Rozwiązania problemów z projektowaniem regulowanego zasilacza prądu stałego
Projekt zasilacza stabilizowanego DC
Projekt trójfazowego transformatora prostowniczego obejmuje: tryb połączenia uzwojenia pierwotnego i wtórnego, obliczenie napięcia strony wtórnej, obliczenie prądu strony pierwotnej i wtórnej, obliczenie i określenie pojemności oraz wybór formy strukturalnej. Wśród nich sposób połączenia uzwojenia pierwotnego i wtórnego oraz określenie napięcia po stronie wtórnej to treść naszej kluczowej analizy. W tym artykule szczegółowo przedstawiono projekt trzech zasilaczy prądu stałego sterownika silnika krokowego.
Wyznaczanie napięcia po stronie wtórnej
Napięcie wtórne jest związane nie tylko z napięciem obciążenia (tj. projektowanym napięciem zasilacza regulowanego prądem stałym) i obwodem prostownika, ale także z urządzeniem stabilizującym napięcie. W przypadku obwodu prostownika mostkowego o wysokich wymaganiach należy użyć filtra kondensatora do stabilizacji napięcia i ustabilizować napięcie za pomocą stabilizatora napięcia. Dla osób o niskich wymaganiach nie można stabilizować napięcia ani stosować kondensatorów do stabilizacji napięcia. Jak pokazano na rysunku 1, napęd niskonapięciowy plus 7 V jest używany głównie do blokowania fazy. Jego prąd jest mały, a napięcie niskie. Rodzaj zasilania i wysoka częstotliwość, duży prąd i szybkość zmiany prądu spowodują wysokie przepięcie, dlatego należy zastosować kondensatory elektrolityczne do stabilizacji napięcia i rezystory w celu ograniczenia prądu; plus 12V służy do zasilania komputerów i układów scalonych, małym prądem i niskim napięciem. Wymagane jest jednak stabilne napięcie i mały współczynnik tętnienia, dlatego do stabilizacji napięcia w dwóch stopniach stosuje się kondensatory i trójzaciskowe regulatory. W przypadku różnych metod stabilizacji napięcia napięcie wtórne ma różne metody określania. Teoretycznie wzory obliczeniowe trzech napięć są takie same, czyli U2=Ud/2,34 lub UL=Ud/1,35, a obliczone trzy napięcia wtórne to: 5,2 V, 81,5 V i 8,9 V, ale wyniki takich obliczeń nie sprawdzają się w praktyce. Dlatego niektóre wielkości muszą być określone za pomocą inżynierskich wzorów szacunkowych. Na przykład trójfazowy nieodwracalny system rektyfikacyjny na ogół wykorzystuje wzór UL=({{20}},9 ~1,{{30}}) · oszacowanie Ud , jeśli strona DC jest filtrowana przez kondensator elektrolityczny, to średnia wartość napięcia wyjściowego wzrośnie, co ogólnie szacuje się wzorem UL=Ud/2½; jeśli strona DC jest stabilizowana przez kondensator i trójzaciskowy regulator napięcia, w celu zwiększenia stabilności zakres napięć, Ud generalnie należy zwiększyć o 3 ~ 6V, a następnie oszacować ze wzoru UL=({ {42}},9 ~ 1,0) · Ud. Wyznaczone w ten sposób trzy napięcia wtórne to: UL7=0,9×7=6,3V, UL110=110/2½=78V, UL12=16×0,{ {43}}.4V.
1. Wtórny przykład obliczania prądu i wyznaczania pojemności
Prąd wtórny należy określić w zależności od wielkości prądu obciążenia i obwodu prostownika. Na rysunku 1 zastosowano trójfazowy obwód prostownika mostkowego, a wartości skuteczne trzech prądów wtórnych uzyskuje się za pomocą wzoru I2=(2/3)½Id: 3,26 A, 6,5 A, 1,63 A , otrzymujesz 3 wtórne napięcia i prądy. Zgodnie z zasadą, że moc pierwotna i wtórna transformatora są w przybliżeniu równe, można uzyskać prąd pierwotny I1=1,45A, moc transformatora wynosi S=953VA, a model transformatora jest dobierany zgodnie z 1,5kVA.
1. Określenie trybu połączenia uzwojenia wtórnego
Uzwojenia transformatora trójfazowego można łączyć w zależności od potrzeb w gwiazdę lub trójkąt. Trójfazowe obwody prostownicze są zwykle używane do prostowania dużej mocy (to znaczy, że moc obciążenia przekracza 4kW), a transformatory są zwykle połączone w dwa typy: Y/Δ i Δ/Y. Połączenie Δ/Y może sprawić, że prąd linii energetycznej będzie miał dwa stopnie, co jest bliższe fali sinusoidalnej, a wpływ harmonicznych jest mały, a sterowany obwód prostowania jest używany bardziej; połączenie Y/Δ może zapewnić jednofazowe zasilanie prądem zmiennym, zmniejszając prąd uzwojenia wtórnego, jest zwykle stosowany w obwodach prostownika diodowego dużej mocy; w przypadku transformatorów trójfazowych małej mocy jest czasami podłączany w typ Y/Y, chociaż ta metoda połączenia wprowadza harmoniczne do sieci energetycznej. Ale w końcu jego moc jest niewielka, a wpływ niewielki. Krótko mówiąc, przy wyborze należy nie tylko wziąć pod uwagę wpływ na sieć energetyczną, ale także zminimalizować prąd uzwojenia i zmniejszyć poziom izolacji uzwojenia. Na rysunku 1 prądy 7 V i 12 V są stosunkowo małe, napięcie jest niskie i wybrano metodę połączenia w gwiazdę; prąd 110 V jest duży, a napięcie nie jest zbyt wysokie, wybrano metodę połączenia w kształcie litery Δ, która może znacznie zmniejszyć prąd w uzwojeniu, zmniejszyć średnicę drutu uzwojenia i wydłużyć długość uzwojenia. Żywotność; chociaż napięcie sieciowe uzwojenia pierwotnego jest wysokie (380 V), moc transformatora wynosi tylko 2 kW, a prąd pierwotny wynosi 1,45 A, więc metoda połączenia w gwiazdę może zmniejszyć napięcie uzwojenia i izolację uzwojenia.
Projekt obwodu prostownika
Trójfazowy obwód prostownika zwykle ma trójfazowy obwód prostownika półfalowego i trójfazowy obwód prostownika mostkowego. Ponieważ średnie napięcie wyjściowe trójfazowego obwodu prostownika mostkowego jest wysokie, tętnienie napięcia jest małe, a współczynnik jakości wysoki, często stosuje się obwód prostownika mostkowego. Wybór typu diody na ramieniu mostka zależy głównie od jej napięcia znamionowego i prądu znamionowego, a prąd znamionowy i napięcie są określane przez średni prąd i napięcie obciążenia. Formuła obliczeniowa to: ID=(1/3)½·Id, ID( AV)=ID / 1,57, UDn=(1 ~ 2) 2½·U2, model prostownika można określić, sprawdzając instrukcję diody za pomocą ID (AV) i UDn.
Projektowanie układu filtrującego i stabilizującego napięcie
1), wybór obwodu filtra i urządzenia
Obwód filtra prostownika zwykle zawiera obwody filtrów, takie jak kondensatory, cewki indukcyjne i RC. Filtracja indukcyjna jest realizowana poprzez wykorzystanie indukcyjności do generowania siły przeciwelektromotorycznej do pulsującego prądu i utrudniania zmiany prądu. Im większa indukcyjność, tym lepszy efekt filtrowania. Jest zwykle stosowany w terenie, w którym prąd obciążenia jest duży, a wymagania dotyczące filtrowania nie są wysokie. Obwód filtra RC jest obwodem filtra używanym przez podłączenie rezystorów i kondensatorów. Ponieważ rezystor zmniejszy część napięcia stałego, napięcie wyjściowe prądu stałego spadnie, więc nadaje się tylko do obwodów o małym natężeniu prądu. Filtrowanie kondensatora polega na wykorzystaniu efektu ładowania i rozładowania kondensatora, aby wyprostowane napięcie wyjściowe było stabilne, a amplituda napięcia wzrasta, efekt filtrowania jest dobry i nadaje się do różnych obwodów prostowniczych. Dobór kondensatora filtrującego polega głównie na określeniu rodzaju, pojemności i wartości napięcia wytrzymywanego. Powszechnie stosowane kondensatory z filtrem prostownika obejmują aluminiowe kondensatory elektrolityczne, tantalowe kondensatory elektrolityczne, poliestrowe i monolityczne. Aluminiowe kondensatory elektrolityczne mają duży prąd upływu, niskie napięcie wytrzymywane i temperaturę roboczą (do plus 70 stopni), ale dużą pojemność; tantalowe kondensatory elektrolityczne mają mały prąd upływu, wyższe napięcie wytrzymywane i temperaturę roboczą niż aluminiowe kondensatory elektrolityczne i są zwykle stosowane w miejscach o wyższych wymaganiach; kondensatory poliestrowe mają dużą rezystancję izolacji, niskie straty, niską temperaturę pracy (do plus 55 stopni), małą pojemność, ale wysokie napięcie wytrzymywane; monolityczne kondensatory mogą mieć małe rozmiary i wysokie napięcie wytrzymywane. Wydajność i wydajność cieplna są stosunkowo stabilne, ale pojemność jest niewielka. Ogólnie rzecz biorąc, gdy wyprostowany prąd wyjściowy jest duży, należy zastosować kondensatory elektrolityczne do filtrowania i stabilizacji napięcia; jeśli prąd wyjściowy jest mały, do filtrowania można zastosować zwykłe kondensatory lub kondensatory elektrolityczne. Jeśli napięcie wyjściowe DC ma wymagania dotyczące współczynnika tętnienia lub w celu uniknięcia szumów o wysokiej częstotliwości, użyj kondensatorów elektrolitycznych Lepiej jest stosować równolegle z kondensatorami niepolarnymi o małej pojemności: kondensatory o małej pojemności mogą odfiltrować harmoniczne wyższego rzędu w pulsującym prądzie stałym, a kondensatory elektrolityczne mogą odfiltrować komponenty o niskiej częstotliwości o dużej wartości, a zakres stabilizacji napięcia jest szeroki, a efekt jest dobry. Układ prostowania i filtrowania nie wymaga zbyt dużej pojemności i wytrzymałości napięciowej kondensatora. Zasadniczo pojemność kondensatora jest szacowana na podstawie prądu wyjściowego. Jeśli prąd wyjściowy jest duży, pojemność będzie duża; jeśli prąd jest mały, pojemność będzie mała. Jeśli jednak pojemność jest zbyt duża, wartość napięcia wyjściowego zostanie zmniejszona, a jeśli jest zbyt mała, tętnienia napięcia będą duże i niestabilne. Skorzystaj z Tabeli 1, aby określić pojemność. Wartość napięcia wytrzymywanego jest na ogół 1,5 do 2 razy większa od napięcia roboczego podłączonego obwodu.
2), obwód regulatora napięcia i wybór urządzenia
Istnieją dwa rodzaje obwodów stabilizujących napięcie: dyskretny obwód stabilizujący napięcie składowe i zintegrowany obwód stabilizujący napięcie, wśród których zintegrowany obwód stabilizujący napięcie jest używany głównie do obwodu prostowania o niskim napięciu i małym prądzie. . Wybierając, musisz najpierw określić serię, czy jest to zasilacz dodatni, czy ujemny, czy jest regulowany, czy stały, a następnie wybierz konkretny model zgodnie z jego napięciem znamionowym i prądem znamionowym; w tym samym czasie, gdy stabilizator napięcia jest podłączony do obwodu prostownika, niektóre elementy ochronne, takie jak podłączenie diody na zacisku I/O, aby zapobiec zwarciu na zacisku wejściowym, podłączenie małego kondensatora między zaciskiem wejściowym a ziemi, może ograniczyć amplitudę napięcia wejściowego itp.
Projekt zasilacza prądu stałego jest stosunkowo prosty w teorii, ale w konkretnym projekcie inżynierskim potrzebne są dalsze analizy, badania, praktyka i podsumowanie.
