł Historia państwa i prawa obcych państw. Kołyska

▪ artykuł Czym jest zodiak? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Tankowiec sprzętu tekstylnego. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Mikroprocesorowy przełącznik telefoniczny 1x5. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Pieniądze się nie palą. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024