Soluții la problemele legate de proiectarea unei surse de alimentare cu curent continuu
Proiectarea sursei de alimentare cu curent continuu stabilizat
Proiectarea transformatorului redresor trifazat include: modul de conectare a înfășurărilor primare și secundare, calculul tensiunii secundare, calculul curentului primar și secundar, calculul și determinarea capacității și selecția a formei structurale. Printre acestea, modul de conectare al înfășurărilor primare și secundare și determinarea tensiunii secundare sunt conținutul analizei noastre cheie. Acest articol ia ca exemplu proiectarea a trei surse de curent continuu ale unui driver de motor pas cu pas pentru a le prezenta în detaliu.
Determinarea tensiunii pe partea secundară
Tensiunea secundară nu este legată doar de tensiunea de sarcină (adică de tensiunea de alimentare reglată în curent continuu care urmează să fie proiectată) și de circuitul redresor, ci și de dispozitivul de stabilizare a tensiunii. Pentru circuitul redresor în punte cu cerințe ridicate, utilizați filtru de condensator pentru a stabiliza tensiunea și pentru a stabiliza tensiunea cu un stabilizator de tensiune. Pentru cei cu cerințe scăzute, nu puteți stabiliza tensiunea sau folosi condensatori pentru a stabiliza tensiunea. După cum se arată în Figura 1, plus unitatea de joasă tensiune de 7V este utilizată în principal pentru blocarea fază. Curentul său este mic, iar tensiunea este scăzută. Sursa de alimentare de tip și frecvența înaltă, curentul mare și rata de schimbare a curentului vor produce o supratensiune ridicată, astfel încât condensatorii electrolitici ar trebui utilizați pentru a stabiliza tensiunea și rezistențele pentru a limita curentul; plus 12V este folosit pentru sursele de alimentare ale calculatoarelor si circuitelor integrate, cu curent mic si tensiune joasa. Cu toate acestea, este necesară o tensiune stabilă și un coeficient mic de ondulare, astfel încât condensatoarele și regulatoarele cu trei terminale sunt utilizate pentru a stabiliza tensiunea în două etape. Pentru diferite metode de stabilizare a tensiunii, tensiunea secundară are diferite metode de determinare. În teorie, formulele de calcul ale celor trei tensiuni sunt aceleași, adică U2=Ud/2,34 sau UL=Ud/1,35, iar cele trei tensiuni secundare calculate Tensiunile sunt: 5,2V, 81,5V și 8,9V, dar rezultatele unor astfel de calcule nu sunt potrivite în practică. Prin urmare, unele cantități trebuie determinate prin formule de estimare inginerească. De exemplu, sistemul de rectificare ireversibilă trifazată folosește în general formula UL=({{20}}.9 ~1.{{3{0}})·Estimarea Ud , dacă partea DC este filtrată de un condensator electrolitic, valoarea medie a ieșirii va crește, care este estimată în general prin formula UL=Ud/2½; dacă partea de curent continuu este stabilizată de un condensator și un regulator de tensiune cu trei terminale, pentru a extinde stabilitatea intervalului de tensiune, Ud ar trebui, în general, crescut cu 3 ~ 6V și apoi estimat cu formula UL=({ {42}}.9 ~ 1.0) · Ud. Cele trei tensiuni secundare astfel determinate sunt: UL7=0.9×7=6.3V, UL110=110/2½{=78V, UL{12=16×0.{ {43}}.4V.
1. Exemplu secundar de calcul al curentului și determinarea capacității
Curentul secundar trebuie determinat în funcție de mărimea curentului de sarcină și a circuitului redresor. În figura 1, este utilizat un circuit redresor în punte trifazat, iar valorile efective ale celor trei curenți secundari sunt obținute folosind formula I2=(2/3)½Id: 3,26 A, 6,5 A, 1,63 A , primești 3 tensiuni și curenți secundari. Conform principiului că puterea primară și secundară a transformatorului sunt aproximativ egale, se poate obține curentul primar I1=1.45A, capacitatea transformatorului este S=953VA, iar modelul transformatorului este selectat în funcție de 1,5 kVA.
1. Determinarea modului de conectare a înfășurării secundare
Înfășurările trifazate ale transformatorului pot fi conectate în formă de stea sau triunghi, după cum este necesar. Circuitele de redresare trifazată sunt în general utilizate pentru redresarea de mare putere (adică puterea de sarcină este peste 4kW), iar transformatoarele sunt de obicei conectate în două tipuri: Y/Δ și Δ/Y. Conexiunea Δ/Y poate face ca curentul liniei de alimentare să aibă doi pași, care este mai aproape de unda sinusoidală, iar influența armonică este mică, iar circuitul de rectificare controlabil este utilizat mai mult; conexiunea Y/Δ poate furniza curent alternativ monofazat, reducând curentul de înfășurare secundar este în general utilizat în circuitele redresoare cu diode de mare putere; pentru transformatoarele trifazate de putere mică, uneori este conectat în tipul Y/Y, deși această metodă de conectare va introduce armonici în rețeaua electrică. Dar la urma urmei, puterea sa este mică și impactul său este mic. Pe scurt, atunci când alegem, nu ar trebui să luăm în considerare doar impactul asupra rețelei electrice, ci și să minimizăm curentul înfășurării și să reducem nivelul de izolare a înfășurării. În figura 1, curenții de 7V și 12V sunt relativ mici, tensiunea este scăzută și este selectată metoda de conectare în stea; curentul de 110 V este mare, iar tensiunea nu este prea mare și este selectată metoda de conectare în formă de Δ, care poate reduce foarte mult curentul în înfășurare, poate reduce diametrul firului de înfășurare și poate extinde lungimea înfășurării. Durata de viata; deși tensiunea de linie a înfășurării primare este mare (380V), capacitatea transformatorului este de numai 2kW, iar curentul primar este de 1,45A, astfel încât metoda de conectare în stea poate reduce tensiunea înfășurării și izolația înfășurării.
Proiectarea circuitului redresorului
Circuitul redresor trifazat are de obicei un circuit redresor trifazat cu jumătate de undă și un circuit redresor trifazat în punte. Deoarece tensiunea medie de ieșire a circuitului de redresor trifazat în punte este mare, ondulația de tensiune este mică, iar factorul de calitate este ridicat, circuitul redresor în punte este adesea folosit. Alegerea tipului de diodă pe brațul punții este determinată în principal de tensiunea nominală și curentul nominal, iar curentul și tensiunea nominală sunt determinate de curentul și tensiunea medie de sarcină. Formula de calcul este: ID=(1/3)½·Id, ID( AV)=ID / 1,57, UDn=(1 ~ 2) 2½·U2, modelul a redresorului se poate determina prin verificarea manualului diodei cu ID (AV) si UDn.
Proiectarea circuitului de filtrare și stabilizare a tensiunii
1), circuitul de filtru și selecția dispozitivului
Circuitul de filtru redresor are de obicei circuite de filtru, cum ar fi condensatoare, inductori și RC. Filtrarea inductivă este realizată prin utilizarea inductanței pentru a genera forță contra-electromotoare la curentul pulsatoriu și a împiedica schimbarea curentului. Cu cât inductanța este mai mare, cu atât efectul de filtrare este mai bun. Este utilizat în general în domeniul în care curentul de sarcină este mare și cerințele de filtrare nu sunt mari. Circuitul de filtru RC este un circuit de filtru utilizat prin conectarea rezistențelor și condensatoarelor. Deoarece rezistorul va reduce o parte din tensiunea de curent continuu, tensiunea de ieșire de curent continuu va scădea, deci este potrivit doar pentru circuite de curent mici. Filtrarea condensatorului este de a utiliza efectul de încărcare și descărcare al condensatorului pentru a stabili tensiunea de ieșire rectificată, iar amplitudinea tensiunii crește, efectul de filtrare este bun și este potrivit pentru diferite circuite de redresare. Selectarea condensatorului de filtru este în principal determinarea tipului, capacității și valorii tensiunii de rezistență. Condensatoarele de filtru redresoare utilizate în mod obișnuit includ condensatoare electrolitice din aluminiu, electrolitice cu tantal, poliester și monolitice. Condensatoarele electrolitice din aluminiu au un curent de scurgere mare, tensiune de rezistență scăzută și temperatură de funcționare (până la plus 70 de grade), dar capacitate mare; Condensatoarele electrolitice cu tantal au un curent de scurgere mic, o tensiune de rezistență mai mare și o temperatură de funcționare mai mare decât condensatoarele electrolitice din aluminiu și sunt, în general, utilizate pentru locuri cu cerințe mai mari; Condensatoarele din poliester au rezistență mare de izolație, pierderi reduse, temperatură scăzută de funcționare (până la plus 55 de grade), capacitate mică, dar rezistență ridicată; Condensatoarele monolitice pot fi fabricate de dimensiuni mici și de mare rezistență la tensiune. Performanța și performanța termică sunt relativ stabile, dar capacitatea este mică. În general, atunci când curentul de ieșire redresat este mare, condensatorii electrolitici trebuie să fie utilizați pentru a filtra și stabiliza tensiunea; dacă curentul de ieșire este mic, pentru filtrare se pot folosi condensatoare obișnuite sau condensatoare electrolitice. Dacă tensiunea de ieșire CC are cerințe de coeficient de ondulare sau pentru a preveni zgomotul de înaltă frecvență, utilizați condensatori electrolitici Este mai bine să fie utilizați în paralel cu condensatori nepolari de capacitate mică: condensatorii de capacitate mică pot filtra armonicile de ordin înalt în DC pulsatorie și condensatoarele electrolitice pot filtra componentele de joasă frecvență de valoare mare, iar intervalul de stabilizare a tensiunii este larg și efectul este bun. Circuitul de redresare și filtrare nu necesită prea multă capacitate și rezistență la tensiunea condensatorului. În general, capacitatea condensatorului este estimată în funcție de curentul de ieșire. Dacă curentul de ieșire este mare, capacitatea va fi mare; dacă curentul este mic, capacitatea va fi mică. Cu toate acestea, dacă capacitatea este prea mare, valoarea tensiunii de ieșire va fi redusă, iar dacă este prea mică, ondulația de tensiune va fi mare și instabilă. Consultați Tabelul 1 pentru a determina capacitatea. Valoarea tensiunii de rezistență este în general de 1,5 până la 2 ori tensiunea de lucru a circuitului conectat.
2), circuitul regulatorului de tensiune și selecția dispozitivului
Există două tipuri de circuite de stabilizare a tensiunii: circuit de stabilizare a tensiunii cu componente discrete și circuit integrat de stabilizare a tensiunii, printre care circuitul integrat de stabilizare a tensiunii este utilizat în principal pentru circuitul de redresare cu tensiune joasă și curent mic. . Atunci când alegeți, trebuie să determinați mai întâi seria, dacă este o sursă de alimentare pozitivă sau o sursă de alimentare negativă, dacă este reglabilă sau fixă, apoi selectați un model specific în funcție de tensiunea nominală și curentul nominal; în același timp, atunci când stabilizatorul de tensiune este conectat la circuitul redresor, unele componente de protecție, cum ar fi conectarea unei diode la terminalul I/O pentru a preveni un scurtcircuit la terminalul de intrare, conectarea unui mic condensator între terminalul de intrare și pământul, poate limita amplitudinea tensiunii de intrare etc.
Proiectarea sursei de alimentare CC este relativ simplă în teorie, dar sunt necesare analize, cercetări, practică și rezumate suplimentare în proiectarea inginerească specifică.
