Описание компьютерной модели

2.1 Описание компьютерной модели

На рис. 6 изображена модель схемы управления током обмотки возбуждения. Вместо ШИМ контроллера DA2 установлен генератор импульсов V2, который создаёт периодические сигналы на открытие вспомогательного транзистора Q1, вследствие чего открывается силовой транзистор M1, замыкающий вывод обмотки возбуждения L1 на «массу». R3 – имитация сопротивления обмотки возбуждения. V1 – это источник постоянного напряжения 14 В, питающий обмотку возбуждения.

Рис. 6. Модель схемы управления током возбуждения.

Исходя из того, что в обмотка возбуждения имеет индуктивность L=66,2 мГн и активное сопротивление R=1,3 Ом, то постоянная времени переходного процесса Т=L/R=66,2/1,3=50,92 мсек. По правилам ТОЭ переходной процесс считается установившимся, если с момента его начала проходит (5 – 6)Т . В связи с этим убеждением, примерное время окончания переходного процесса 306 мсек, поэтому диаграммы будем строить на отрезке времени от 0 до 0,4 сек. Рассматривать будем 4 главных состояния:

– Частота импульсов ШИМ f=25 Гц, скважность Q=0,25, рис. 7;

– Частота импульсов ШИМ f=25 Гц, скважность Q=1, рис.8;

– Частота импульсов ШИМ f=10 кГц, скважность Q=0,25, рис.9 (а, б);

– Частота импульсов ШИМ f=10 кГц, скважность Q=1, рис. 10 (а, б).

На рис. 7 – 10 изображены следующие осциллограммы сверху – вниз:

– Напряжение генератора импульсов;

– Ток эмиттера вспомогательного транзистора Q1;

– Напряжение исток – сток силового транзистора М1;

– Мгновенное и среднее значение тока в обмотке возбуждения.

Рис.7

Рис. 8

Рис. 9а

Рис. 9б

Рис.10а

Рис. 10б

2.2 Выбор элементной базы

2.2.1 Выбор вспомогательного транзистора Q1

Для выбора биполярного транзистора необходимо знать его токи протекающие через базу – эмиттер и коллектор – эмиттер, а также выделяемую мощность потерь и предельное напряжение. Рассматривать будем 3 осциллограммы предельных режимов:

– Частота генератора импульсов f=25 Гц, скважность Q=0,25, рис. 11;

– Частота генератора импульсов f=10 кГц, скважность Q=1, рис. 12;

– Частота генератора импульсов f=10 кГц, скважность Q=0,5, рис. 13.

На рис. 11 – 12 изображены следующие осциллограммы сверху – вниз:

– Ток базы вспомогательного транзистора Q1;

– Ток коллектора вспомогательного транзистора Q1;

– Напряжение коллектор - эмиттер вспомогательного транзистора Q1;

– Среднее значение выделяющейся мощности.

Рис.11

Рис. 12

Рис. 13

Из полученных характеристик подбираем вспомогательный транзистор КТ301Ж. Диаметр транзистора d=5 мм, высота с учётом ножек h=18 мм. Цена транзистора 20 руб.

2.2.2 Выбор силового транзистора M1

Для выбора полевого транзистора необходимо знать его ток, протекающий через сток – исток, а также выделяемую мощность потерь напряжение сток – исток. Рассматривать будем осциллограммы режимов f=25 Гц, Q=0,25 рис. 14 и f=10 кГц, Q=1 рис.15.

На рис. 14 – 15 изображены следующие осциллограммы сверху – вниз:

– Ток сток – исток силового транзистора М1;

– Напряжение сток – исток силового транзистора М1;

– Среднее значение выделяющейся мощности.

Рис. 14

Рис.15

По полученным параметрам подбираем транзистор 2N6491 TO-220AB. Размеры с учётом ножек: 10х4,5х17 мм. Цена: 100 руб.

2.2.3 Выбор диода D1

Для выбора диода достаточного проверить, чтобы он выдерживал ток, проходящий через него и чтобы время переориентации неосновных носителей было значительно меньше, чем период коммутаций обмотки возбуждения. Ввиду высокой максимальной частоты коммутаций выбираем диод HFA08TA60C, 2UFAST диода 2x4А 600В TO220AB. Размеры с учётом ножек: 10х4,5х17 мм. Цена: 140 руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В настоящей работе было произведено моделирование схемы управления током возбуждения автомобильной генераторной установки с когтеобразным ротором. В процессе моделирования были получены данные для выбора элементной базы, наглядные осциллограммы переходных процессов в разных режимах работы установки. Кроме того, была произведена настройка модели таким образом, чтобы она удовлетворяла поставленным требованиям по рабочим частотам и качеству тока возбуждения генератора.

Список использованных источников

1.  Л.Л. Таланов, А.В. Берилов, Д.С. Грузков Электронные преобразовательные устройства. М.: МЭИ, 2010. 184с.

2.  Акимов С.В., Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей. М.: «За рулём», 2007. 336с.

3.  Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В. Силовая электроника. М.: МЭИ, 2007. 632 с.

4.  Тыричев П.А., Лозенко В.К. Учебно-методическое пособие по курсу «Электромеханические системы». М.: МЭИ, 1998. 126 с.