Потужність, яка знімається з двох вторинних обмоток трансформатора

1. Потужність, яка знімається з двох вторинних обмоток трансформатора

 

Р_ІІ=Р_вих1+Р_вих2 =20+50=70Вт.

2. Прийняв ККД трансформатора η_тр=0,85, отримаємо потужність, яка споживається від електромережі [7]:

Р_ІІ^’==82,4Вт.

3. Площа поперечного перерізу осердя:

Q₀=1,1=10см².

Коефіцієнт перед радикалом взятий 1,1 з врахуванням того, що використовується трансформаторна сталь середньої якості.

Вибираємо для зборки осердя стрічковий кільцевий магнітопровід типу ОЛ.

Для площі Q₀=10см² підходить кільце ОЛ40/64-40, для якого

 

Q₀^’=11 см²

Як бачимо 11см²>10см², відповідно магнітопровід вибраний правильно.

4. Число витків на один вольт

N₁=6.

5. Число витків первинної обмотки:

n₁=N₁∙U₁=6∙220=1320.

6. Число витків вторинних обмоток:

n₂^’= 1.25∙N₁∙U_H=1,25·6·10=75, n₂^’’=1.25∙N₁∙U_H=1,25∙6∙50=375.

7. Струм, який протікає по первинній обмотці:

І_І=0,37А.

8. Діаметр проводу первинної обмотки:

d₁=0,8∙=0,5мм.

 

9. Діаметри проводів вторинних обмоток:

 

d₂’=0.8 =0,8мм, d₂’’ = 0.8 =1,1мм

10. Перевіряємо можливість розміщення розрахованих обмоток у вікні осердя. Із таб.20 [7] знаходимо число витків, що припадає на 1см² рядової обмотки діаметром 0,5мм (первинна обмотка). Якщо провід з емалевою ізоляцією марки ПЕ, то це число рівне 308. При загальному числі витків 1320 площа, яку займе первинна обмотка:

1320: 308= 4,3см².

Площа, яка зайнята вторинними обмотками: для проводу 0,8 з емалевою ізоляцією марки ПЕ, число витків, що припадає на 1см² відповідно до таб.20 [7] 128, для проводу 1,1см² з емалевою ізоляцією марки ПЕ, число витків, що припадає на 1см² відповідно до таб.20 [7] 69.

Тоді

75: 128=0,6см².

375: 69=5,4см²

Загальна площа всіх обмоток:

4,3+0,6+5,4=10,3см²

Приймаючи коефіцієнт заповнення 0,7, отримаємо загальну площу реальних обмоток:

Q_обм==14,7см².

Приймаємо осердя кільцеве типу ОЛ.

Площа вікна у вибраного осердя:

 

Q_в==15см².

Очевидно, що розраховані обмотки розмістяться у вікні вибраного осердя.

Розрахунок трьох випрямлячів.

Випрямляч складається з трансформатора Тр₁, який змінює напругу в розгляненій схемі з ~220В 50Гц до 22В 50Гц; вентилів, які випрямляють змінну напругу і згладжуючого фільтра. Вентиль являє собою нелінійний елемент, опір якого в прямому напрямку у сотні-тисяч разів менше, ніж у зворотному. В якості вентилів будемо використовувати напівпровідникові діоди.

Основні параметри випрямлячів - напруга та частота живлячої мережі та їх відхилення від номінальних, повна потужність, яка споживається від живлячої мережі при номінальному навантаженні, номінальний струм навантаження та його можливі відхилення від номінального, номінальна вхідна напруга, коефіцієнт пульсації вихідної напруги.

Коефіцієнт пульсації вихідної напруги Кп₀, %, являє собою відношення подвійної амплітуди пульсацій 2U_m до номінальної вхідної напруги U₀:

Кп₀=.

Подвійна амплітуда пульсацій вимірюється як сума позитивної та від’ємної напівхвилі змінної складової вихідної напруги.

З трьох схем, які частіше всього використовуються у випрямлячах для пісилюючо-перетворюючих пристроїв приладів: однонапівперіодна (однофазна), двонапівперіодна (двофазна) та однофазна мостова схема вибираємо останню, яка характеризується хорошим використанням потужності трансформатора. Зворотна напруга на вентилях при такій схемі у два рази менша, ніж при одно - і двонапівперіодній схемах випрямлення. Напруга на вторинній обмотці трансформатора при мостовій схемі приблизно у два рази менша, ніж при двонапівперіодній із середнім виводом обмотки, частота пульсацій така ж, тобто у два рази більша частоти живлячої мережі 50×2=100Гц (мал.2.4.2).

Рис.2.4.2.

Однофазна мостова схема (рис.2.4.2) містить трансформатор Тр та чотири вентилі, зібрані за схемою моста. Живляча напруга вторинної обмотки трансформатора включена в одну з діагоналей моста, а в іншу включений опір навантаження. Додатнім полюсом навантаження являється загальна точка з’єднання катодів вентилів, від’ємним - точка з’єднання анодів.

Форма кривої напруги вторинної обмотки трансформатора показана на рис.2.4.3.

Рис.2.4.3 Лінійні діаграми мостового випрямляча.

При додатній напівхвилі синусоїди напруги U₂ струм протікає через вентиль В₁, опір навантаження R_н і вентиль В₃ у напрямку, показаному суцільними стрілками. Вентилі В₂ і В₄ у цей момент струм не пропускають і знаходяться під зворотною напругою, тобто вони закриті. У другий напівперіод, коли потенціал верхнього кінця обмотки стає від’ємним, а потенціал нижнього - додатнім, струм протікає через вентиль В₂, опір навантаження R_н і вентиль В₄ у напрямку вказаному пунктирними стрілками.

Вентилі В₁ і В₃ у цей напівперіод струму не пропускають. З діаграми бачимо і на схемі (рис.2.4.2), що напрям струмів, які протікають крізь навантаження протягом обох напівперіодів, співпадають.

Струм вторинної обмотки трансформатора протікає протягом усього періоду, причому напрям його змінюється кожний напівперіод (рис.2.4.3 І₂₁, І₂₂). Відповідно, у вторинній обмотці протікає змінний синусоїдний струм (при активному навантаженні), забезпечуючи хороше використання трансформатора в схемі.

Співвідношення між параметрами навантаження і вентиля наступні:

1. Фазова ЕРС у вторинній обмотці трансформатора:

 

U₂==11,1B.

2. Максимальне значення зворотної напруги:

U_{звор. макс}=1,57∙U_н=1,57∙10=15,7В.

3. Середнє значення струму через вентиль:

І_а=0,5∙І_н=0,5∙1=0,5А.

4. Максимальне значення струму через вентиль:

І_{а макс}=1,57∙І_н=1,57∙1=1,57А.

5. Значення струму, який протікає у вторинній обмотці трансформатора:

І₂=1,11∙І_н=1,11∙1=1,11А.

6. Значення струму, який протікає в первинній обмотці трансформатора:

І₁==0,06А,

де К_Т=20.

7. По розрахованим параметрам згідно табл. IV-4 [5] вибираємо для мостової схеми кремнієві діоди типу КД202Д з наступними параметрами:

найбільше значення зворотної напруги U_{звор. макс}=200В;

середнє значення випрямленого струму без радіатора 1,0А;

падіння напруги в прямому напрямку при максимальному значенні випрямленого струму 1В.

Для другого випрямляча розрахунок аналогічний. Вибираємо діоди типу КД202Д.

Розрахунок згладжуючих фільтрів.

Так як після фільтру стоїть стабілізатор і струм на виході фільтра часто не перевищує 30мА, то приймаємо коефіцієнт пульсації на виході фільтрів К_{п. доп}=0,01=1%, а вид фільтру (рис.2.4.4).

Рис.2.4.4.

Параметри фільтру визначаємо із співвідношення:

 

RC=1,5∙10⁵q/мf,

де q - коефіцієнт згладжування

q=,

де К_по і К_п1 - коефіцієнти пульсацій на вході і виході фільтра відповідно.

q=.

У противному випадку можуть виникнути резонансні явища.

м - число фаз випрямляча, м=1.

f - частота живлячої мережі, f=50Гц.

Задаючи R_ф1=6,2кОм, отримаємо С_ф1:

С_ф1==940мкФ.

Для другого фільтра

R_ф2=6,2кОм.

С_ф2==940мкФ.

Приймаємо для С_ф два конденсатори електролітичних по 470мкФ і включаємо їх паралельно.

Вибір стабілізаторів напруги.

Основним параметром стабілізаторів напруги являється коефіцієнт стабілізації напруги - величина, яка показує у скільки разів відносна зміна напруги на вході менше, ніж на вході:

К_ст=.

Для навантаження, яке не перевищує 50мА і коефіцієнті стабілізації К_ст=30 вибираємо схему транзисторного стабілізатора напруги (рис.2.4.5).

Рис.2.4.5.

Схема транзисторного компенсаційного стабілізатора напруги (ТКСН) являє собою стабілізатор з послідовно включеним складовим регулюючим елементом VТ₁ і VТ₂ (КТ817В, КТ608А) і одно каскадним підсилювачем постійного струму VТ₃ (КТ373Г) і джерелом опорної напруги у вигляді двох кремнієвих стабілітронів VД₁ і VД₂ (Д814Г, Д814В), включених в ланцюг емітера транзистора - підсилювача постійного струму.

Транзистор VТ₃, стабілітрони VД₁ і Стабілізатор повинен підтримувати постійною (з заданою точністю) напругу U_вих на навантаженні незалежно від зміні U_вх і R_н.

Це здійснюється за рахунок використання від’ємного зворотного зв’язку, вплив якого так змінює опір нижнього плеча подільника R₃-R₄, що напруга на верхньому плечі залишається постійною.

В схемі ТКСН послідовно з навантаженням включений складовий регулюючий транзистор VТ₁ VТ₂, за допомогою якого регулюється U_вих або і_н; схеми порівняння, де проходить порівняння U_вих з U_оп і підсилювача постійного струму (ППС - VТ₃), з виходу якого підсилена різниця U_вих і U_оп подається на регулюючий в такій фазі, яка перешкоджає зміні U_вих або і_н.

В якості джерела опорної напруги U_оп використовується кремнієвий стабілітрон (КС). Тип і кількість КС вибираємо відповідно до вихідної напруги на навантаженні і струму навантаження.

Розрахуємо граничний коефіцієнт стабілізації стабілізатора (рис.2.4.5), якщо відомо:

U_вих=40В, І_н=2А, І_{н мін}=1мА, К_ст≥30.

Δ₁=10% - допустиме відносне зменшення вхідної напруги порівняно з номінальною;

Δ₂=10% - допустиме відносне збільшення вхідної напруги.

R_вих=1,1k.

Вибираємо КС типу КС512А для яких U_ст=12В, І_{ст. мін}=1мА, І_{ст. макс}=67мА, r_ст=25Ом [5], і вичислюємо

 

К_{ст. пр}==72.

К_{ст. пр}>К_{ст. задан}, тобто 72>30, відповідно схема стабілізатора вибрана правильно.

2.5 Особливості підготовки і роботи приладу

ПІДГОТОВКА АПАРАТА ДО РОБОТИ

1. Протріть зовнішні поверхні генератора, тримача, перетворювача і хвилеводу тампоном, змоченим 1% -ним розчином хлораміну або 3% -ним розчином перекису водню.

Встановіть генератор на відстані до 1,5 м від штепсельної розетки і не далі 1 м від місця роботи.

2. Встановіть кнопку МЕРЕЖА у віджате положення.

3. Підключіть до роз’єму ВИХІД генератора відповідний перетворювач на 22 або 44 кГц.

4. Приєднайте за допомогою різьбового з’єднання до концентратора перетворювача необхідний для лікування хвилевід.

5. Натисніть кнопку перемикача ХВИЛЕВІД, що відповідає цифрі, що слідує після 22 або 44 приєднаного хвилеводу,

6. Натисніть кнопку "2" або "5'' перемикача АМПЛІТУДА.

7. Підключіть мережний кабель до мережі 50 Гц 220 В. Заземлення відбувається одночасно з підключенням мережного кабелю до розетки з контактом, що заземлює.

8. Підготуйте судину ємністю 500 мл і налийте в нього води 500 мл.

9. Натисніть кнопку МЕРЕЖА, при цьому загоряються цифрові табло ЧАСТОТА, ХВИЛЕВІД, МКМ, ЧАС.

Переконайтеся в правильності інформації на цифровому табло у відповідності натиснутим кнопкам перемикачів ХВИЛЕВІД, АМПЛІТУДА, на інших цифрових табло повинна бути нульова інформація.

10. Натисніть кнопку УСТАН. перемикача ЧАС і установіть на цифровому табло час у хвилинах і секундах.

11. Опустіть на 1-2см у воду робочий кінець хвилеводу.

12. Натисніть кнопку ПРОЦЕДУРА, при цьому в момент експозиції повинний вироблятися зворотний відлік часу процедури, у цей же час спостерігається коливання води, а на цифровому табло ЧАСТОТА повинна бути індикація частоти (22 2) кГц або (44 4) кГц.

13. Виключите кнопку ПРОЦЕДУРА.

14. Після виконання операцій апарат готовий до роботи.

ПОРЯДОК РОБОТИ

1. Натисніть кнопку СКИДАННЯ перемикача ЧАС і переконаєтеся в нульових показаннях на цифровому табло.

2. Натисніть кнопку хвилинах і секундах.

3. Зробіть предстерилізаційне очищення хвилеводу і простерилізуйте його сухим нагріванням до 180°С.

4. Піднесіть до хворого органа пацієнта хвилевід, після чого закріпіть випромінювач у тримачу і натисніть кнопку ПРОЦЕДУРА.

Після закінчення заданого часу генератор автоматично виключається і включається звуковий сигналізатор.

Для передчасного закінчення процедури або вимикання сигналізатора необхідно виключити кнопку ПРОЦЕДУРА.