Основы радиоэлектроники

1. Расчет схемы управляемого выпрямителя   1.1 Выбор схемы и расчет основных параметров выпрямителя

Рис.1.1 — Двенадцатипульсный составной управляемый выпрямитель с параллельным включением

,

где выпрямленное напряжение на нагрузке при нормальном напряжении сети;

 выпрямленное напряжение при повышенном напряжении сети.

Из прил.2 определяем:

— максимальное обратное напряжение на тиристорах;

— среднее значение тока тиристора.

Определяем активное сопротивление фазы трансформатора:

,

где

Определяем индуктивность рассеяния обмоток трансформатора:

,

где .

Определяем напряжение холостого хода с учетом сопротивления фазы трансформатора  и падения напряжения на дросселе :

где — число пульсаций в кривой выпрямленного напряжения за период сети.

— падение напряжения на тиристорах;

— падение напряжения на дросселях;

.

Напряжение на вторичных обмотках трансформатора

.

коэффициент трансформации для обмоток "треугольник-звезда"  тогда действительный ток первичной обмотки трансформатора

Определяем угол коммутации:

.

Определяем минимально допустимую индуктивность дросселя фильтра:

.

.

КПД выпрямителя:

1.2 Основные параметры выпрямителя в управляемом режиме

Определяем максимальный и минимальный углы регулирования:

Минимальный и максимальный углы проводимости тиристоров:

Минимальное напряжение на нагрузке

Ток в тиристоре

Максимальное обратное напряжение

1.3 Выбор элементов управляемого выпрямителя

Тиристоры выбираем по : тиристор Т222-20-12 и типовой охладитель М-6А.

 
1.4 Расчет регулировочной характеристики управляемого выпрямителя

Общая расчетная формула для всего семейства нагрузочных характеристик:

Рис.1.2 — Регулировочная характеристика выпрямителя

  1.5 Выбор защиты тиристоров от перегрузок по току и напряжению

Ток плавкой вставки:

Выбираем плавкую вставку ПНБ-5-380/100.

Для ослабления перенапряжений используем -цепочки, которые включаются параллельно тиристору. Конденсатор ограничивает перенапряжения, а резистор — ток разряда этого кондесатора при отпирании и предотвращает колебания в последовательном контуре

Величина напряжения на конденсаторе ток разряда контура

По справочнику выбираем конденсаторы C2 — КСЛ-310 пкФ, резисторы R2 — ПЭВ-100-620±10%.

Рис.1.3 — Схема управляемого выпрямителя с защитой

2. Проектирование СИФУ 2.1 Расчет параметров пусковых импульсов

2.2 Расчет цепи управления тиристорами

Для тиристоров Т222-20-12 определяем токи и напряжения управления:

Цепи управления тиристорами питаются от импульсного усилителя через оптрон и ограничивающие сопротивление и шунтирующий диод:

Рис.2.1 — Цепь управления тиристором

По значению  выбираем оптрон ТО125-12,5 с параметрами:

Определяем параметры элементов, входящих в цепь управления:

По току  выбираем шунтирующий диод типа КД202А.

По значениям  и  выбираем резистор типа ПЭВ-20-15.

  2.3 Расчет цепи импульсного усилителя

Рис.2.2 — Импульсный усилитель

Импульсный усилитель работает в режиме переключения. Его расчет проводим графоаналитическим способом.

Допустимое напряжение на коллекторе транзистора VT8 должно удовлетворять условию:

Коэффициент трансформации трансформатора TV4 найдем как

Откуда

Импульсная мощность коллекторной цепи транзистора VT8  По полученным значениям  выбираем транзистор VT8 типа КТ203А с

Рис.2.3 — Входные и выходные характеристики транзистора КТ203А

Сопротивление нагрузки цепи управления тиристором:

Сопротивление цепи коллектора VT8

Из уравнения динамического режима  получим:

— ток короткого замыкания по постоянному току.

После чего строим линию нагрузки по переменному току, откуда находим

Сопротивление переменному току

Из графических построений находим:

Коэффициент усиления каскада

Определим параметры импульсного трансформатора на ферритовом кольце  из феррита марки 1500НМ.

Параметры ферритового кольца:

начальная магнитная проницаемость:

средняя длина магнитных линий:

площадь поперечного сечения:

индуктивность намагничивания сердечника трансформатора:

Количество витков первичной обмотки

 — количество витков вторичной обмотки.

Шунтирующий диод VD2 выбираем по току  — КД102Б.

Транзистор VT7 выбираем как КТ203А.

  2.4 Расчет элементов триггера Шмидта

Рис.2.4 — Триггер Шмидта

Примем  тогда амплитуда выходных импульсов  Период следования импульсов запуска  Минимальная длительность запускающих импульсов  Максимальная длительность выходного импульса порогового устройства

Выбираем транзисторы VT4 и VT5 из условия  которому удовлетворяют транзисторы типа КТ104А с параметрами:

Ток насыщения

Резистор  мощность рассеяния на резисторе R16

Резистор  мощность рассеяния на резисторе R14

Резистор  мощность рассеяния на резисторе R17

Емкость ускоряющего конденсатора:

Величину резистора R15 определим из соотношения:

мощность рассеяния на резисторе R15

Величину резистора R15’ определим из соотношения:

Резистор R13:

Резистор R12:

Примем R13=27(кОм) и R12=13(кОм).

Величину разделительного конденсатора C3 определим из условия

 
2.5 Расчет дифференцирующей цепи

амплитуда входных импульсов

паразитная емкость генератора импульсов

Внутреннее сопротивление генератора импульсов:

Емкость дифференцирующей цепи выбирается из условия

Тогда сопротивление дифференцирующей цепи определится как:

Амплитуда выходных импульсов с дифференцирующей цепочки:

Импульсный диод VD1 выбираем по типа Д103.

 
2.6 Расчет элементов генератора пилообразного напряжения

Рис.2.5 — Генератор пилообразного напряжения

длительность прямого хода

период повторения

коэффициент нелинейности

Задавшись  находим величину пилообразного напряжения

Выбираем транзисторы VT2 и VT3 типа МП115 с параметрами:

Ток коллектора транзистора VT3 определим по заданному коэффициенту нелинейности:

Примем  при этом

Конденсатор

Находим величину сопротивления R9 в цепи эмиттера VT3:

Принимаем

Принимаем

Принимаем

Приняв, что  найдем R10 и R11: выберем ток делителя

 тогда

2.7 Расчет элементов блока синхронизации

Расчет блока синхронизации производим с учетом следующих данных:

Ток эмиттера

Тогда сопротивление

Рассчитываем элементы цепи базы транзистора VT2:

Коэффициент трансформации трансформатора