Ratkaisuja DC-säädetyn virtalähteen suunnitteluun liittyviin ongelmiin
Stabiloidun tasavirtalähteen suunnittelu
Kolmivaiheisen tasasuuntaajan muuntajan suunnittelu sisältää: ensiö- ja toisiokäämien kytkentätavan, toisiopuolen jännitteen laskennan, ensiö- ja toisiopuolen virran laskennan, kapasiteetin laskennan ja määrityksen sekä valinnan. rakenteellisesta muodosta. Niistä ensiö- ja toisiokäämien kytkentätapa ja toisiopuolen jännitteen määritys ovat avainanalyysimme sisältöä. Tässä artikkelissa esitellään yksityiskohtaisesti esimerkkinä askelmoottoriohjaimen kolmen tasavirtalähteen suunnittelu.
Toisiopuolen jännitteen määritys
Toisiojännite ei liity ainoastaan kuormitusjännitteeseen (eli suunniteltavaan DC-säädettyyn tehonsyöttöjännitteeseen) ja tasasuuntaajapiiriin, vaan liittyy myös jännitteen stabilointilaitteeseen. Siltatasasuuntaajapiirissä, jolla on korkeat vaatimukset, stabiloi jännite kondensaattorisuodattimella ja stabiloi jännite jännitteen stabilisaattorilla. Niille, joilla on alhaiset vaatimukset, et voi stabiloida jännitettä tai käyttää kondensaattoreita jännitteen vakauttamiseksi. Kuten kuvasta 1 näkyy, plus 7V pienjännitetaajuusmuuttajaa käytetään pääasiassa vaihelukitukseen. Sen virta on pieni ja jännite alhainen. Tyyppi virtalähde ja korkea taajuus, suuri virta ja virran muutosnopeus tuottavat korkean ylijännitteen, joten elektrolyyttikondensaattoreita tulisi käyttää jännitteen vakauttamiseksi ja vastuksia rajoittamaan virtaa; plus 12V käytetään tietokoneiden ja integroitujen piirien virtalähteisiin pienellä virralla ja matalalla jännitteellä. Kuitenkin tarvitaan vakaa jännite ja pieni aaltoilukerroin, joten kondensaattoreita ja kolminapaisia säätimiä käytetään jännitteen stabilointiin kahdessa vaiheessa. Eri jännitteen stabilointimenetelmissä toisiojännitteellä on erilaiset määritysmenetelmät. Teoriassa näiden kolmen jännitteen laskentakaavat ovat samat, eli U2=Ud/2,34 tai UL=Ud/1,35, ja lasketut kolme toisiojännitettä Jännitteet ovat: 5,2 V, 81,5V ja 8,9V, mutta tällaisten laskelmien tulokset eivät sovellu käytännössä. Siksi jotkin suureet on määritettävä teknisten estimointikaavojen avulla. Esimerkiksi kolmivaiheisessa irreversiibelissä korjausjärjestelmässä käytetään yleensä kaavaa UL=({{20}},9 ~1.{{30}})·Ud-arvio , jos DC-puoli suodatetaan elektrolyyttikondensaattorilla, lähdön keskiarvo kasvaa, mikä yleensä arvioidaan kaavalla UL=Ud/2½; jos DC-puoli on stabiloitu kondensaattorilla ja kolminapaisella jännitesäätimellä, stabiiliuden jännitealueen laajentamiseksi Ud tulisi yleensä suurentaa 3 ~ 6 V ja arvioida sitten kaavalla UL=({ {42}},9 ~ 1,0) · Ud. Kolme näin määritettyä toisiojännitettä ovat: UL7=0,9×7=6,3 V, UL110=110/2½=78V, UL12=16×0.{101} {43}}.4V.
1. Toissijainen esimerkkivirtalaskenta ja kapasiteetin määritys
Toisiovirta tulee määrittää kuormitusvirran ja tasasuuntauspiirin koon mukaan. Kuvassa 1 on käytetty kolmivaiheista siltatasasuuntaajapiiriä ja kolmen toisiovirran teholliset arvot saadaan kaavalla I2=(2/3)½Id: 3.26 A, 6.5A, 1.63A , saat 3 toisiojännitettä ja -virtaa. Periaatteen mukaan, että muuntajan ensiö- ja toisiotehot ovat suunnilleen samat, voidaan saada ensiövirta I1=1.45A, muuntajan kapasiteetti on S=953VA ja muuntajamalli. valitaan 1,5kVA:n mukaan.
1. Toisiokäämin kytkentätavan määrittäminen
Kolmivaiheisen muuntajan käämit voidaan kytkeä tarpeen mukaan tähti- tai kolmiomuotoon. Kolmivaiheisia tasasuuntauspiirejä käytetään yleensä suuritehoiseen tasasuuntaukseen (eli kuormitusteho on yli 4 kW), ja muuntajat on yleensä kytketty kahteen tyyppiin: Y/Δ ja Δ/Y. Δ/Y-liitäntä voi tehdä voimalinjan virrasta kaksiportaisen, joka on lähempänä siniaaltoa, ja harmoninen vaikutus on pieni, ja ohjattavaa tasasuuntauspiiriä käytetään enemmän; Y/A-liitäntä voi tarjota yksivaiheista vaihtovirtaa, mikä vähentää toisiokäämivirtaa, jota käytetään yleensä suuritehoisissa dioditasasuuntaajapiireissä; pienitehoisissa kolmivaiheisissa muuntajissa se kytketään joskus Y/Y-tyyppiin, vaikka tämä kytkentämenetelmä tuo yliaaltoja sähköverkkoon. Mutta loppujen lopuksi sen teho on pieni ja sen vaikutus pieni. Lyhyesti sanottuna valittaessa meidän ei tulisi ottaa huomioon vain vaikutusta sähköverkkoon, vaan myös minimoida käämivirta ja alentaa käämin eristystasoa. Kuvassa 1 7V ja 12V virrat ovat suhteellisen pieniä, jännite on alhainen ja tähtikytkentätapa on valittu; 110 V virta on suuri ja jännite ei ole liian korkea, ja valitaan Δ-muotoinen kytkentämenetelmä, joka voi vähentää huomattavasti käämin virtaa, vähentää käämilangan halkaisijaa ja pidentää käämin pituutta. käyttöikä; vaikka ensiökäämin linjajännite on korkea (380V), muuntajan kapasiteetti on vain 2kW ja ensiövirta 1,45A, joten tähtikytkentämenetelmä voi vähentää käämin jännitettä ja käämin eristystä.
Tasasuuntaajapiirin suunnittelu
Kolmivaiheisessa tasasuuntaajapiirissä on yleensä kolmivaiheinen puoliaaltotasasuuntauspiiri ja kolmivaiheinen siltatasasuuntauspiiri. Koska kolmivaiheisen siltatasasuuntauspiirin keskimääräinen lähtöjännite on korkea, jännitteen aaltoilu on pieni ja laatutekijä on korkea, siltatasasuuntaajapiiriä käytetään usein. Siltavarren diodityypin valinta määräytyy pääasiassa sen nimellisjännitteen ja nimellisvirran perusteella, ja nimellisvirran ja -jännitteen määrää keskimääräinen kuormitusvirta ja -jännite. Laskentakaava on: ID=(1/3)½·Id, ID( AV)=ID / 1,57, UDn=(1 ~ 2) 2½·U2, malli Tasasuuntaajan arvo voidaan määrittää tarkistamalla diodin ohjekirjasta ID (AV) ja UDn.
Suodatus- ja jännitteen stabilointipiirin suunnittelu
1), suodatinpiiri ja laitevalinta
Tasasuuntaajan suodatinpiirissä on yleensä suodatinpiirejä, kuten kondensaattoreita, induktoreja ja RC:tä. Induktiivinen suodatus toteutetaan käyttämällä induktanssia synnyttämään vastasähkömotorinen voima sykkivälle virralle ja estämään virran muutos. Mitä suurempi induktanssi, sitä parempi suodatusvaikutus. Sitä käytetään yleensä kentällä, jossa kuormitusvirta on suuri ja suodatusvaatimukset eivät ole korkeat. RC-suodatinpiiri on suodatinpiiri, jota käytetään vastusten ja kondensaattoreiden yhdistämiseen. Koska vastus pienentää osan tasajännitteestä, DC-lähtöjännite pienenee, joten se soveltuu vain pieniin virtapiireihin. Kondensaattorin suodatuksessa käytetään kondensaattorin lataus- ja purkausvaikutusta, jotta tasasuunnattu lähtöjännite saadaan vakaaksi, ja jännitteen amplitudi kasvaa, suodatusvaikutus on hyvä ja se sopii erilaisiin tasasuuntauspiireihin. Suodatinkondensaattorin valinta perustuu pääasiassa tyypin, kapasiteetin ja kestojännitteen arvon määrittämiseen. Yleisesti käytettyjä tasasuuntaussuodatinkondensaattoreita ovat alumiinielektrolyytti-, tantaali-, polyesteri- ja monoliittiset kondensaattorit. Alumiinielektrolyyttikondensaattoreissa on suuri vuotovirta, alhainen kestävyysjännite ja käyttölämpötila (jopa plus 70 astetta), mutta suuri kapasiteetti; tantaalielektrolyyttikondensaattoreilla on pieni vuotovirta, korkeampi kestojännite ja korkeampi käyttölämpötila kuin alumiinielektrolyyttikondensaattoreilla, ja niitä käytetään yleensä korkeampiin vaatimuksiin; polyesterikondensaattoreilla on suuri eristysvastus, pieni häviö, alhainen käyttölämpötila (jopa plus 55 astetta), pieni kapasiteetti, mutta korkea kestojännite; monoliittiset kondensaattorit voidaan tehdä pienikokoisiksi ja korkeaksi kestäviksi. Suorituskyky ja lämpöteho ovat suhteellisen vakaat, mutta kapasiteetti on pieni. Yleensä, kun tasasuunnattu lähtövirta on suuri, elektrolyyttikondensaattoreita on käytettävä jännitteen suodattamiseen ja stabilointiin; jos lähtövirta on pieni, voidaan suodatukseen käyttää tavallisia kondensaattoreita tai elektrolyyttikondensaattoreita. Jos DC-lähtöjännitteellä on aaltoilukerroinvaatimuksia tai suurtaajuisen kohinan estämiseksi, käytä elektrolyyttikondensaattoreita. On parempi käyttää rinnakkain pienikapasiteettisten ei-polaaristen kondensaattoreiden kanssa: pienikapasiteettiset kondensaattorit voivat suodattaa korkealuokkaiset harmoniset sykkivässä DC:ssä ja elektrolyyttikondensaattorit voivat suodattaa pois suuriarvoiset matalataajuiset komponentit, ja jännitteen stabilointialue on laaja ja vaikutus on hyvä. Tasasuuntaus- ja suodatuspiiri ei vaadi liikaa kapasiteettia ja kondensaattorin kestävyysjännitettä. Yleensä kondensaattorin kapasiteetti arvioidaan lähtövirran mukaan. Jos lähtövirta on suuri, kapasiteetti on suuri; jos virta on pieni, kapasiteetti on pieni. Jos kapasiteetti on kuitenkin liian suuri, lähtöjännitteen arvo pienenee, ja jos se on liian pieni, jännitteen aaltoilu on suuri ja epävakaa. Katso taulukko 1 kapasiteetin määrittämiseksi. Kestojännitteen arvo on yleensä 1,5-2 kertaa kytketyn piirin käyttöjännite.
2), jännitteensäädinpiiri ja laitteen valinta
Jännitteen stabilointipiirejä on kahdenlaisia: erillinen komponenttijännitteen stabilointipiiri ja integroitu jännitteen stabilointipiiri, joista integroitua jännitteen stabilointipiiriä käytetään pääasiassa tasasuuntaamiseen matalajännitteisellä ja pienellä virralla. . Kun valitset, sinun on ensin määritettävä sarja, onko se positiivinen vai negatiivinen virtalähde, onko se säädettävä vai kiinteä, ja valitse sitten tietty malli sen nimellisjännitteen ja nimellisvirran mukaan; samalla kun jännitteenvakain on kytketty tasasuuntaajapiiriin, jotkin suojakomponentit, kuten diodin kytkeminen I/O-liittimeen oikosulun estämiseksi tuloliittimessä, pienen kondensaattorin kytkeminen tuloliittimen ja maahan, voi rajoittaa tulojännitteen amplitudia jne.
Tasavirtalähteen suunnittelu on teoriassa suhteellisen yksinkertaista, mutta erityisessä suunnittelussa tarvitaan lisäanalyysiä, tutkimusta, käytäntöä ja yhteenvetoa.
