.

Широтно-імпульсний модулятор на базі магнітного підсилювача

Язык: украинский
Формат: курсова
Тип документа: Word Doc
1 1528
Скачать документ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ЖИТОМИРСЬКИЙ
ІНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧНИЙ ІНСТИТУТ

Група
Кафедра АіКТ

ЕЛЕМЕНТИ ТА ПРИСТРОЇ АВТОМАТИКИ

Курсова робота

„ШИРОТНО-ІМПУЛЬСНИЙ МОДУЛЯТОР
НА БАЗІ МАГНІТНОГО ПІДСИЛЮВАЧА”

Пояснювальна записка

Керівник (
Виконавець ( )

Житомир 2005

1.ТЕХНИЧНЕ ЗАВДАННЯ
Тип двигуна СЛ – 521
Номінальна напруга 110 В
Номінальна потужність 77Вт
Номінальний струм 1.2А
Номінальна частота обертання 3000 об/хв
Номінальний обертальний момент 25 Нсм
Момент інерції якоря 1,7кгсм2
Пусковий момент 65Нсм
Статичний момент тертя 3.5Нсм
Опір обмотки якоря 8.5Ом
Закон регулювання n/nп = const = 0,5

2.ВСТУП
В сучасних системах автоматичного керування досить широко використовуються перетворювачі синусоїдної напруги в імпульси струму. В автоматизованому електроприводі такі джерела керування дозволяють отримати досить м’які механічні характеристики.
3.ВИБІР СХЕМИ
Одним з варіантів створення перетворювачів синусоїдної напруги в імпульси струму є використання магнітних однотактних підсилювачів (керованих дроселів) у режимі вимушеного намагнічування. В таких дроселях імпульси струму завжди мають прямокутну форму, а форма імпульсів напруги на навантаженні залежить від властивостей останнього. Звичайний керований дросель у режимі вимушеного намагнічування дозволяє отримати імпульси напруги трикутної форми на ємності (рис.3.1, а), увімкненій в ланцюг робочої обмотки.

Формування таких імпульсів напруги на ємності виникає за умови, якщо незначний сигнал управління Іу викликає насичення одного з осердь. Це призводить до того, що конденсатор С буде періодично перезаряджатись струмом з постійною амплітудою (рис. 3.1, б). З урахуванням цієї обставини напруга на конденсаторі на протязі одного півперіоду може бути визначена за формулою:

де п – порядковий номер півперіоду; Uc0 – напруга на конденсаторі на
початку півперіоду (в момент зміни напрямку струму ip).
На базі такого формувача імпульсів напруги трикутної форми можна побудувати, широтно-імпульсний модулятор (ШІМ), схема якого зображена на рис. 3.2, а.
Напруга на конденсаторі Uc випрямляється двопівперіодним випрямлячем і подається у вигляді імпульсів напруги UR трикутної форми подвоєної частоти в ланцюг база – колектор транзистора VT. Ця напруга намагається відкрити транзистор. На протязі відрізку часу ti, коли Uб > 1.

Рис 3,3
Вибір транзистора виконуємо на підставі напруги і струму якоря виконавчого двигуна:
Uke ≥ 1.2Uaном ≥1.2·110 ≥ 132B
Iкмакс ≥ Iаном ≥ 1,2А
Вибираємо транзистор типу КТ851А з такими характеристиками:
Ukeмакс = 200В > 132В; Iкмакс = 2А > 1,2А
Pкмакс =25Вт; h21e мін =40; Ікб0 ≤ 1мА;
tр ≤ 2,6мкс; Uбемакс = 5В; Ібн = 50мА.

Для забезпечення нормальних умов роботи транзистора вибираємо

Необхідну величину опору резистора Rб для забезпечення режиму відсічки транзистора отримуємо за формулою:

Потужність на опорі:

Вибираємо по стандарту Rб – типу МЛТ-0,125-3кОм
Навантаженням колекторного ланцюга є обмотка якоря двигуна, тому:
Rк = Rа = 8,5Ом

Напруга живлення:
Ежив = 1,2Uaном = 1.2·110 = 132B

3.4.Розрахунок параметрів магнітного підсилювача та транс¬форматора
Посільки рівень напруги URмакс = 3В , то використовуємо розділювальний трансформатор з потужністю
Ртр = Іб2насRб /ηтр = (5010-3)2 3103/0,9 = 8,4Вт
В цьому виразі можна прийняти, що коефіцієнт корисної дії трансформатора ηтр = 0,9.
Для забезпечення відповідного режиму роботи ШІМ необхідно щоб магнітний підсилювач (МП) працював в режимі вимушеного намагнічування. Варто нагадати, що такий режим роботи МП характеризується наявністю великого реактивного опору у ланцюзі керування [1], повний активний опір контуру навантаження є незначним і складається лише з активного опору робочої обмотки а напруга живлення робочої обмотки вибирається такою, що незначний струм керування почергово призводить до насичення осердя з ідеальною кривою намагнічування. Як наслідок, у робочій обмотці буде протікати періодичний змінний струм прямокутної форми.
Конструктивні параметри та характеристики магнітного підсилювача (МП) значною мірою залежать від його потужності. Останню в цій задачі можна визначити за формулою:
Рмп=Рб/ηтр=3/0,9=3,3 мВт
де Рб – максимальна потужність, що споживається резистором Rб;
ηтр – коефіцієнт корисної дії трансформатора.
Вибір марки феромагнітного матеріалу для виготовлення осердя виконуємо з урахуванням частоти живлення робочої обмотки та потужності МП на підставі рекомендацій, зазначених в [1].

Для виготовлення осердя МП вибираємо електромагнітну сталь Э310, яка є однією із найпоширеніших в електромагнітних пристроях.

Розрахунок МП розпочинаємо з визначення об’єму його осердя за формулою:

де Hmax кз – напруженість в режимі короткого замикання (див.рис 3,5)
Вибравши точку А на ділянці перегібу основної кривої намагнічування, знаходимо індукцію Вхх = 1,45Тл та відповідну їй
напруженість магнітного поля Нхх = 5 А/см.
Коефіцієнт кратності струму ккр для малопотужних МП, що використовуються як регулюючий елемент в ШІМ рекомендується:
ккр = 5
Максимальне значення напруженості в режимі короткого замикання (насичення) визначаємо за формулою:
Hmax = ккрНхх = 55 = 25А/см =0,25А/м

Графічним шляхом за допомогою рис.3.5 визначаємо індукцію короткого замикання Вm кз = 0,1Тл.
Кутова швидкість двигуна
ω = 2πn = 23,143000 =18840рад/хв
Таким чином:

Згідно нормального ряду осердь (додаток 1 в [2]) вибираємо найближче осердя з геометрічними розмірами D1 / D2 / h типу ОЛ 16/20-2 (2шт)
Тоді уточнений об’єм осердя становить

Середня лінія осердя:

Тоді площа поперечного перерізу осердя

де Кзос =0,9 – коефіцієнт заповнення загального перерізу осердя сталлю.
Середнє значення довжини одного витка робочої обмотки lр ср та обмотки управління lу ср (див. рис. 3.6) визначаємо за формулами:

де χ = 5мм – припуск на кути.
Кількість витків робочої обмотки змінного струму розраховуємо за формулою:

де =0,0175 Оммм2/м (для меди)
J=2 – нормована щільність струму [1].
Приймаємо початкове значення струму Іу макс =1мА. Тоді число витків обмотки управління визначаємо за формулою:

Напруженість Ну макс знаходимо графічним методом (рис. 3.5) як напруженість управління, що зумовлює режим Нмакс кз.
Струм робочої обмотки знаходимо за формулою

Площу поперечного перерізу дроту для кожної з обмоток визначаємо через максимальний струм, що протікатиме через неї, та нормовану щільність струму:

Відповідні діаметри дротів кожної обмотки:

Обираємо відповідно марки проводів:
Для робочої обмотки ПЕВ-I-0,05мм;
Для обмотки управління ПЕВ-I-0,03мм.
Опір одного метра вибраних проводів відповідно дорівнюють:

R1М 0,05 = 9,3 Ом/м R1М 0,03 = 24,7 Ом/м

Довжина обмотки управління:
lУ = lУср  wУ =0,036 = 0,18м
Довжина робочої обмотки:
lР = l Рср  wУ =0,02128 = 0,59м
Активний опір обмотки управління:
RУ =R1М lУ = 24,7  0,18 = 4,45Ом
Активний опір робочої обмотки :
RР =R1М lР = 9,3  0,59 = 5,48 Ом
Приведений до ланцюга управління опір робочої обмотки:
R/Р = 2RР(WУ / WР)2 = 25,48(6/28)2 =0,5Ом.
Реактивний опір ХУ, який необхідно увімкнути в контур управління для подавлення парних гармонік, знаходимо з формули повного опіру обмотки управління ZУ, що повинен задовольняти наступній умові:
ZУ =
Звідси :
ХУ =

Знаходимо індуктивність дроселя:

Визначаємо падіння напруги на індуктивній ланці робочої обмотки:
UL = 4.44fWPSBXX =4.4428500,0161,45 =144В,
де f =50Гц – частота живлення робочої обмотки;
S = (D2 – D1)h = (20 -16)4 = 16мм2 – площа поперечного перерізу стрижня магнітопроводу;
Вхх – індукція в магнітопроводі на ділянці перегину основної кривої намагнічування.
Напруга джерела живлення робочої обмотки без урахування впливу ємності в режимі вимушеного намагнічування:

Значення ємності С, яка є нагрузкою робочої обмотки знаходимо за

формулою:

Вибираємо за стандартом С = 0,22мкФ.

ЛІТЕРАТУРА
1. Миловзоров В.П. Электромагнитные устройства автоматики: Учебник для вузов. -4-е изд., перераб. й доп. -М.: Высш.школа, 1983. -408 с.
2. Боярченков М.А., Черкашина А.Г. Магнитные злементы автоматики й вычислительной техники. Учеб. Пособие для специальности “Автоматика й телемеханика” вузов. М., “Высш. школа”, 1976. -383 с.
3. Изьюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы й устройства промышленной злектроники. Учебник для вузов. -М.: Высш.школа, 1986.-398с.
4. Лавриненко В.Ю. Справочник по полупроводниковым приборам. Изд. 8-е, перераб. Киев, “Техніка”, 1977. 376 с.
5. Подлипенский В.С., Петренко В.И. Злектромагнитные и злектромашинные устройства автоматики. -К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987.-592 с.
6. Волков Н.И., Миловзоров В.П. Злектромашинные устройства автоматики: Учеб. для вузов для спец. „Автоматика й телемеханика”. -2-е изд. й доп. -М.: Вьісш. шк.., 1986. – 335 с.
7. Желєзна А.О. Дипломні (курсові) проекти. Вимоги до оформлення документації: Навчальний посібник. – Житомир: ЖІТІ, 2000. -244с.

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020