Курсовая работа: Розробка конструкції та техніко-економічне обґрунтування таймера-регулятора потужності

U~m вих. = 0.000133•10 = 0.00133 =1.33 мВ

3.2 Розрахунок випрямляча з фільтром

Згідно до завдання на ДП необхідно розрахувати випрямляч з фільтром (рисунок 3.2)

Рисунок 3.2 - Схема електрична принципова випрямляча з фільтром

Дані для розрахунку

1 Напруга в навантаженні

Uо = 19 В

2 Струм навантаження

Iо = 0,5 А

3 Коефіцієнт пульсацій напруги в навантаженні

Кп = 5,9 % = 0,059

4 Напруга і частота живлячої мережі

Uмер. = 220 В з f = 50 Гц

Розрахунок

1.Потужність нагрузки:

Ро = Io • Uо (3.2.1)

Ро = 0,5 • 19 = 9,5 Вт

2. Падіння напруги на дроселі

Uдр = 0,15 Uо (3.2.2)

Uдр = 2,85 В

3 Постійна напруга на вході згладжуючого випрямляча

Uпост = Uо + Uдр                                                                    (3.2.3)

Uпост = 19 + 2,85 = 21,85 В

4 Обираємо однофазну мостову схему.

Визначаємо активний опір трансформатора

Rтр = Kr • Uпост • a / Io • f • Bm                                            (3.2.4)

де a = = 2,53

Kr = 3,5 Bm = 1,4 Тл

S = 1

Rтр = 3,5 • 21,85 • 2,53 / 0,5 • 50 • 1,4 = 5,53 Ом

5 Обираємо тип вентилю

Іов = 0,5Iо                                                                                       (3.2.5)

Іов = 0,25 А

Iтв = 0,5F • Iо                                                                                 (3.2.6)

Iтв = 0,5 • 6 • 0,5 = 1,5 А

Uобр = 1,41В • Uпост                                                                       (3.2.7)

Uобр = 1,41 • 21,85 = 30,8 В

де В = 1

F = 6

Обираємо вентиль типу Д214 (4 шт.) з параметрами:

Uобр = 100 В

Іов макс = 2 А

Середня пряма напруга Uпр ≤ 1 В

6 Внутрішній опір вентилю

Ri = Uпр / 3 Іов                                                                               (3.2.8)

Ri = 1 / 3 • 0,75 = 1,33 Ом

7 Повний активний опір фази вентилю

Rв = Rтр + 2Ri                                                                                (3.2.9)

Rв = 5,53 + 2,66 = 8,2 Ом

8 Індуктивність дроселя трансформатора

Ls = KL • S • Uпост / Io • f • Bm • a                                         (3.2.10)

Ls = 0,005•1•21,85 / 0,5•50•1,4•2,53 = 0,0012 Гн

де KL = 0,005

9 Величина розрахункового параметра

А = П • Io • Rв / m • Uпост                                                      (3.2.11)

А = 3,14•0,5•8,2 / 2•21,85 = 0,29

10 Кут зсуву фаз за рахунок Ls

£ = arctg(2П•f• Ls / Rв)                                                                   (3.2.12)

£ = arctg 0,0459 = 3°

В = 1,09

D = 2,17

F = 6

H = 600

11 Визначимо величини необхідні для розрахунку трансформатора

U2 = B•Uпост                                                                           (3.2.13)

U2 = 1,09•21,85 = 23,82 В

I2 = 0,707• D•Io                                                                     (3.2.14)

I2 = 0,707 • 2,17• 0,5 = 0,77 А

I1 = Kтр • I2                                                                         (3.2.15)

I1 = 0,07 А

де Kтр = U2 / U1 = 0,108

Ртип = 0,707 • В • D • Io • Uпост                                             (3.2.16)

Ртип = 0,707•1,09•2,17•0,5•21,85 = 18,27 В•А

12 Уточнюємо величину Rтр та Rв

При Ртип до 40 В•А і f = 50 Гц для сталі Е340 значення Bm = 1,55 Тл

Rтр = 3,12 Ом   

Ls = 0,0015 Гн

Rв = 3,12 + 2,66 = 5,78 Ом

13Уточнюємо параметри вентилю та трансформатора

А = 0,21

£ = arctg(2П•f• Ls / Rв)                                                                   (3.2.17)

£ = arctg 0,081 = 5°

В = 1

D = 2,21

F = 6,4

H = 440

Iов = 0,5 А

Uобр = 1,41•1•21,85 = 30,8 В < Uобр доп = 100 В

U2 = 1•21,85 = 21,85 В

I2 = 0,707•2,21•0,5 = 0,78 А

Ктр = 21,85/220 = 0,099

I1 = 0,099•0,707•2,21•0,5 = 0,077А

Ртип = 0,707•0,78•2,21•21,85 = 26,63 В•А

14 Вибираємо П-образний LC фільтр

Коефіцієнт пульсацій на вході фільтру:

Кп.вх. = 100Н / RвСо                                                                (3.2.18)

Задаємося ємкістю конденсатора на вході фільтру такої величини, щоб значення Кп.вх було менше 3 %

Со = 100 мкФ

Кп.вх. = 76%

15 Коефіцієнт згладжування фільтру

q = Кп.вх. / Кп.вих.                                                                      (3.2.19)

q = 0,76/ 0,1 = 7,6

16 Амплітуда змінної напруги на конденсаторі Со

U~m = Кп.вх. • Uo                                                                      (3.2.20)

U~m = 0,076•21,85 = 1,7 В

Вибираємо конденсатор типу К50-27 з умови:

Uраб конд = 50 В > U2m = 1,41U2 = 33,6 В

U­m конд > U~m

U~m конд = 6%

Uраб конд = 0,06•50 = 3 В > U~m = 1,7 В

Конденсатор С1 на виході фільтру вибераєм того ж типу що і С0

17 Індуктивність дроселя фільтру

L = 10(q + 1) / m² • C1                                                            (3.2.21)

L = 10•8,6 / 4 • 100 = 0,215 Гн

Вибираємо уніфікований дросель типу Д4-0,6-0,12 параметри якого наступні:

L = 0,6 Гн

I0 = 0,12 А

U~др доп = 5 В

U~ m др доп = 1,41 U~др доп = 7 В > U~m = 3,8 В

18 Фактичний коефіцієнт згладжування

q = m² • C1 • L / 10                                                                 (3.2.22)

q = 24

Фактичний коефіцієнт пульсації напруги в навантаженні

Кп.вих. = Кп.вх. / q                                                                      (3.2.23)

Кп.вих. = 0,76 / 24 = 0,032

19 ККД випрямляча

n = Ро ном / Ро ном + Рв + Ртр + Рф                                              (3.2.24)

де Ро ном = Ро = 9,5 Вт

Рв = Io • 2 • Uпр = 1 Вт

Ртр = Ртип(1- nтр) = 26,63•0,1 = 2,663 Вт

Рф = Uдр•Io = 2,85•0,5 = 1,425         Вт

n = 9,5 / 9,5+1+2,663+1,425 = 0,65 або 65%

4 КОНСТРУКТОРСЬКО-ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА

4.1 Конструкторська частина

Згідно з технічним завданням було розроблено корпус для схеми „Регулятор потужності з таймером”. Друкована плата має три отвори для кріплення на корпус.

Корпус являє собою пластикова коробка (120х92,5х20), що складається з двох деталей. Товщина пластика складає 5мм у всіх стінках. Перша, основна, має на основі чотири піднесені циліндри зі спеціальними отворами для шурупів на місцях, які зазначені на рисунку друкованої плати. Вони піднесені на 7 мм від стінки основи. Завдяки їм плата тримається у корпусі нерухомою.

В корпусі є отвори для змінних опорів R7 та R20, перемикачів SA1 та SA2,а також індикатора HL1.

В якості вмикача живлення існують клеми з фіксацією, що кріпляться укомплектованою гайкою на праву стінку корпусу, що входить до першої деталі. Провідниками (ПХВ.М – 2.5) з`єднуються із самою платою.

Таким чином ми маємо зручний і досить компактний корпус для регулятора потужності з таймером.

4.2 Технологічна частина

4.2.1 способи виготовлення друкованої плати

Друкована плата є плоскою ізоляційною підставкою, на одному чи обох боках якої розташовані металеві провідники, відповідно до електричної схеми.

Друкована плата служить для монтажу на ній електрорадіоелементів за допомогою напівавтоматичних і автоматичних установок з подальшим одночасним паянням всіх ЕРЕ зануренням в розплавлений припій або на хвилі рідкого припою ПОС.

До друкованої плати пред'являється ряд вимог по точності розташування провідного малюнка, по величині опору ізоляції діелектрика, механічної міцності і тд. (ГОСТ 23752—79). Однією з основних вимог є забезпечення здатності до паяння, що досягається відповідним вибором гальванічного покриття і технологією металізації, тому у виробництві друкованої плати особливу увагу надається хіміко-гальванічним процесам.

Виготовлення друкованої плати (ГОСТ 2.417-91) здійснюється хімічним, електрохімічним або комбінованим способом. Останнім часом набули поширення нові способи виготовлення - аддетивні. Нижче дана коротка характеристика кожного із способів.

Вихідним матеріалом при хімічному способі служить фольгований діелектрик, на поверхню якого з одного або двох боків наклеєна мідна фольга завтовшки 35-50 мкм.

На поверхню мідної фольги спочатку наноситься захисний малюнок (рельєф) так, щоб він закрив провідники при витравленні міді. Захисний малюнок схеми виконується стійкими до дії травильних розчинів матеріалами. Потім слідує операція витравлення, в результаті якої повністю витравлюється мідь і створюється провідний малюнок.

У зарубіжній практиці даний спосіб називають субтрактивним. Отвори для установки виводів електрорадіоелементів свердляться або штампуються після витравлення міді і не металізуються. Паяння виводів електрорадіоелементів проводиться безпосередньо до контактних майданчиків друкованих провідників.

Електрохімічний спосіб в зарубіжній літературі і частково у вітчизняній практиці називають напіваддитивним від латинського слова «additio» (складання), оскільки провідний малюнок створюється в результаті електрохімічного осадження металу, а не витравляння. Префікс «напів» означає, що в технології виготовлення збережена операція витравлення тонкого шару металу, який утворюється по всій поверхні плати при хімічній металізації.

Вихідними матеріалами в цьому випадку служать нефольговані діелектрики. Захисний малюнок на відміну від попереднього методу наносять так, щоб відкритими залишалися ті ділянки поверхні, які підлягають металізації з метою утворення провідникових елементів схеми.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15