|
Детонометр разраборка конструкции
2.2. Конструктивний розрахунок друкованої плати
2.2.1. Розраховуємо площу плати, що необхідна для розміщення
елементів, для чого заповнюємо таблицю 2.3.
Таблиця 2.3
Параметри елементів плати
Найменування елемента
Кількість
елементів
Дов-
жина,
мм
Шири-
на, мм
Площа
одного
елемен
та, мм2
Площа
?
елемен
тів,
мм2
Діа-
метр
виво-
ду,
мм
1. Резистор ММЛТ-0,25
2. Діод КД521А
3. Діод КД521Д
4. Стабілітрон КС133А
5. Стабілітрон Д818Е
6. Діод ГД507А
7. Транзистор КТ3102Д
8. Транзистор КП303Е
9. Транзистор КТ503Б
10. Транзистор КП301В
11. Транзистор КТ361Г
12. Мікросхема К155АГ1
13. Мікросхема К140УД8А
14. Мікросхема К140УД7
15. Мікросхема К574УД1А
16. Мікросхема К140УД6
17. Резистор СП3-44А-0,25
18. Конденсатор КМ-6-1000пФ
19. Конденсатор КМ-6-1500пФ
20. Конденсатор КМ-6-0,01мкФ
21. Конденсатор КМ-6-6800пФ
22. Конденсатор КМ-6-1мкФ
23. Конденсатор КМ-6-0,1мкФ
24. Конденсатор КМ-6-0,022мкФ
25. Конденсатор КМ-6-0,068мкФ
26. Конденсатор КСО-2-1500пФ
27. Конденсатор К73-24а-0,047мкФ
28. Конденсатор К73-24а-0,1мкФ
29. Конденсатор К76п-1б-22мкФ
30. Конденсатор К73-24а-1мкФ
31. Конденсатор К50-6-16В-20мкФ
32. Конденсатор К50-6-16В-50мкФ
33. Конденсатор К73-11-820пФ
34. Конденсатор К50-6-25В-200мкФ
35. Конденсатор К50-6-25В-50мкФ
36. Стабілітрон Д814А
37. Стабілітрон Д814Б
38. Транзистор КТ815Б
39. Транзистор КТ814Б
40. Випрямний блок КЦ407А
63
4
4
1
2
7
1
1
1
2
1
1
3
2
1
1
5
1
1
1
1
2
2
1
2
2
1
1
1
1
2
1
1
3
3
2
3
2
1
1
7
15
3,8
15
15
7,5
5,84
5,84
5,2
5,84
7,2
19,5
10,4
10,4
10,4
10,4
11
9,5
12
9,5
9,5
14
12
7,5
9,5
18
11
11
48
19
7,5
10,5
13
18
14
15
15
7,8
7,8
8
3
7
1,9
7
7
3
5,84
5,84
4,2
5,84
3
6
9,5
9,5
9,5
9,5
11
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
11
6,3
6,3
22
9
7,5
10,5
6
18
14
7
7
2,8
2,8
7,5
21
105
7,22
105
210
22,5
34,11
34,11
21,84
34,11
21,6
117
98,8
98,8
98,8
98,8
121
57
72
57
57
84
72
45
57
198
69,3
69,3
1056
171
56,25
110,25
78
324
196
05
105
21,84
21,84
60
1323
420
28,88
105
210
157,5
34,11
34,11
21,84
68,22
21,6
117
296,4
197,6
98,8
98,8
605
57
72
57
57
168
144
45
114
396
69,3
69,3
1056
171
112,5
110,25
78
972
588
210
315
43,88
21,84
120
0,6
0,6;1
0,558
0,6;1
0,6;1
0,5
0,5
0,5
0,68
0,5
0,2
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,8
0,6
0,7
0,7
0,7
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
1
0,6
0,5
0,5
0,7
0,8
0,8
0,6;1
0,6;1
0,88
0,88
0,8
2.2.2. Розраховуємо установчу площу елементів:
Sуст = Куст·S? = 1,5·8884,73 = 13327,1 мм2, (2.3)
де Куст = 1,5 – коефіцієнт установки елементів;
SN = 8884,73 – сумарна площа елементів (див. табл.2.3).
2.2.3. Розраховуємо площу плати для установки елементів:
мм2, (2.4)
де Квик = 0,5 – коефіцієнт використання елементів.
2.2.4. Розраховуємо площу, необхідну для елементів кріплення
плати. Так як розмір плати великий, то вона буде кріпитися чотирма
гвинтами М3, для котрих необхідних отвори діаметром 3,4 мм.
Sкріп = ?·10·10 = 4·10·10 = 400 мм2, (2.5)
де ? = 4 – число кріпильних отворів.
2.2.5. Знайдемо площу, необхідну для розміщення під'єднувальних
металізованих отворів для під'єднання до плати інших частин схеми:
Sотв = Ко·5·10 = 24·5·10 = 1200 мм2, (2.6)
де Ко = 21 – кількість під'єднувальних отворів.
2.2.6. Визначаємо загальну площу плати:
Sпл = S + Sкріп + Sотв = 26654,2 + 400 + 1200 = 28254,2 мм2, (2.7)
Виходячи з отриманого значення визначаємо гостовані розміри
плати ?12?: S = 28500 мм2 = 150?190 мм.
2.2.2. Розрахунок параметрів металізованих отворів (рис. 2.2)
2.2.2.1. Виходячи з діаметрів виводів елементів установлюваних на
платі, розраховуємо діаметри отворів, необхідні для установки елементів
(для кожного виводу):
dотв = dвив + 2Мпокр + 2К, (2.8)
де Мпокр = 0,05 мм – товщина металізованого покриття;
Ко = 0,15 мм – зазор між виводом і стінками отвору.
dотв1 = 0,2 + 2·0,05 + 2·0,15 = 0,6 мм;
dотв2 = 0,5 + 2·0,05 + 2·0,15 = 0,9 мм;
dотв3 = 0,558 + 2·0,05 + 2·0,15 = 0,958 мм;
dотв4 = 0,6 + 2·0,05 + 2·0,15 = 1 мм;
dотв5 = 0,68 + 2·0,05 + 2·0,15 = 1,08 мм;
dотв6 = 0,7 + 2·0,05 + 2·0,15 = 1,1 мм;
dотв7 = 0,8 + 2·0,05 + 2·0,15 = 1,2 мм;
dотв8 = 0,88 + 2·0,05 + 2·0,15 = 1,28 мм;
dотв9 = 1 + 2·0,05 + 2·0,15 = 1,4 мм.
2.2.2.2. Розраховуємо діаметри контактних площадок навколо
металізованих отворів. Площадки виконуються у вигляді кільця:
dк.п = dотв + 2В + С, (2.9)
де В = 0,55 мм – мінімально необхідна радіальна ширина
контактного кільця;
С = 0,1 мм – технологічний коефіцієнт, що враховує похибки
виробництва при суміщенні шарів.
dк.п1 = 0,6 + 2·0,55 + 0,1 = 1,8 мм;
dк.п2 = 0,9 + 2·0,55 + 0,1 = 2,1 мм;
dк.п3 = 0,658 + 2·0,55 + 0,1 = 2,158 мм;
dк.п4 = 1 + 2·0,55 + 0,1 = 2,2 мм;
dк.п5 = 1,08 + 2·0,55 + 0,1 = 2,28 мм;
dк.п6 = 1,1 + 2·0,55 + 0,1 = 2,3 мм;
dк.п7 = 1,2 + 2·0,55 + 0,1 = 2,4 мм;
dк.п8 = 1,28 + 2·0,55 + 0,1 = 2,48 мм;
dк.п9 = 1,4 + 2·0,55 + 0,1 = 2,6 мм.
2.2.2.3. Виходячи з отриманих розмірів металізованих отворів,
діаметрів виводів елементів, вибираємо технологічно обгрунтовані
розміри металізованих отворів із ?12? і записуємо отримані дані в
таблицю 2.4.
Таблиця 2.4
Параметри металізованих отворів
Діаметр
виводу,
мм
Розрахункові дані
Дані для виробництва
Діаметр
отвору,
мм
Діаметр
контактної
площадки,
мм
Діаметр
отвору, мм
Діаметр
зенковки,
мм
Діаметр
контактної
площадки,
мм
Площа
сріблен
ня, мм2
Умовне
позначен-
ня
0,2
0,5
0,558
0,6
0,68
0,7
0,8
0,88
1
0,6
0,9
0,958
1
1,08
1,1
1,2
1,28
1,4
1,8
2,1
2,158
2,2
2,28
2,3
2,4
2,48
2,6
0,8+0,1
0,8+0,1
1,0+0,12
1,0+0,12
1,0+0,12
1,0+0,12
1,3+0,12
1,5+0,12
1,5+0,12
1,1+0,2
1,1+0,2
1,5+0,2
1,5+0,2
1,5+0,2
1,5+0,2
1,8+0,2
2,0+0,2
2,0+0,2
1,9
1,9
2,3
2,3
2,3
2,3
2,6
2,8
2,8
8,5
8,5
11,5
11,5
11,5
11,5
14,2
16
16
2.2.3. Розрахунок ширини друкованих провідників
2.2.3.1. Визначаємо розрахункову ширину провідників:
, (2.10)
де Imax – максимальний струм активного елемента ?11?;
Iдоп = 30 А/мм2 – максимально допустима щільність струму в
провіднику;
Мпокр = 0,05 мм – товщина металізованого покриття.
мм;
мм;
мм;
мм;
мм;
мм;
мм;
мм;
мм;
мм;
мм;
мм;
мм;
мм.
2.2.3.2. Вибираємо ширину провідників виходячи з розрахованих
розмірів друкованих провідників і технологічно обгрунтованих розмірів
для обраного методу виготовлення з ?12?.Отримані дані заносимо в
таблицю 2.5.
Таблиця 2.5
Параметри друкованих провідників
Найменування елемента
Розрахункові дані
Дані для виробництва
струм
кола, А
ширина
провідни-
ків, мм
ширина
провідни-
ків, мм
опір1м
провідни-
ка, Ом/м
допус-
тимий
струм,
А
1. Діод КД521А
0,5
0,33
0,5
2,0
0,8
2. Діод КД521Д
3. Випрямний блок КЦ407А
4. Стабілітрон Д818Е
0,033
0,022
5. Діод ГД507А
0,2
0,133
6. Транзистор КТ3102Д
7. Транзистор КП303Е
0,015
0,01
8. Транзистор КП301В
9. Транзистор КТ503Б
0,35
0,233
10. Транзистор КТ361Г
0,05
0,033
11. Стабілітрон Д814А
12. Стабілітрон Д814Б
0,1
0,067
13. Стабілітрон КС133А
0,081
0,054
14. Транзистор КТ814Б
0,7
0,467
15. Транзистор КТ815Б
16. Мікросхема К140УД8А
0,005
0,0033
Продовження таблиці 2.5
Найменування елемента
Розрахункові дані
Дані для виробництва
струм
кола, А
ширина
провідни-
ків, мм
Ширина
провідни-
ків, мм
опір1м
провідни-
ка, Ом/м
допус-
тимий
струм,
А
17. Мікросхема К140УД7
0,0035
0,0023
0,5
2,0
0,8
18. Мікросхема К140УД6
0,004
0,0027
19. Мікросхема К574УД1А
0,01
0,0067
20. Мікросхема К155АГ1
0,02
0,013
2.2.4. Вибір відстані між друкованими провідниками
Цю відстань вибирають по різниці потенціалів між провідниками з
урахуванням електричних характеристик обраного методу виготовлення
друкованих плат ?12?. У даній схемі максимально можлива напруга 15 В
(Umax), тому вибираємо мінімально можливу відстань між провідниками
р = 0,5 мм.
2.2.5. Розрахунок розміщення друкованих провідників
2.2.5.1. Розраховуємо відстань, необхідну для розміщення одного,
двох, трьох, чотирьох і п'яти провідників між центрами двох контактних
площадок (рис. 2.3). Отримані дані заносимо в таблицю 2.6.
, (2.11)
де d1, d2 – діаметри контактних площадок (див. с. 23);
t = 0,5 – ширина друкованих провідників (див. с.24);
n – кількість друкованих провідників;
p = 0,5 – відстань між друкованими провідниками;
c = 0,1 – технологічний коефіцієнт, що враховує похибки методу
виготовлення.
Таблиця 2.6
Відстані між контактними площадками
Кількість
провідни-
ків, шт.
Діаметр контактної
площадки, мм
Ширина
провідника,
мм
Відстань
між
провідни-
ками, мм
Відстань між
контактними
площадками, мм
d1
d2
розрахун-
кова
для
виробниц-
тва(кратна
2,5 мм)
1
1,9
1,9
0,5
0,5
3,5
5,0
2
4,5
3
5,5
7,5
4
6,5
5
7,5
1
2,3
2,3
0,5
0,5
3,9
5,0
2
4,9
3
5,9
7,5
4
6,9
5
7,9
10,0
1
2,6
2,6
0,5
0,5
4,2
5,0
2
5,2
7,5
3
6,2
4
7,2
5
8,2
10,0
1
2,8
2,8
0,5
0,5
4,4
5,0
2
5,4
7,5
3
6,4
4
7,4
5
8,4
10,0
2.2.6. Розрахунок площі сріблення друкованої плати
При виробництві друкованих плат для спецапаратури поверхня
друкованих провідників, монтажних площадок і інших друкованих
елементів сріблять для поліпшення технічних і експлуатаційних
характеристик.
2.2.6.1. Для розрахунку площі сріблення друкованих провідників
заповнюємо таблицю 2.7.
Таблиця 2.7
Площа сріблення друкованих провідників
Ланцюг
Параметри провідника
Площа
сріблення (S),
мм2
звідки
куди
довжина, мм
ширина, мм
VT1
R3
5
0,5
2,5
R3
R4
3
1,5
R3
R5
2
1
R5
VD2
3
1,5
VD2
VD1
3
1,5
VT1
3
123
61,5
Продовження таблиці 2.6
Ланцюг
Параметри провідника
Площа
сріблення (S),
мм2
звідки
куди
довжина, мм
ширина, мм
13,5
VD2
3
2
0,5
1
VD10
3
12,5
6,25
R16
3
2
1
C2
VD11
3
1,5
R59
VT5
6
3
VT5
C22
20
10
VT5
4
39
19,5
R8
5
78,5
39,25
DA1
6
71
35,5
VD11
R6
18
9
VT8
7
54
27
VD23
VD4
0,5
0,25
VD18
VT6
25
12,5
C26
VT6
15
7,5
DA6
C21
16,5
8,25
DA6
R53
5
2,5
VD4
R60
0,5
0,25
DA6
R63
23
11,5
R63
R62
1
0,5
DA1
R63
22
11
DA1
R13
17
8,5
R13
R15
5,5
2,75
VD9
R15
9,5
4,75
VD9
C7
7
3,5
C7
R10
6
3
R63
R62
13
6,5
VD21
C21
11
5,5
C21
R52
5
2,5
R52
R30
4
2
R24
R25
3
1,5
R25
R22
3
1,5
R22
R27
3
1,5
R25
C12
3
1,5
R20
VT3
6
3
R23
VT3
11,5
5,75
VT3
C11
5,5
2,75
C11
C12
8
4
R20
DD1
6,5
3,25
DD1
VD8
3,5
1,75
VD8
R18
3,5
1,75
DA2
DA1
86
43
R2
R1
3
1,5
DA2
VD8
1,5
0,75
C10
R27
11
5,5
Продовження таблиці 2.6
Ланцюг
Параметри провідника
Площа
сріблення (S),
мм2
звідки
куди
довжина, мм
ширина, мм
13,5
R26
DA1
17,5
0,5
8,75
R5
R8
41
20,5
R6
VD11
49
24,5
DA1
R6
1,5
0,75
R17
R6
6,5
3,75
VD4
VD3
3,5
1,75
R26
R23
17
8,5
VD7
VD4
0,5
0,25
R16
VD4
7
3,5
VD6
VD4
0,5
0,25
C3
R11
3
1,5
DA2
R14
10
5
DA2
R14
17
8,5
DA2
R14
13,5
6,75
DA4
VT1
128,5
64,25
DA2
R12
4,5
2,25
R11
C6
3
1,5
C6
R9
2
1
R9
C5
3
1,5
VD1
VD2
3
1,5
VD2
C3
19
9,5
DA2
VT1
1,5
0,75
DD1
R19
5
2,5
DD1
C8
4
2
DD1
R19
3
1,5
R19
C8
4
2
C13
R29
9
4,5
R29
R31
3
1,5
R38
C18
5,5
2,75
C18
R33
8
4
DA4
R49
2
1
C19
VD14
4
2
DA3
DA4
20
10
C15
C18
14
7
C19
C14
41,5
20,75
C15
C14
16
8
VT2
R7
5,5
2,75
R7
R21
5,5
2,75
R56
R58
3
1,5
R41
R42
3
1,5
R42
R43
3
1,5
R66
R67
4
2
R64
R66
5
2,5
C16
R46
11
5,5
Продовження таблиці 2.6
Ланцюг
Параметри провідника
Площа
сріблення (S),
мм2
звідки
куди
довжина, мм
ширина, мм
13,5
R46
C6
23
0,5
11,5
R46
VD20
8,5
4,25
VD20
C5
6
3
C5
VD19
14
7
C5
R61
13,5
6,75
R61
VT7
5
2,5
VT7
R61
5
2,5
R61
VD20
9
4,5
R32
R45
3
1,5
C17
R46
9
4,5
DA5
R47
5
2,5
DA5
C16
27
13,5
DA5
R39
6
3
DA5
R39
20,5
10,25
DA5
R39
16
8
R40
24
104
52
R41
23
98,5
49,25
R42
22
92
46
R68
DA7
2
1
DA7
R65
41
20,5
R55
R57
11,5
5,75
R57
R65
13
6,5
DA7
R66
17
8,5
VD15
C20
4
2
C20
R55
7,5
3,75
C20
R54
9
4,5
R51
R50
1,5
0,75
R34
R33
4
2
R50
VD14
13,5
6,75
R68
R48
8
4
VD13
VD12
5,5
2,75
DA4
R31
17
8,5
DA4
C15
36
18
DA3
R68
24.5
12,25
DA3
R21
1,5
0,75
R34
C14
45
22,5
C13
DA3
22
11
VT9
VT4
19
9,5
VT4
16
52
26
R30
13
37,5
18,75
R69
12
57,5
28,75
R19
R36
73,5
36,75
R34
DA4
1,5
0,75
DA4
17
106
53
Пробовження таблиці 2.6
Ланцюг
Параметри провідника
Площа
сріблення (S),
мм2
звідки
куди
довжина, мм
ширина, мм
13,5
VT9
15
70
0,5
35
VT1
C3
10
5
VT1
R9
8,5
4,25
R9
R6
4
2
VD2
R4
17
8,5
R3
C1
5
2,5
VD6
VD7
7
3,5
VD4
R17
4
2
R17
VD5
8,5
4,25
R16
VD5
24
12
С4
R8
6,5
3,25
С4
C2
23,5
11,75
С2
R2
6,5
3,25
С2
DA4
9,5
4,75
R8
DA5
16
8
R43
21
60
30
VD25
VD22
19
9,5
VD22
R59
9
4,5
R59
VT5
9
4,5
VT5
C25
20
10
VD23
C26
35
17,5
VD18
C22
20
10
VD18
8
20
10
VD18
9
16,5
8,25
R69
R44
5,5
2,75
R69
C4
28
14
R60
VT6
6,5
3,25
R60
VT6
7
3,5
C23
VT6
10
5
DA6
R44
23,5
11,75
R53
C21
9
4,5
C21
VD16
17
8,5
VD16
VD12
17,5
8,75
VD16
VD17
3
1,5
DA7
VD22
39
19,5
R37
10
42,5
21,25
DA6
VD17
21
10,5
R53
VD16
15
7,5
VD17
R52
11,5
5,75
R63
VD13
0,5
0,25
C23
C27
17,5
8,75
R36
11
19
9,5
R36
C27
46
23
DA2
C6
4
2
Продовження таблиці 2.6
Ланцюг
Параметри провідника
Площа
сріблення (S),
мм2
звідки
куди
довжина, мм
ширина, мм
13,5
R12
C5
16
0,5
8
R26
VD10
13
6,5
R23
R24
5
2,5
VD6
VD8
61
30,5
DA2
VD1
1,5
0,75
R18
VD1
1,5
0,75
C9
VD1
12
6
R29
VD1
80
40
C9
R19
12
6
DD1
R18
14
7
DD1
DD1
1,5
0,75
DD1
DD1
1,5
0,75
DD1
VT3
10
5
C11
DA3
11,5
5,75
C11
R24
21
10,5
C12
VT2
3
1,5
VT2
R15
4
2
C12
C7
9
4,5
R44
R37
0,5
0,25
VT8
VD21
8
4
VD21
R63
3
1,5
DA1
R69
1,5
0,75
DA6
DA1
4
2
DA1
VT8
67,5
33,75
R1
R1
5
2,5
R1
C7
24
12
VD21
R1
26
23
VT8
R1
15
7,5
R1
C2
22,5
11,25
DA3
C10
44,5
22,25
DA3
R27
61
30,5
VT9
R68
4
2
VT9
R62
11,5
5,75
VT9
DA7
22
11
VT9
DA1
8,5
4,25
R29
DA4
10
5
R29
C16
32,5
16,25
DA4
R38
15
7,5
DA3
DA4
12,5
6,25
R38
DA4
7
3,5
R38
DA4
19
9,5
C13
R28
136
68
R51
VD15
3
1,5
R54
R56
8,5
4,25
Продовження таблиці 2.6
Ланцюг
Параметри провідника
Площа
сріблення (S),
мм2
звідки
куди
довжина, мм
ширина, мм
13,5
C19
R54
4
0,5
2
C19
R55
11
5,5
R58
C20
9
4,5
DA7
DA1
8
4
DA7
R58
27,5
13,25
R40
R41
3
1,5
DA7
R57
6,5
3,25
DA7
R64
5
2,5
R66
DA5
12
6
VT4
R48
4
2
VT4
DA7
6,5
3,25
DA7
R67
11
5,5
R48
R47
28
14
DA5
C17
11,5
5,75
VT4
DA5
13
6,5
VD17
R32
16
8
R47
R45
16,5
8,25
R36
R45
20
10
R32
DA5
21
10,5
C24
VD19
11
5,5
R46
C20
53
26,5
VD19
20
12,5
6,25
VD19
18
9
4,5
R49
19
134
67
Всього:
2408,75
2.2.6.2. Знаходимо площу сріблення контактних площадок:
Sк.п =(n·S1,9)·2 +(n·S2,3)·2 + (n·S2,6)·2 + (n·S2,8) 2 =
= (130·8,5)·2 + (189·11,5)·2 + (23·14,2)·2 + (38·16)·2 = 8426,2 мм2, (2.13)
де S1,9, S2,3, S2,6, S2,8 - площа сріблення контактних площадок (див.
табл. 2.4);
n - кількість контактних площадок відповідного діаметра.
2.2.6.3. Знаходимо загальну площу сріблення плати:
Sср.пл = Sср.пров + Sк.п = 2408,75 + 8426,2 = 10834,95 мм2, (2.14)
де Sср.пров = 2408,75 мм2 – загальна площа сріблення друкованих
провідників (див. табл. 2.6).
2.2.4. Всі отримані дані для виробництва зводимо в таблицю 2.8.
Таблиця 2.8
Дані для виробництва друкованої плати
Площа
плати,
мм2
Довжи-
на
плати,
мм
Шири
на
плати
мм
Діа-
метр
виво-
дів, мм
Кіль-
кість
виво-
дів,
шт.
Діа-
метр
металі-
зова-
них
отворів
мм
Діа-
метр
кон-
такт-
них
площа-
док,
мм
Умов
не
поз-
начен
ня
Ши-
рина
про-
від-
ників,
мм
Від-
стань
між
про-
відни-
ками,
мм
Площа
сріблен-
ня, мм2
28500
150
190
0,20
3
0,8+0,1
1,9
0,5
0,5
10834,95
0,50
114
0,8+0,1
1,9
0,558
8
1,0+0,12
2,3
0,60
164
1,0+0,12
2,3
0,68
3
1,0+0,12
2,3
0,70
8
1,0+0,12
2,3
0,80
35
1,3+0,12
2,6
0,88
9
1,5+0,12
2,8
1,00
36
1,5+0,12
2,8
2.3. Конструктивний розрахунок трансформатора
Розрахунок трансформатора робимо по підручнику А. Б. Грумбіної
«Електричні машини і джерела живлення радіоєлетронних пристроїв».
Дані для розрахунку:
напруга мережі U1 = 220 В;
частота мережі f = 50 Гц;
параметри вторинних обмоток: U2 = 25 В, I2 = 3 А, U3 = 15 В,
I3 = 2 А.
2.3.1. Визначаємо габаритну (споживану навантаженням)
потужність:
Рг = U2·I2 + U3·I3 = 25·3 + 15·2 = 105 В·А. (2.15)
Відповідно з ?2? вибираємо сталь 1513, магнитопровід із пластин
товщиною 0,5 мм, у котрого kc = 0,93, а також знаходимо параметри
відповідні Рг = 105 В·А: В = 1,35 Тл; J = 2,5 А/мм2; kо = 0,31; ? = 0,95.
2.3.2. Визначаємо струм первинної обмотки:
А, (2.16)
де cos ?1 = 0,9 – коефіцієнт потужності трансформатора.
2.3.3. Визначаємо вихідну розрахункову величину ScSo, см4, для
вибору типорозміру магнітопровода:
см4 (2.17)
де В = 1,35 Тл – магнітна індукція;
J = 2,5 А/мм2 – щільність струму;
kо = 0,31 – коефіцієнт заповнення вікна міддю обмоток;
kc = 0,93– коефіцієнт заповнення перетину магнітопроводу сталлю;
? = 0,95 – КПД трансформатора.
Відповідно до отриманого ScSo із ?2? вибираємо броньовий
магнітопровід (рис. 2.4) із пластин Ш20?50, у котрого
ScSo = 100>94,7 см4, із наступними параметрами: а = 20 мм – ширина
стрижня; с = 20 мм – ширина вікна; h = 50 мм – висота вікна; b = 50 мм –
товщина магнітопроводу; Sc = 9,10 см2 – активний перетин стрижня.
Габаритні розміри магнітопровода
2.3.4. Визначаємо число витків обмоток:
, (2.18)
де ?U1% = 4,5; ?U2% = 9 – відносні падіння напруги в обмотках?2?.
витків;
витків;
витків.
2.3.5. Визначаємо перетин дротів обмоток:
, (2.19)
де J = 2,5 А/мм2 - щільність струму в обмотках.
мм2;
мм2;
мм2.
По знайдених перетинах дроту з ?2? для дроту марки ПЭВ-1
знаходимо відповідні діаметри дроту обмоток з ізоляцією. Таким чином,
d1 = 0,61 мм; d2 = 1,33 мм; d3 = 1,13 мм.
2.3.6. Визначаємо можливість розміщення обмоток у вікні
вибраного магнітопроводу:
cнеобх = k(?2 + ?1 + ?1,2 + ?2 + ?2,3 + ?3 + ?3) + ?4, (2.20)
де k = 1,2 - 1,3 – коефіцієнт розбухання обмоток за рахунок
нещільного розміщення шарів;
?2 = 1,0 – 2,0 мм – товщина ізоляції між обмотками і стержнем,
вона виконується з електрокартона або гетинакса;
?1,2, ?2,3 = 0,5 – 1,0 мм – товщина ізоляції між обмотками,
виконується звичайно з лакотканини;
?3 = 0,5 – 1,0 мм – товщина зовнішньої ізоляції котушки;
?4 = 1 – 4 мм – відстань від котушки до другого стержня.
Визначаємо число витків в одному шарі кожної обмотки:
, (2.21)
де h = 50 мм - висота вікна магнітопровода;
?1 = 2 - 5 мм - відстань від обмотки до ярма;
;
;
.
Визначаємо число шарів кожної обмотки:
, (2.22)
.
Приймемо m1 = 11.
.
Приймемо m2 = 3.
.
Приймемо m3 = 2.
Визначаємо товщину кожної обмотки:
? = m·(d + ?), (2.23)
де ? – товщина ізоляційної прокладки, що застосовується, якщо
напруга між шарами перевищує 50 В.
?1 = m1·(d1 + ?1) = 11·0,61 = 6,71 мм;
?2 = m2·(d2 + ?2) = 3·1,33 = 3,99 мм;
?3 = m3·(d3 + ?3) = 2·1,13 = 2,26 мм.
Знайдені дані підставляємо у формулу (2.20) і одержуємо
результат:
cнеобх = 1,2·(1 + 6,71 + 0,5 + 3,99 + 0,5 + 2,26 + 0,5) + 1 = 19,552 мм.
Таким чином cнеобх не перевищує ширину вікна вибраного
магнітопровода, що дорівнює 20 мм, отже, обмотки трансформатора
розмістяться у вікні даного магнітопровода.
2.4. Розрахунок випрямляча та стабілізатора
2.4.1. Розрахунок випрямляча на навантаження ємнісного
характеру
Розрахунок випрямляча робимо по підручнику А. Б. Грумбіної
«Електричні машини і джерела живлення радіоелектронних пристроїв».
Вихідні дані (номінальні значення):
випрямленої напруги в навантаженні Uон = 25 В;
випрямлений струм у навантаженні Iо = 0,5 А;
коефіцієнт пульсації випрямленої напруги Кп.н =1%;
напруга мережі Uс = 220 В;
частота мережі fс = 50 Гц;
робочий діапазон температур Токр від –60 до +80oС;
потужність у навантаженні Рон = UонIо = 25?0,5 = 12,5 В?А.
2.4.1.1. Вибір схеми випрямлення визначається значеннями
потужності і напруги. Оскільки потужність у навантаженні в даному
випадку невелика, а випрямлений струм менше 1 А, можна застосувати
однофазну мостову схему випрямлення з фільтром, що починається з
конденсатора; позначимо його Со. (рис. 2.5)
2.4.1.2. Визначаємо напругу на виході схеми випрямлення Uо з
урахуванням падіння напруги на LC-фільтрі:
В, (2.24)
де (?Uф/Uон)% = 10,1% – визначаємо за графіком (рис. 2.6)
Графік для визначення падіння напруги на дроселі фільтра
Рис. 2.6
2.4.1.3.1. Визначення основних параметрів і вибір діодів
Основні параметри діодів схеми визначаються по ?2?, відповідно до
котрого приблизне значення Iпр.і.п = 3,5Iо = 3,5?0,5 = 1,75 А –
повторюваний імпульсний струм діода; Iпр.ср = Іо/2 = 0,5/2 = 1,75 А –
середнє значення прямого струму схеми; Uобр. і.п = 1,5Uо = 1,5?27,53 =
41,3 В – повторювана імпульсна обернена напруга, що прикладається до
діода схеми. Після розрахунку випрямляча значення Iпр.і.п уточнюється
по ?2?
2.4.1.3.2. Відповідно до отриманих даних по ?3? вибираємо діоди
типу КД202Д із наступними параметрами при температурі
навколишнього середовища від –60 до +1300С: Iпр.ср.max =
5А?Iпр.ср;Uобр.і.max =
= 200В?Uобр.і.п; Iпр.і.max = 6Iпр.ср.max = 6?5 = 30А?Iпр.і.прибл; Uпр. ср = =1В.
2.4.1.4. Електричний розрахунок випрямляча
2.4.1.4.1. Визначаємо активний опір обмоток трансформатора,
приведений до вторинної обмотки:
Ом, (2.25)
де = 3,5 – коефіцієнт, що залежить від схеми випрямлення ?2?;
B = 1,4 Тл – магнітна індукція в магнітопроводі трансформатора
(див. с. );
? = 1 – число стрижнів магнітопроводу, що несуть обмотки;
fc = 50 Гц – частота мережі.
2.4.1.4.2. Визначаємо диференціальний (внутрішній) опір вентилів
(одного плеча схеми):
Ом, (2.26)
де Nпосл = 1 – кількість послідовно з'єднаних діодів.
2.4.1.4.3. Визначаємо активний опір фази випрямляча:
ro = 2rдиф + rтр = 2?1,33 + 4,13 = 6,79 Ом (2.27)
2.4.1.4.4. Визначаємо індуктивність розсіювання обмоток
трансформатора приведену до вторинної обмотки трансформатора (з
урахуванням, що намотка провадиться звичайним засобом):
Гн, (2.28)
де КL = 5,0?10-3 ?2, с.321?.
2.4.1.4.5. Визначаємо співвідношення між активним і реактивним
опорами фази випрямляча:
, (2.29)
? = 6054?.
2.4.1.4.6. Визначаємо допоміжний коефіцієнт А:
(2.30)
де m = 2 – коефіцієнт схеми, рівний числу імпульсів випрямленої
напруги ?2, с.320?.
2.4.1.4.7. Визначаємо розрахункові коефіцієнти B, D, F і H по
знайденому значенню коефіцієнта А за допомогою графіків рис. 2.7 –
рис. 2.10: В = 1,35; D = 1,925; F = 4,5; H = 40000.
Залежність коефіцієнта В від А при різних значеннях ?
Рис. 2.7
Залежність коефіцієнта F від А при різних значеннях ?
Рис. 2.8
Залежність коефіцієнта D від А при різних значеннях ?
Рис. 2.9
Залежність коефіцієнта Н від А при m = 2
Рис. 2.10
2.4.1.4.8. Визначаємо уточнене значення Iпр.і.п [2]:
А?5А, (2.31)
Таким чином вентиль КД202Д по струму вибраний правильно.
2.4.1.4.9. Визначаємо електричні параметри трансформатора
(габаритну потужність, напруги і струми в обмотках) з урахуванням
отриманих у п. 2.4.1.4.7 розрахункових коефіцієнтів:
U2 = BUо = 1,35?27,53 = 37 В, (2.32)
А, (2.33)
А, (2.34)
Рг = 1,5Ро = 1,5UоIо = 1,5?27,53?0,5 = 20,65 В?А, (2.35)
2.4.1.4.10. Робимо перевірку обраного діода по оберненій напрузі:
Uобр.і = 1,41U2 = 1,41?37 = 52 В?200В, (2.36)
Таким чином, вентиль КД202Д по оберненій напрузі обраний
правильно.
2.4.2. Розрахунок напівпровідникового стабілізатора постійної
напруги компенсаційного типу
Розрахунок робимо по книзі А. Б. Грумбіної «Електричні машини і
джерела живлення радіоелектронних пристроїв»
Вихідні дані для розрахунку стабілізатора (рис. 2.11):
вхідна напруга Uвх = – 25 В;
нестабільність вхідної напруги ?Uвх=?2 В;
вихідна напруга Uвих = – 15В;
границі регулювання вихідної напруги від – 12 В до – 16 В;
коефіцієнт стабілізації Кст?500;
напруга джерела живлення базового ланцюга регулюючого
транзистора Ео = – 30 В (введення Ео дозволяє одержати більший Кст);
максимальний струм в навантаженні Iн mаx = 1,5 А.
2.4.2.1. Визначення параметрів регулюючого транзистора VT1 і
вибір типу транзистора:
а) максимальна напруга колектор – емітер:
Uке1 max = Uвх max – Uвих min = – 27 – (– 12) = – 15 В; (2.37)
б) максимальна потужність, разсіювана на транзисторі:
Рк1 max = ?Uке max??Iн mаx = 15?1,5 =22,55 Вт, (2.38)
За даними розрахунку п. "а" і "б" вибираємо транзистор VT1, у
якого: Uке max > Uке1 max; Iк mаx > Iк1 ?Iн max ;Рк max > Рк1 max.
Цій умові задовольняє транзистор КТ818Б із параметрами Uке max =
= 10 А; Рк max = – 60 Вт; h21е=20, [2].
2.4.2.2. Визначення параметрів опорного стабілітрона і вибір типу
стабілітрона проводиться з урахуванням наступних положень [2].
У якості опорного стабілітрона застосовують стабілітрони з
найменшими значеннями ТКН (температурний коефіцієнт напруги ) і rст
(диференціальний опір стабілітрона) [3].
Крім того, для даної схеми стабілізатора опорна напруга
стабілітрона повинна відповідати такій умові:
Uоп??Uвих min? – (2?3) (2.39)
Підставляючи в цей вираз Uвих = – 12В, одержуємо Uоп = 10–9 В та
в відповідності з наведеною рекомендацією вибираємо стабілітрон типу
Д818Е з параметрами: Uст = Uоп = 8,55–9,45 В – напруга стабілізації;
Icт =3–33 мА – струм стабілізації; rст = 18 Ом ;ТКН = ?0,09 мB/0С;
приймаємо Uоп = 9В; Icт.ном = 20 мА – номінальний струм стабілізації.
2.4.2.3. Визначення параметрів підсилювального транзистора VT2 і
вибір типу транзистора проводиться після визначення Uке2 max по виразу:
Uке2 max ? Uвих max – Uоп = 16 – ( – 9) = – 7В. (2.40)
Виходячи з умови Uке max > Uке2 max вибираємо транзистор КТ501К із
достатньо високим коефіцієнтом передачі струму h21е=80 – 240;
параметри вибраного транзистора наступні: Uке max = – 45 В; Iк mаx =
= 300мА; Рк max = 350 мВт; h21е=80 – 240. Приймемо струм колектора
транзистора Iк2 ?Iе2 = 10 мА = Iк mаx
2.4.2.4. Визначаємо опір баластового резистора:
Ом, (2.41)
2.4.2.5. Визначаємо потужність розсіювану на резисторі Rб:
Рб = (Іст.ном – Іе2)2·Rб = ((20 – 10)·10-3)2·600 = 0,006 Вт, (2.42)
Згідно [7], вибираємо резистор МЛТ-0,125-600 Ом±10%
2.4.2.6. Визначаємо опір резистора Rк, що встановлений в ланцюгу
колектора підсилювального транзистора:
, (2.43)
де Іб1 max + Ік2 = ІRк – це струм, що протікає по резистору Rк,
причому:
А = 71 мА (2.44)
Підставивши значення параметрів у вираз (2.43), отримаємомо:
Ом
2.4.2.7. Визначаємо потужність розсіювану на резисторі Rк:
Рк = (Іб1 max + Ік2)2·Rк = ((71 + 10)·10-3)2·173 = 1,14 Вт, (2.42)
Згідно [7], вибираємо резистор МЛТ-2-180 Ом±10%.
2.4.2.8. Визначаємо опори дільника R1 – R3
Визначення опорів дільника R1– R3 відбувається на базі рівнянь,
записаних при таких умовах: вихідна напруга стабілізатора має
найбільше значення (Uвих max) при крайньому нижньому положенні
движка перемінного резистора R2; у крайньому верхньому положенні
движка вихідна напруга мінімальна, тобто дорівнює Uвих min. Таким
чином:
;
;
.
З цих рівнянь виводяться формули для розрахунку R1 – R3; при
цьому значення струму дільника Iділ визначається в такий спосіб:
мА, (2.43)
кОм, (2.44)
кОм (2.45)
кОм, (2.46)
2.4.2.9. Визначаємо потужність розсіювану на резисторах R1 – R3:
Р1 = Іділ2·R1 = (2,5·10-3)2·1200 = 0,0075 Вт, (2.47)
Р2 = Іділ2·R2 = (2,5·10-3)2·1600 = 0,01 Вт, (2.48)
Р3 = Іділ2·R3 = (2,5·10-3)2·3600 = 0,023 Вт, (2.49)
Згідно [7], вибираємо резистори: МЛТ-0,125-1200 Ом±10%;
МЛТ-0,125-1600 Ом±10%; МЛТ-0,125-3600 Ом±10%.
2.4.2.10. Визначаємо коефіцієнт стабілізації напруги:
, (2.50)
де rк1 = 40?103 Ом – опір колекторного переходу (колектора) VT1
відповідно до [11];
rе2 = 2,6 Ом – опір емітера VT2, відповідно до [11];
rб2 = 500 Ом – опір бази VT2, відповідно до [11].
>500.
| |
