Расчет мощности цепи. 
Схема источника питания

Расчетно-графическая работа № 1.

Расчет мощности цепи. Схема источника питания Вариант 2.

ток источник питания выпрямитель трансформатор Задание:

· Начертить схему по исходным данным таблицы:

E₁=100 В, E₃=50 В, E₄=20 В, R₁=1 Ом, R₂=2 Ом, R₃=2 Ом, R₄=4 Ом, R₅=5 Ом, R₆=6 Ом.

• · Составить необходимое число уравнений по законам Кирхгофа.
• · Определить токи в ветвях наиболее рациональным методом.
• · Составить баланс мощностей

Произвольно выбираем направление токов на всех участках цепи. Схема состоит из трех независимых контуров. Содержит четыре узла и шесть ветвей. Для каждого из узлов составим уравнение по первому закону Кирхгофа (сумма токов в узле равна 0 или сумма токов втекающих в узел равна сумме токов вытекающих из узла).

Для первого узла:

Для второго узла:

Для третьего узла:

Для четвертого узла:

Для каждого контура составим уравнение по второму закону Кирхгофа (сумма падения напряжения на участках цепи равна сумме напряжений источников действующих в контуре) Для первого контура:

Для второго контура:

Для третьего контура:

Обход контура производится по часовой стрелке.

При определении токов в ветвях воспользуемся методом контурных токов. В пределах каждого контура выбираем направления контурных токов. Направление и числовое значение контурного тока совпадает с током на внешнем участке контура.

Контурная ЭДС равна алгебраической сумме всех ЭДС контура:

Собственное сопротивление контура — это сумма всех сопротивлений, составляющих контур.

Взаимное сопротивление — это сопротивление принадлежащие двум соседним контурам, берётся со знаком «+» если направление контурных токов двух соседних контуров совпадает. В нашем случае это сопротивление берётся со знаком «-» так как направление контурных токов противоположны.

Исходная система для данного метода имеет вид (уравнения составлены по второму закону Кирхгофа):

Подставим значения в данную систему уравнений:

Решив систему относительно контурных токов, получаем:

Для определения остальных токов используем уравнения составленные по первому закону Кирхгофа:

Составим баланс мощностей:

Баланс заключается в том, что сумма мощностей, которая рассеивается на сопротивлениях равна сумме мощностей которые рассеиваются на источниках.

Правая и левая части равенства равны — баланс выполняется.

Задание 2.

Дано.

Для заданных условий эксплуатации (таблица 4) произвести расчет источника питания, включающего: выпрямитель, сглаживающий фильтр, стабилизатор напряжения.

№ варианта.	U1, В.	UH, В.	IH, мА.	RH, Ом.	Коэфф. сглаживания.
				;

Найти.

• — рассчитать и выбрать элементы электрической схемы источника питания;
• — определить напряжение на входе выпрямителя, коэффициент трансформации сетевого трансформатора;
• — привести принципиальную электрическую схему источника питания.

Решение.

Исходными данными для расчёта стабилизатора напряжения являются.

ток I_н в нагрузке R_н и напряжение U_н на ней. Схема стабилизатора напряжения показана на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 — Схема стабилизатора напряжения.

1. Определение выходного напряжения выпрямителя Uв:

.

где Uкэ мин? 3 В (из справочника по транзисторам).

• 2. Расчёт максимальной мощности рассеяния регулирующего транзистора VT
• 3. Исходя из полученных результатов был выбран регулирующий транзистор КТ201А.

Тип транзистора.	Стpуктуpа.	IБ (max)А.	UКЭО (и) В.	IKmax (и) мА.	РKmax (т) Вт.	h121э.	IКБО мкА.	frp МГц.
КТ201А.	n-p-n.	0,1.			0,15.	20ч60.	?1.	?10.

4. Расчет максимально допустимого тока базы Iб регулирующего транзистора VT.

где h_{21 мин} — минимальный коэффициент передачи тока, выбранного по справочнику транзистора.

5. Исходя из исходных данных, выбираем стабилитрон Д818 В.

Тип стабилитрона.	Uст	Iст, мА при T = 25єС.	ТКН Ч10-2, %/єС (мВ/єС).	rст, Ом.
В.	при Iст, мА.	мин.	макс.
Д818 В.					(+1,1).

6. Расчёт величины сопротивления R параметрического стабилизатора напряжения, состоящего из резистора R и стабилитрона VD5.

Выбираем из номинального ряда Е24 значение равное 910 Ом.

7. Расчёт мощности рассеяния резистора R.

• 8. Выбираем резистор типа С1−14 мощностью 0,125 Вт.
• 9. Расчёт коэффициента стабилизации К_ст стабилизатора напряжения

10. Расчёт выходного сопротивления стабилизатора напряжения:

Выбор и расчёт элементов сглаживающего фильтра.

Так как выпрямленный ток небольшой — 5 мА, то используется резистивно-емкостной Г-образный фильтр.

В качестве сглаживающего фильтра используем схему RC-фильтра, показанную на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 — Схема RC фильтра.

11. Производим выбор элементов фильтра R1и C1.

R₁ выбираем из условия:

Принимаем стандартное значение R₁ = 820 Ом.

Определяем произведение R₁C₁ для одного звена Г-образного фильтра по формуле:

где: q — коэффициент сглаживания (q = 800);

m — число фаз выпрямителя (m = 2);

f_c — частота сети (50 Гц).

Зная значение величины резистора, определяем значение величины конденсатора С₁ :

Принимаем стандартное значение С₁ = 15 000 мкФ, соответствующее электрическому ряду Е24.

Мощность резистора R₁ определяется по формуле:

.

Рассчитаем мостовую схему выпрямителя. Принципиальная схема выпрямителя представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 — Мостовая схема выпрямителя.

Выбор диодов выпрямителей.

Диоды выпрямителя выбираем по двум параметрам:

Максимально допустимое обратное напряжение;

Максимально допустимый прямой ток.

Максимально допустимое обратное напряжение диода должно быть не менее напряжения вторичной обмотки на холостом ходу:

где По максимально допустимому прямому току:

I_пр 0,5 * I_н 0,0025(А) = 2,5 мА.

Исходя из рассчитанных данных, выбираем диоды КД103А.

Тип диода.	Постоянное обратное напряжение, В.	Максимальный доп. ток, А.	Постоянное пр. Напряжение, В.
КД103А.		0,1.

Зная напряжение холостого хода вторичной обмотки и напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора — 220 В, определим коэффициент трансформации трансформатора:

Принципиальная электрическая схема рассчитанного источника питания приведена на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 -Схема электрическая принципиальная источника питания.