Turg'un tokni tartibga soluvchi elektr ta'minotini loyihalashda muammolarni hal qilish usullari
1.Kirish
Quvvat elektronikasi texnologiyasining jadal rivojlanishi bilan shahar quvvat manbai keng qo'llaniladi va uning sifati elektr jihozlari yoki boshqaruv tizimlarining ishlashiga bevosita ta'sir qiladi. Hozirgi vaqtda bozorda turli xil shahar quvvat manbalarining asosiy aloqalari taxminan bir xil, jumladan AC quvvat manbai, o'zgaruvchan tok transformatori (ba'zan foydalanish mumkin emas), rektifikator sxemasi, filtr kuchlanish regulyatorining sxemasi va boshqalar. Ushbu maqolada Misol tariqasida uch fazali AC quvvat manbai bilan ta'minlangan shahar quvvat manbai va shahar quvvat manbaini loyihalashda ba'zi muammolarning echimlari bilan tanishtiriladi. Va amaliy qo'llashda bir nechta DC tartibga solinadigan quvvat manbalarini ketma-ket ishlatish muammosi tushuntiriladi.
.To'g'ridan-to'g'ri tartibga solinadigan elektr ta'minotini loyihalash
2.1 Rektifikator transformatorining dizayni
Uch fazali rektifikator transformatorining dizayni quyidagilarni o'z ichiga oladi: birlamchi va ikkilamchi sariqlarning ulanish rejimi, ikkilamchi yon kuchlanishni hisoblash, birlamchi va ikkilamchi yon oqimni hisoblash, quvvatni hisoblash va aniqlash, tanlash. strukturaviy shaklda. Ular orasida asosiy va ikkilamchi sariqlarning ulanish rejimi va ikkilamchi yon kuchlanishni aniqlash bizning asosiy tahlilimizning mazmunidir. Ushbu maqola batafsil tanishtirish uchun misol sifatida step motor drayverining uchta doimiy quvvat manbalarining dizaynini oladi. Sxematik diagramma 1-rasmda ko'rsatilgan.
1. Ikkilamchi yon kuchlanishni aniqlash
Ikkilamchi kuchlanish nafaqat yuk kuchlanishiga (ya'ni, loyihalashtirilishi kerak bo'lgan doimiy to'g'ridan-to'g'ri quvvat manbai kuchlanishiga) va rektifikator pallasiga, balki kuchlanishni barqarorlashtiruvchi qurilmaga ham tegishli. Yuqori talablarga ega bo'lgan ko'prik rektifikatori sxemasi uchun kuchlanishni barqarorlashtirish va kuchlanish stabilizatori bilan kuchlanishni barqarorlashtirish uchun kondansatör filtridan foydalaning. Kam talablarga ega bo'lganlar uchun siz kuchlanishni barqarorlashtira olmaysiz yoki kuchlanishni barqarorlashtirish uchun kondansatkichlardan foydalana olmaysiz. 1-rasmda ko'rsatilganidek, plyus 7V past kuchlanishli haydovchi asosan fazani blokirovka qilish uchun ishlatiladi. Uning oqimi kichik va kuchlanish past. Turi quvvat manbai va yuqori chastotali, katta oqim va oqim o'zgarish tezligi yuqori haddan tashqari kuchlanishni keltirib chiqaradi, shuning uchun kuchlanishni barqarorlashtirish uchun elektrolitik kondansatörler va oqimni cheklash uchun rezistorlardan foydalanish kerak; plyus 12V kichik oqim va past kuchlanishli kompyuterlar va integral mikrosxemalar quvvat manbalari uchun ishlatiladi. Shu bilan birga, barqaror kuchlanish va kichik dalgalanma koeffitsienti talab qilinadi, shuning uchun kuchlanishni ikki bosqichda barqarorlashtirish uchun kondansatörler va uch terminalli regulyatorlar qo'llaniladi. Har xil kuchlanishni barqarorlashtirish usullari uchun ikkilamchi kuchlanish turli xil aniqlash usullariga ega. Nazariy jihatdan, uchta kuchlanishning hisoblash formulalari bir xil, ya'ni U2=Ud/2.34 yoki UL=Ud/1.35 va hisoblangan uchta ikkilamchi kuchlanish Kesishlar: 5.2V, 81,5V va 8,9V, ammo bunday hisob-kitoblarning natijalari amalda mos kelmaydi. Shuning uchun, ba'zi miqdorlar muhandislik baholash formulalari bilan aniqlanishi kerak. Masalan, uch fazali qaytarilmas rektifikatsiya tizimi odatda UL=({{20}}.9 ~1.{{30}}) Ud taxmin formulasidan foydalanadi. , agar doimiy tok tomoni elektrolitik kondansatör bilan filtrlansa, chiqishning o'rtacha qiymati ortadi, bu odatda UL=Ud/2½ formulasi bilan baholanadi; agar shahar tomoni kondansatör va uch terminalli kuchlanish regulyatori tomonidan barqarorlashtirilgan bo'lsa, barqarorlikni kengaytirish uchun kuchlanish diapazonini kengaytirish uchun Ud odatda 3 ~ 6V ga oshirilishi kerak va keyin UL=formulasi bilan baholanishi kerak ({ {42}}.9 ~ 1.0) · Ud. Shu tarzda aniqlangan uchta ikkilamchi kuchlanish quyidagilardir: UL7=0.9×7=6.3V, UL110=110/2½=78V, UL12=16×0.{ {43}}.4V.
2. Birlamchi va ikkilamchi holatlarning joriy hisobi va quvvatini aniqlash
Ikkilamchi oqim yuk oqimining o'lchamiga va rektifikator pallasiga ko'ra aniqlanishi kerak. 1-rasmda uch fazali ko'prikli rektifikator sxemasi qo'llaniladi va uchta ikkilamchi oqimning samarali qiymatlari I 2=(2/3)½Id formulasi yordamida olinadi: 3,26 A, 6,5A, 1,63A , siz 3 ta ikkilamchi kuchlanish va oqimlarni olasiz. Transformatorning birlamchi va ikkilamchi quvvati taxminan teng bo'lishi printsipiga ko'ra, birlamchi tok I1=1.45A ni olish mumkin, transformatorning quvvati S=953VA va transformator modeli. 1,5 kVA ga muvofiq tanlanadi.
3. Birlamchi va ikkilamchi sariqlarning ulanish rejimini aniqlash
Uch fazali transformator sariqlari kerak bo'lganda yulduz yoki uchburchak shaklida ulanishi mumkin. Uch fazali rektifikatsion sxemalar odatda yuqori quvvatli rektifikatsiya uchun ishlatiladi (ya'ni yuk kuchi 4 kVt dan yuqori) va transformatorlar odatda ikki turga ulanadi: Y / D va D / Y. D / Y ulanishi elektr tarmog'ining oqimini sinus to'lqiniga yaqinroq bo'lgan ikki bosqichga ega bo'lishi mumkin va harmonik ta'sir kichik va boshqariladigan rektifikatsiya davri ko'proq ishlatiladi; Y / D ulanishi bir fazali AC quvvatini ta'minlashi mumkin, ikkilamchi o'rash oqimini kamaytiradi, odatda yuqori quvvatli diodli rektifikator davrlarida qo'llaniladi; kichik quvvatli uch fazali transformatorlar uchun u ba'zan Y / Y turiga ulanadi, garchi bu ulanish usuli harmonikani elektr tarmog'iga kiritsa. Biroq, uning kuchi kichik va ta'siri kichik. Muxtasar qilib aytganda, tanlashda biz nafaqat elektr tarmog'iga ta'sirini hisobga olishimiz, balki sarg'ish oqimini minimallashtirish va o'rash izolyatsiyasi darajasini kamaytirishimiz kerak. 1-rasmda 7V va 12V oqimlari nisbatan kichik, kuchlanish past va yulduz ulanish usuli tanlangan; 110V oqim katta va kuchlanish juda yuqori emas va D shaklidagi ulanish usuli tanlangan, bu o'rashdagi oqimni sezilarli darajada kamaytirishi, o'rash simining diametrini kamaytirishi va o'rash uzunligini uzaytirishi mumkin. Xizmat muddati; birlamchi o'rashning chiziqli kuchlanishi yuqori (380V) bo'lsa-da, transformator quvvati faqat 2 kVt va birlamchi oqim 1,45A ni tashkil qiladi, shuning uchun yulduzcha ulanish usuli o'rashning kuchlanishini va o'rashning izolyatsiyasini kamaytirishi mumkin.
2.2 Rektifikator sxemasini loyihalash
Uch fazali rektifikator sxemasi odatda uch fazali yarim to'lqinli to'g'rilash davri va uch fazali ko'prik to'g'rilash davriga ega. Uch fazali ko'prikli rektifikator pallasida chiqish o'rtacha kuchlanishi yuqori bo'lganligi sababli, kuchlanish dalgalanması kichik va sifat omili yuqori bo'lganligi sababli, ko'prik rektifikator sxemasi tez-tez ishlatiladi. Ko'prik qo'lida diod turini tanlash asosan uning nominal kuchlanishi va nominal oqimi bilan belgilanadi va nominal oqim va kuchlanish o'rtacha yuk oqimi va kuchlanish bilan belgilanadi. Hisoblash formulasi: ID=(1/3)½·Id, ID( AV)=ID / 1.57, UDn=(1 ~ 2) 2½·U2, model rektifikatorning diod qo'llanmasini ID (AV) va UDn bilan tekshirish orqali aniqlash mumkin.
2.3 Filtrlash va kuchlanishni barqarorlashtiruvchi sxemani loyihalash
1. Filtr sxemasi va qurilmani tanlash
Rektifikator filtri pallasida odatda kondensatorlar, induktorlar va RC kabi filtrli davrlar mavjud. Induktiv filtrlash indüktans yordamida pulsatsiyalanuvchi oqimga qarshi elektromotor kuch hosil qilish va oqim o'zgarishiga to'sqinlik qilish orqali amalga oshiriladi. Induktivlik qanchalik katta bo'lsa, filtrlash effekti shunchalik yaxshi bo'ladi. Odatda yuk oqimi katta bo'lgan va filtrlash talablari yuqori bo'lmagan sohada qo'llaniladi. RC filtri sxemasi rezistorlar va kondansatkichlarni ulashda ishlatiladigan filtr sxemasi. Rezistor doimiy kuchlanishning bir qismini kamaytiradiganligi sababli, doimiy oqim kuchlanishi pasayadi, shuning uchun u faqat kichik oqim davrlari uchun javob beradi. Kondensatorni filtrlash - rektifikatsiya qilingan chiqish kuchlanishini barqaror qilish uchun kondansatkichning zaryadlash va tushirish ta'siridan foydalanish va kuchlanish amplitudasi oshadi, filtrlash effekti yaxshi va u turli xil rektifikator davrlari uchun javob beradi. Filtrni kondansatkichni tanlash asosan turini, quvvatini va chidamli kuchlanish qiymatini aniqlashdan iborat. Keng tarqalgan ishlatiladigan rektifikator filtrli kondansatörler alyuminiy elektrolitik, tantal elektrolitik, polyester va monolitik kondansatkichlarni o'z ichiga oladi. Alyuminiy elektrolitik kondansatkichlar katta qochqin oqimiga ega, past chidamli kuchlanish va ish harorati (plyus 70 darajagacha), lekin katta quvvatga ega; tantal elektrolitik kondansatkichlar kichik oqish oqimiga ega, alyuminiy elektrolitik kondansatkichlarga qaraganda yuqori chidamli kuchlanish va ish haroratiga ega va odatda yuqori talablar uchun ishlatiladi; polyester kondansatkichlar katta izolyatsiyaga chidamlilik, past yo'qotish, past ish harorati (plyus 55 darajagacha), kichik quvvatga ega, lekin yuqori chidamli kuchlanishga ega; monolitik kondansatkichlar kichik o'lchamli va yuqori kuchlanishga chidamli bo'lishi mumkin. Ishlash va termal ishlash nisbatan barqaror, ammo imkoniyatlar kichik. Odatda, rektifikatsiya qilingan chiqish oqimi katta bo'lsa, kuchlanishni filtrlash va barqarorlashtirish uchun elektrolitik kondansatkichlardan foydalanish kerak; agar chiqish oqimi kichik bo'lsa, filtrlash uchun oddiy kondansatörler yoki elektrolitik kondansatörler foydalanish mumkin. Agar doimiy oqim kuchlanishida dalgalanma koeffitsienti talablari bo'lsa yoki yuqori chastotali shovqinni oldini olish uchun elektrolitik kondansatkichlardan foydalaning Kichik sig'imli qutbsiz kondansatkichlar bilan parallel ravishda foydalanish yaxshidir: kichik sig'imli kondansatkichlar yuqori tartibli harmoniklarni filtrlashi mumkin. pulsatsiyalanuvchi shaharda va elektrolitik kondansatörler katta qiymatli past chastotali komponentlarni filtrlashi mumkin va kuchlanish stabilizatsiya diapazoni keng va ta'sir yaxshi. Rektifikatsiya va filtrlash davri juda ko'p quvvatni talab qilmaydi va kondansatkichning kuchlanishiga bardosh beradi. Odatda, kondansatkichning quvvati chiqish oqimiga qarab baholanadi. Chiqish oqimi katta bo'lsa, sig'im katta bo'ladi; agar oqim kichik bo'lsa, sig'im kichik bo'ladi. Biroq, agar imkoniyatlar juda katta bo'lsa, chiqish voltajining qiymati kamayadi va agar u juda kichik bo'lsa, kuchlanish to'lqini katta va beqaror bo'ladi. Imkoniyatlarni aniqlash uchun 1-jadvalga qarang. Chidamli kuchlanish qiymati odatda ulangan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan ish kuchlanishidan 1,5 dan 2 baravar yuqori.
2. Voltaj regulyatorining sxemasi va qurilmani tanlash
Ikki xil kuchlanish stabilizatori sxemalari mavjud: diskret komponentli kuchlanish stabilizatori va integral kuchlanish stabilizatsiyasi davri, ular orasida integral kuchlanish stabilizator sxemasi asosan past kuchlanishli va kichik oqim bilan to'g'rilash uchun ishlatiladi. . Tanlashda siz birinchi navbatda seriyani aniqlab olishingiz kerak, u ijobiy quvvat manbai yoki salbiy quvvat manbai bo'ladimi, u sozlanishi yoki sobit bo'ladimi, so'ngra uning nominal kuchlanishi va nominal oqimi bo'yicha ma'lum bir modelni tanlang; shu bilan birga, kuchlanish stabilizatori rektifikator pallasiga ulanganda, kirish terminalida qisqa tutashuvni oldini olish uchun I/U terminalida diodni ulash kabi ba'zi Himoya komponentlari, kirish terminali va kirish terminali o'rtasida kichik kondansatkichni ulash. zamin, kirish kuchlanish amplitudasini cheklashi mumkin va hokazo.
DC quvvat manbai dizayni nazariy jihatdan nisbatan sodda, ammo aniq muhandislik dizaynida qo'shimcha tahlil, tadqiqot, amaliyot va xulosalar talab qilinadi.
