Підпис, дата дипломний проект освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавр Тема роботи Потужне джерело живлення затверджена наказом по нту «хпі» від " XXX " XXXXX 2008 р. № XXXXX Шифр роботи XXXXXX



Сторінка2/8
Дата конвертації23.10.2016
Розмір1,12 Mb.
ТипДиплом
1   2   3   4   5   6   7   8

1.3 Потужне джерело живлення КСУ 320
Основні технічні дані пристрою:

Споживана потужність 18 кВт

Напруга живлення ~380 , 50 Гц

Максимальна вихідна напруга 400 В

Максимальний вихідний струм 40 А

Умови експлуатації:

Температура -20 + 50

Вологість до 80%

Атмосферний тиск 750 мм.рт.ст.

Габаритні розміри: 1200 х 650 х 450 мм

Вага 85 кг

Структурна схема КСУ 320 приведена на рисунку 1.3


Рисунок 1.3 Структурна схема КСУ 320


Працює пристрій таким чином: при підключенні до трифазної мережі напруга подається на вхідний силовий трансформатор.Після чого напруга передається на конвертор. Пристрій обмеження струму аналізує величину струму на виході і при перевищенні заданого значення забороняє роботу конвертора, при цьому струм на виході відсутній.

Основні недоліки цього пристрою – це низький ступінь захисту від кидків струму, від перевищення напруги і зникнення фаз, відсутність пристроїв індикації роботи, відсутність плавного пуску і керованого випрямляча, великі габарити та вага.



2 СИНТЕЗ СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ
Відповідно до технічного завдання необхідний пристрій, в якого на виході буде регульована напруга та струм. У зв'язку з цим пристрій повинен живитися від промислової трифазної мережі із змінною напругою 380 В. Для виконання покладених на пристрій завдань він повинен містити керований випрямляч, який перетворюватиме змінну напругу 380 В в постійну . Для забезпечення захисту мережі від кидків струму у момент включення випрямляча необхідний пристрій управління випрямлячем, який забезпечить плавне включення випрямляча. Для забезпечення регулювання величини випрямленої напруги і струму необхідний переривник, а також пристрій управління переривником. Щоб перетворювати постійну напругу в змінну необхідний пристрій перетворення постійної напруги в змінну, а також пристрій управління цим перетворювачем. Для здобуття необхідної нам постійної напруги на виході нам необхідний вихідний випрямляч. Для управління всіма пристроями необхідний пристрій управління.

Для контролю вихідної напруги і струму необхідний пристрій індикації. Щоб захистити всі системи пристрою від перевищення напруги, від обриву фази необхідні схеми захисту від цих чинників. Для здобуття напруги живлення низьковольтних пристроїв необхідне вторинне джерело живлення, яке вироблятиме необхідні напруги. Схема структурна розробляє мого пристрою приведена на кресленні АП14Б.7.091401.001.Э1.


2.1 Робота пристрою за структурною схемою
У початковий момент часу роботи на вхід керованого випрямляча подаєтся змінна трифазна напруга з мережі 380 В. Пристрій управління випрямлячем забезпечує плавне включення і запобігає кидкам струму в мережу. Постійна напруга з керованого випрямляча поступає на переривник. За допомогою пристрою управління переривником здійснюється регулювання величини випрямленої напруги і струму. Випрямлена напруга поступає на перетворювач і перетворюється в змінну. Необхідна змінна напруга поступає на вхід вихідного випрямляча, на виході якого утворюється необхідні постійна напруга і струм. Схема захисту аналізує величину напруги і струму, здійснює захист основних блоків і пристроїв від зникнення фази від перевищення струму і від перевищення встановленої напруги. При виникненні цих чинників схема захисту впливає на пристрій управління випрямлячем, пристрій управління переривником і пристроєм управління перетворювачем і ті у свою чергу відключають відповідно керований випрямляч, переривник і перетворювач. Пристрій індикації відображує величину напруги і струму на виході випрямляча.

Живлення низьковольтних пристроїв управління здійснюється за допомогою другорядних джерел живлення котрі мають гальванічну розв’язку від мережі 220В,50Гц.

Схема структурна приведена на кресленні АП14Б.7.091401.001.Э1.

3 СИНТЕЗ ЕЛЕКТРИЧНОЇ СХЕМИ
Відповідно до технічного завдання і структурної схеми потужне джерело живлення не повинне вносити перешкоди до промислової мережі змінного струму. Для реалізації цього завдання ,як керований випрямляч, застосований міст Ларіонова на діодах VD5, VD8,VD11 і тиристорах VS1-VS4. Щоб мати можливість управління рівнем випрямленої напруги, а в разі аварії мати можливість відключення цієї напруги, застосовний переривник на транзисторі VТ4, в основу роботи якого покладений принцип широтно-імпульсной модуляції. Як пристрій, що управляє, для нього застосовний контролер на мікросхемі DA6 типу UC3842. Для здобуття необхідної вихідної напруги і гальванічної розв'язки від мережі застосуємо мостовий інвертор на транзисторах VT6-VT9 і трансформаторі Т2. Для управління мостом застосуємо контролер, призначений для управління мостовими схемами на мікросхемі DA2 типа UC3875. Випрямлення отриманої змінної напруги здійснюватимемо за допомогою двухполуперіодного випрямляча на діодах VD33 і VD34. Як пристрій індикації застосовний РКІ.

Для плавного запуску випрямляча пристрій управління ним реалізуємо на мікросхемі DA5 типу NE555, транзисторах VT1-VT3 і оптоелектронних розв'язках VU1-VU4

Схему захисту від зникнення фази реалізуємо на стабілітроні VD20, транзисторі VT5 і оптотранзісторi VU6. Схему захисту від перевищення максимальної встановленої напруги реалізуємо на стабілітроні VD32, транзисторі VT10, і оптотиристорі VU5. Захист від короткого замикання і від перевищення максимально встановленого струму реалізуємо на схемі захисту на мікросхемі DA2 типа UC3875 і струмовому трансформаторі Т1 типу ASM-010.

Для розв'язки низьковольтних пристроїв управління переривником від високої вихідної напруги, що подається на переривник, встановлюємо мікросхему DA6 типу HCPL 3150,котра має потужний вихідний каскад.

Для гальванічної розв'язки від мережі 220В,50Гц, в джерелі живлення низьковольтних мікросхем пристроїв управління, застосуємо трансформатор Т3 типа ТПП-255.

Для зменшення впливу на контролери управління DA1 і DA2 імпульсних перешкод застосуємо подвійний перетворювач випрямленої напруги за допомогою мікросхем DA9, DA10, DA11, DA12.

Як розв'язка ланцюгів управління низьковольтного контролера DA2 від високої напруги, що подається на транзистори VT6-VT9, застосуємо драйвери розв'язки на мікросхемах DA3 і DA4 типа IR2113. Схема електрична принципова приведена на кресленні АП-14Б.08.000.Э3 .
3.1 Робота пристрою за електричною схемою
Пристрій працює таким чином. При підключенню до мережі за допомогою вимикача S1 джерело живлення виробляє стабілізовану напругу +5, +9, +12. одночасно з цим включається електромотор вентилятора охолодення. У початковий момент часу на виході мікросхеми DA5 присутній високий рівень напруги, який відкриває транзистор VT1, котрий через оптоелектронну розв'язку VU4 відкриває тиристор VS4, і той починає заряджати конденсатори фільтру C16 та С17. Після витримки у 4 секунди мікросхема DA5 перемикається і на виході 3 стає низький рівень напруги, при цьому транзистор VT1 закривається і відповідно тиристор VS4 закривається теж. Відкривається транзистор VT2, який через оптоелектроннi розв'язки VU1, VU2, VU3 дозволяє роботу тиристорів VS1, VS2, VS3 відповідно.

Мостовий випрямляч починає свою роботу, при цьому контролер управління переривником, VT4 не працює і транзистор знаходиться в закритому станi, тому на транзисторах моста інвертора живлення відсутнє, хоча контролер управління DA2 працює і на виході напруга відсутня.

Bключаєтся контролер DA1 і з його виходу 6 через R60 імпульси управління поступають на другу ніжку DA6, яка управляє транзистором VT4, дозволяючи його відкриття. Одночасно з цим на транзисторах моста з'является живлення і перетворювач постійної напруги в змінну починає свою роботу.

Вихідні сигнали контролера управління мостового випрямляча з 8 і 11 ніжок поступають на входи драйверів DA4 і DA5, які у свою чергу управляють транзисторами мостового перетворювача, побудованого на транзисторах VT6 - VT9.

Регулювання вихідної напруги здійснюється за допомогою резистора R5, який змінює частоту контролера на мікросхемі DA1. Для забезпечення безпеки роботи пристрою передбачений захист від зникнення однієї з фаз, зібраний на стабілітроні VD20, транзисторі VT5 і оптоелектронной збірки VU6. При зникненні однієї з фаз величина випрямленої напруги падає до 420 В і стабілітрон VD20 закривається, що приводить до закривання транзистору VT5, який вимикає оптотранзістор VU6, який припиняє подачу імпульсів, що управляють переривником на транзисторі VT4. Пристрій не включиться до тих пір, доки не будуть присутні а всі три фази, спостерігати за наявністю або відсутністю фаз можна за допомогою індикаторів HL1, HL2, HL3, розташованих на передній панелі.

Робота схем захисту від перевищення напруги на транзисторах мостового перетворювача.Схема захисту від перевищення напруги на транзисторах мостового перетворювача зібрана на стабілітроні VD32, транзисторі VT10, і оптотиристорі VU5. Працює вона таким чином: регульована за допомогою переривника вихідна напруга, на транзисторах мостового перетворювача, через резистивний дільник R57, R58, R63, R64 і діод VD31 подається на вхід схеми захисту. При збільшенні величини напруги понад 400 В відбувається пробій стабілітрону VD32, що призводить до відкриття транзистору VT10,який в свою чергу призводить до спрацювання оптотиристору VU5, що призводить до закриття транзистору VT2. При цьому транзистор VT2 забороняє роботу випрямного мосту. Для повернення пристрою до робочого стану необхідно вимкнути і знову ввімкнути вимикач S1.

При перевищенні струмом рівня 50 А датчик струму В1 вимикає мікросхему DA1 - контролер управління переривником на транзисторі VT9. Транзистор VT9 закривається і знімає напруга з мостового перетворювача.

Для забезпечення живлення мікросхем управління переривником і драйверами мостового перетворювача передбачені низьковольтні джерела живлення, ізольовані від спільної шини живлення. Організація цих джерел живлення здійснюється за допомогою зворотноходового перетворювача, реалізованого на мікросхемах DA10 та DA11 і трансформаторі Т2.

Схема електрична принципова приведена на кресленні АП-14Б.08.000.Э3 .

4 ВИБІР ЕЛЕМЕНТНОЇ БАЗИ
Потужне джерело здійснює живлення від промислової мережі змінної напруги 380 В 50 Гц. Пристрій призначений для роботи в несприятливих умовах експлуатації, вказаних в технічному завданні. Враховуючи все вище перераховане вибиратимемо елементну базу.
4.1 Вибір мікросхем
У зв'язку з тим, що при роботі пристрою виникають великі електромагнітні перешкоди, а також кидки струму, для управління пристроєм переривника, вибираємо мікросхему типу UС3842, оскільки вона має внутрішній захист від різких перепадів напруги і розроблена спеціально для роботи в імпульсних джерелах живлення. Для управління мостовою схемою перетворювача постійної напруги в змінну використаємо мікросхему типу UС3875 фірми TI. Ця мікросхема призначена для управлінням мостовими перетворювачами, вона також має внутрішній захист від кидків струму і напруги, її робоча частота сягає 1 MГц і цього цілком достатньо для мостового перетворювача, який працює з частотою 25 кГц. Ці мікросхеми мають низьку напругу живлення і мале енергоспоживання, вихідні каскади ціх мікросхем дозволяють управляти навантаженням до 2 А.

Для забезпечення розв'язки живлення цих мікросхем від високої перетворюваної напруги, яка живить транзистори переривника і мостового перетворювача, вибираємо оптоелектроні розв'язки типу HCPL3150 і IR2113, що мають високий опір між входом і виходом – до 3 Мом. Вихід цих мікросхем дозволяє управляти пристроями вхідні ланцюги яких споживають струм до 2 А, що нас влаштовує.

Для реалізації пристрою управління плавним запуском використаємо таймер на мікросхемі типу NE555. основна гідність цієї мікросхеми, це те, що час затримки включення не залежить від рівня напруги джерела живлення і може бути легко виставлений на необхідний.

Для здійснення подвійного перетворення напруги, необхідної для живлення мікросхем, в джерелі живлення застосуємо мікросхему IR2151S, призначену для управління напівмостовим перетворювачем. Як стабілізатори низьковольтної напруги використаємо мікросхеми типу L7805CV, L7812CV, L7809CV, L7818CV.

В якості розв'язки низьковольтового ланцюга управління тиристорами моста випрямляча, що випрямляють високу напругу, застосоуємо оптоелектроні розв'язки на мікросхемах типу МOC3083.
4.2 Вибір елементів трифазного випрямляча
Як випрямні елементи для трифазного випрямляча використаємо діод – тиристорні зборки типу MDT-40-10, що задовольняють нашим вимогам до випрямляча. Для плавного пуску використаємо тиристор типу BT151.
4.3 Вибір діодів
Для реалізації однофазних випрямлячів, застосованих в блоці живлення, використаємо діоди типу 1N 4007.

Діоди типу КД 521 застосовані в схемі захисту. Їх вистачає для роботи в слабкострумових ланцюгах живлення.

Інші діоди використані в пристрої типу 1N4007. Ці діоди мають високу надiйнiсть і низьку вартість, вони задовольняють нашим вимогам.
4.4 Вибір стабілітронів
Стабілітрони типу BZV55-C18 застосовуються в ланцюгах управління мостовим перетворювачем, фірма виробник транзисторів рекомендує застосовувати стабілітрони саме цього типу в ланцюгах управління мостовими перетворювачами.

Для реалізації схем захисту вибираємо стабілітрон типу КС 156, що повністю задовольняє нашим вимогам.


4.5 Вибір транзисторів
Транзистори типу КТ 315Б вживаний для управління схемою плавного пуску і для схем захисту. Ці транзистори мають високу надёжность і малу вартість.

Транзистори мостового перетворювача вибираємо типу 50MT060WH, а транзистор переривника типу G4PF50WD, виходячи з того що на частоті 25 кГц ці транзистори можуть працювати на струмах до 70 А.

4.6 Вибір конденсаторів.

Виходячи з технічних умов і надійності, як високовольтні конденсатори застосуємо конденсатори типу К78-2, що мають малі струми витоку і що працюють при низькій температурі.

Як конденсатори фільтру основної напруги живлення використаємо конденсатори типу К50-27.

Для згладжування пульсацій в низьковольтних джерелах живлення використаємо конденсатори тіпу К50-35. Як конденсатори фільтру в низьковольтних джерелах живлення використаємо конденсатори типу КМ4.

В низьковольтних джерелах живлення і ланцюгах управління застосовуємо конденсатори типу КМ5.

Ці конденсатори використаємо виходячи з того, що у них низькі струми витоку і широкий температурний діапазон,а також низька вартість.


4.7 Вибір резисторів
Як обмежуючий резистор для пристрою поступового заряду конденсаторів фільтру застосуємо резистор типу ПЭВ-10.

В якості підстроєчних вибираємо резистори типу СП3-19А.

Регулювальні резистори виберемо типу РП1-74.

Інші резистори вибираємо резистори типу С2-29 різної потужності.

Ці резистори мають широке поширення, низьку вартість і задовольняють нашим вимогам.
4.8 Вибір трансформаторів
Вихідний трансформатор виготовляється в лабораторних умовах по виконаних розрахунках.

Як трансформатор гальванічної розв'язки джерел живлення від мережі використаємо стандартний трансформатор типу ТПП-261-220-50, що має вихідні напруги живлення співпадаючі з напругами потрібними для нашого пристрою.

У джерелі подвійного перетворювача використаємо стандартний трансформатор типу МІТ-12В.
4.9 Вибір оптопар
Для реалізації пристрою захисту візьмемо оптопару діод - тиристор типу АОУ101А і діод – транзисторну оптопару типу PС817.
4.10 Вибiр пристроїв індикації
В якості індикаторів роботи джерел живлення візьмемо світлодіоди зеленого кольору типу АЛ 307Б, в якості індикаторів наявності фаз живлячої мережі візьмемо світлодіоди червоного кольору типу ПБК 129.

Як пристрій індикації рівня вихідного струму і напруги використаємо АЦП типу ,котре має вбудований дешифратор і прямий вихід на РКІ.



4.11 Вибiр пристроїв охолодження
Візьмемо вентилятор типу KD12PTS, продуктивності якого вистачає для охолодження силових елементів.
4.12 Вибір запобіжників
Для захисту джерел живлення при виникненні аварійної ситуації використаємо не відновлювані запобіжники типу ВП2Т-1Ш, розраховані на роботу до 2 А.
4.13 Вибір автоматичного вимикача
Як пристрій ввімкнення і вимикання живлення мережі використаємо автоматичний вимикач типу АЭ2043М-10-00У3-А, що має тепловий і струмовий захист.
4.14 Вибір роз'єднань
Як вихідні роз'єднання використаємо роз'єднання типу K375J розраховані на напругу до 600 В і струм до 200 А.
4.15Вибiр клемника
Візьмемо клемник типу X977YT04 розрахований на напругу 500 В і струм до 150 А.

5 РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА
5.1 Методика розрахунку тепловідводу
Існує три способи поширення тепла: конвективний, за допомогою випромінювання і кондуктівий.
5.1.1 Конвекція

Конвективний теплообмін між твердим тілом і газоподібною (рідкою) середою в спільному випадку підкоряється закону Ньютона-ріхмана:



де Р— теплова потужність втрат, яку радіатор повинен розсіяти в навколишньому просторі;

Ss — ефективна площа поверхні радіатора;

Ts — температура радіатора;

Та — температура навколишнього середовища;

ак — коефіцієнт конвективного теплообміну між радіатором і

середою.


Конвективна складова теплообміну в значній мірі залежить від того, яка конструкція радіатору, яким чином розташований радіатор в пристрої, чи обдувається він примусово. У таблиці 5.1 приводяться розрахункові формули коефіцієнта теплообміну для найбільш поширених на практиці випадків[7].

Значення коефіцієнта А2 для повітряної середи вибирається за значенням середньої температури Тср з таблиці 5.2. Середня температура визначається із співвідношення:


(5.2)

Таблиця 5.1– Розрахунок коефіцієнта ak.






Плоска поверхня радіатора, орієнтована вертикально:
(5.3)



Плоска поверхня радіатора, орієнтована горизонтально, нагрітою стороною вгору:


(5.4)




Плоска поверхня радіатора, орієнтована горизонтально, нагрітою стороною вниз:
(5.5)



Плоска поверхня радіатора, що обдувається потоком повітря зі швидкістю V:
(5.5)

- теплопровідність матеріалу радіатора;

v — так званий кінематичний коефіцієнт в'язкості середи (для повітря )



Таблиця 5.2 – Значення коефіцієнта А2.



Tср,оС

0

10

20

30

40

50

80

100

120

140

150

А2

1,42

1,42

1,42

1,42

1,42

1,42

1,42

1,42

1,42

1,42

1,42


Каталог: uploads -> files -> 134
files -> Реферат на тему: Способи римування. Цезура. Клаузула Звучання вірша залежить не тільки
files -> Розділ 14. Словник Українсько-російсько-англійський А
files -> " Текстовий редактор Microsoft Word "
files -> Екологія: про що сповіщає на початку ХХІ ст цей термін?
files -> Реферат на тему: "Екологічні проблеми України та шляхи їх розв’язання "
files -> Кризові еколого-геоморфологічні ситуації в Україні
files -> Методичні рекомендації та тематика
134 -> "Географічна культура"
134 -> Дипломна робота формування у молодших школярів ціннісних орієнтирів за творами В. О. Сухомлинського Анотація


Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8


База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2019
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка