חישוב של ספקי כוח. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

חישוב של ספקי כוח. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / חובב רדיו מתחיל

הרוב המכריע של עיצובי הרדיו החובבים מקבלים חשמל מהרשת דרך ספק כוח. הוא מכיל בדרך כלל שנאי רשת T1 (איור 45), מיישר דיודה VD1 -VD4 וקבל החלקת תחמוצת בעל קיבולת גבוהה C1. התקני עזר אך הכרחיים כוללים מתג SA1, נתיך FU1 ומחוון הפעלה - מנורת ליבון מיניאטורית HL1, עם מתח נקוב גבוה מעט מהמתח של הפיתול המשני של השנאי (מנורות שנשרפות במתח נמוך מחזיקות מעמד הרבה יותר זמן) .

מייצב המתח, אם זמין, מחובר בין פלט המיישר לעומס. המתח במוצא שלו הוא, ככלל, פחות מ-Uout, וכוח ניכר מתבזבז על המייצב.

נתחיל בחישוב שנאי הרשת. מידותיו ומשקלו נקבעים לחלוטין לפי הכוח שספק הכוח חייב לספק: Pout = Uout ·Iout. אם יש כמה פיתולים משניים, אז יש צורך לסכם את כל הכוח הנצרך על ידי כל אחת מהפיתולים. להספק המחושב, עליך להוסיף את העוצמה של נורית החיווי Rind ואת הפסדי ההספק בדיודות המיישרים

Rvypr = 2Upr · Iout

כאשר Unp הוא ירידת המתח קדימה על פני דיודה אחת, עבור דיודות סיליקון היא 0,6...1 V, תלוי בזרם. ניתן לקבוע את Unp על פי המאפיינים של דיודות הניתנות בספרי עיון.

מהרשת, השנאי יצרוך חשמל מעט יותר מהמחושב, מה שקשור להפסדים בשנאי עצמו. ישנם "הפסדי נחושת" - עקב חימום הפיתולים כאשר זרם עובר דרכם - אלו הפסדים רגילים הנגרמים מההתנגדות הפעילה של הפיתולים, ו"הפסדי ברזל" הנגרמים מעבודת היפוך המגנטיזציה של הליבה והמערבול. זרמים בלוחות שלו. היחס בין ההספק הנצרך מהרשת להספק שסופק שווה ליעילות השנאי η. היעילות של שנאים בהספק נמוך היא נמוכה ומסתכמת ב-60...65%, עולה ל-90% ומעלה רק עבור שנאים בהספק של כמה מאות וואט. כך,

Rtr = (Rout + Rind + Routr)/η

כעת אתה יכול לקבוע את שטח החתך של המוט המרכזי של הליבה (עובר דרך הסליל) באמצעות הנוסחה האמפירית:

S2=Ptp.

ייעודי הליבות המגנטיות כבר מכילות נתונים לקביעת החתך. לדוגמה, W25x40 פירושו שרוחב החלק המרכזי של הצלחת בצורת W הוא 25 מ"מ, ועובי סט הלוחות הוא 40 מ"מ. בהתחשב בהתאמה הרופפת של הלוחות זו לזו ושכבת הבידוד על הלוחות, ניתן להעריך את חתך הרוחב של ליבה כזו ב-8...9 סמ"ר, וניתן להעריך את כוחו של השנאי הנפוץ עליה. 2...65 W.

שטח החתך של הליבה המרכזית של המעגל המגנטי S של השנאי קובע את הפרמטר החשוב הבא - מספר הסיבובים לוולט. זה לא צריך להיות קטן מדי, אחרת ההשראה המגנטית בליבה המגנטית גדלה, חומר הליבה נכנס לרוויה, בעוד זרם ללא עומס של הפיתול הראשוני גדל בחדות, וצורתו הופכת לא-סינוסואידלית - פסגות זרם גדולות מופיעות ב- החלק העליון של חצי הגלים החיוביים והשליליים. שדה התועה והרעידות של הלוחות גדלים בחדות. הקיצון השני - מספר מופרז של סיבובים לוולט - מוביל לצריכת נחושת עודפת ולעלייה בהתנגדות הפעילה של הפיתולים. כמו כן, יש צורך להקטין את קוטר החוט כך שהפיתולים ישתלבו בחלון המעגל המגנטי. סוגיות אלו נדונות ביתר פירוט ב-[1].

מספר הסיבובים לוולט n עבור שנאים במפעל הכרוכים על ליבה סטנדרטית של לוחות בצורת W מחושב בדרך כלל מהיחס n = (45...50)/S, כאשר S נלקח ב-cm2. על ידי קביעת n והכפלתו במתח הנקוב של הפיתול, מתקבל מספר הסיבובים שלו. עבור פיתולים משניים, יש לקחת את המתח ב-10% יותר מהמתח המדורג כדי לקחת בחשבון את ירידת המתח על פני ההתנגדות הפעילה שלהם.

כל המתחים על פיתולי השנאי (UI ו-UII באיור 45) נלקחים בערכים יעילים.

חישוב של ספקי כוח

ערך המשרעת של המתחים יהיה גבוה פי 1,41. אם הפיתול המשני מועמס על מיישר גשר, אז המתח במוצא של המיישר Uout במצב סרק שווה כמעט למשרעת בפיתול המשני. תחת עומס, המתח המיושר יורד והופך שווה ל:

Uout = 1,41UII-2Unp-Ioutrтp.

כאן rтp הוא ההתנגדות של השנאי בצד של הפיתול המשני. עם דיוק מספיק לתרגול, אתה יכול לשים rтp = (0,03...0,07)Uout/Iout, עם מקדמים קטנים יותר שנלקחו עבור שנאים חזקים יותר.

לאחר קביעת מספר הסיבובים, אתה צריך למצוא את הזרמים בפיתולים. זרם מתפתל משני Iii = Iind + Pout/UII. זרם פעיל של הפיתול הראשי (עקב זרם העומס) Iia = Ptr/UI. בנוסף, זרם תגובתי, "ממגנט" זורם גם בפיתול הראשוני, ויוצר שטף מגנטי בליבה כמעט שווה לזרם ללא עומס של השנאי. ערכו נקבע על ידי השראות L של הפיתול הראשוני: Iip = Ui/2πfL

בפועל, זרם ללא עומס נקבע בניסוי - עבור שנאי הספק בינוני וגבוה מתוכנן כהלכה הוא (0,1...0,3) IiA. הזרם התגובתי תלוי במספר הסיבובים לוולט, פוחת ככל ש-n עולה. עבור שנאים בעלי הספק נמוך, מותרים Iip = (0,5...0,7)IiA. הזרמים הפעילים והתגובתיים של הפיתול הראשוני מתווספים בריבוע, כך שהזרם הכולל של הפיתול הראשוני הוא Ii2 = Iiai2 + Iipi2.

לאחר קביעת הזרמים המתפתלים, עליך למצוא את קוטר החוט על סמך צפיפות הזרם המותרת עבור שנאים של 2...3 A/mm2. החישוב מפושט על ידי הגרף המוצג באיור. 46 [2].

חישוב של ספקי כוח

אפשרות הנחת פיתולים בחלון מוערכת באופן הבא: על ידי מדידת גובה החלון (רוחב הסליל), קבעו את מספר הסיבובים של שכבה אחת של כל פיתול ולאחר מכן את מספר השכבות הנדרש. על ידי הכפלת מספר השכבות בקוטר החוט והוספת עובי המרווחים המבודדים, מתקבל עובי הפיתול. העובי של כל הפיתולים לא צריך להיות יותר מרוחב החלון. יתר על כן, מאחר שפיתול חזק ביד בלתי אפשרי, יש להגדיל את העובי המתקבל של הפיתולים פי 1,2...1,4.

לסיכום, אנו מציגים חישוב פשוט של המיישר (איור 45). הזרם הממוצע קדימה המותר של דיודות במעגל גשר חייב להיות לפחות 0,5Iout; בפועל, נבחרות דיודות עם זרם קדימה גבוה (למען אמינות). המתח ההפוך המותר לא צריך להיות פחות מ-0,71 Uii + 0,5Uout, אך מכיוון שבסרק Uout מגיע ל-1,41Uii, רצוי לבחור במתח ההפוך של הדיודות לא פחות מערך זה, כלומר, ערך המשרעת של המתח ב- הפיתול המשני. זה גם שימושי לקחת בחשבון תנודות אפשריות במתח הרשת.

ניתן להעריך את משרעת האדוות של המתח המיושר בוולט באמצעות נוסחה פשוטה:

Upulse = 5Iout/S.

זרם המוצא נקבע באמפר, הקיבול של קבל C1 הוא במיקרו-פאראד.

עבור זרמי עומס של כמה עשרות מיליאמפר או פחות, מותר להגביל המכשיר הפשוט ביותר עם דיודת זנר.

עבור זרמי עומס גדולים, אנו ממליצים להשתמש במייצב מעט מורכב יותר, שהתרשים שלו מוצג באיור. 47.

חישוב של ספקי כוח

כפי שאתה יכול לראות, כאן מתווסף עוקב פולט המורכב על טרנזיסטור VT1 למייצב הפשוט ביותר המבוסס על אלמנטים R1, VD1. אם במייצב הפשוט ביותר זרם העומס אינו יכול להיות גדול יותר מזרם דיודת הזנר, אז כאן הוא יכול לחרוג מזרם דיודת הזנר בגורם של h21e, כאשר h21e הוא מקדם ההעברה הסטטי של זרם בסיס הטרנזיסטור במעגל עם משותף פולט. כדי להגדיל אותו, לרוב משתמשים בטרנזיסטור מרוכב במקום VT1. מתח המוצא של המייצב נמוך ב-0,6 וולט ממתח הייצוב VD1 (1,2 וולט לטרנזיסטור מורכב).

מומלץ להתחיל לחשב ספק כוח מיוצב עם מייצב. בהתבסס על המתח הנדרש וזרם העומס, נבחרים טרנזיסטור VT1 ודיודת זנר VD1. זרם הבסיס של הטרנזיסטור יהיה:

Ib = Iout/h21e.

זה יהיה זרם הפלט של המייצב הפשוט ביותר המבוסס על אלמנטים R1 ו-VD1. לאחר מכן העריכו את המתח המינימלי במוצא המיישר Uout-Upulse - הוא צריך להיות 2...3 V יותר ממתח העומס הנדרש אפילו במתח הרשת המינימלי המותר. לאחר מכן, החישוב מתבצע בדרך המתוארת. מעגלים מתקדמים יותר וחישובים של מייצבים ניתנים ב- [3].

שאלות בדיקה עצמית

1. בעזרת המידע מהסעיפים הקודמים (מאפייני הפולסים של שרשרת ה-RC), גזרו את הנוסחה לעיל עבור משרעת האדוות במוצא של מיישר לא מיוצב. במקרה זה, אפשרו למשך פריקת הקבלים לעומס המיישר להיות שווה ל-0,01 שניות (תדר אדווה 100 הרץ) והשתמשו בקירוב et/RC - 1 - t/RC.

2. לאחר שמצאתי שנאי רשת ישן (אולי נשרף), פרקו ופתחו אותו, תוך שינון או אפילו רשום כיצד הוא פועל (זה יהיה שימושי בעת יצירת שנאים בעצמכם). הערך את מספר הסיבובים של הפיתולים ואת קוטר החוט. חשב שנאי זה באמצעות השיטה המתוארת והשווה את התוצאות.

3. חשב ספק כוח מווסת לחלוטין למתח של 13,5 וולט וזרם של 1 A.

תשובות

צורת גל המתח במוצא של מיישר גל מלא ללא קבל החלקה מוצגת ב תאנה. מספר קו דק. אנו רואים שהמתח פועם מאפס ל-U_m עם תדר של 100 הרץ. אם יש קבל, הוא נטען בשיא המתח המיושר לערך קצת פחות מ-U_m, ופריקות במרווחים שבין הפסגות. הערך הממוצע של המתח המיושר מוגדר כ-U_בחוץ. משרעת פעימה - U_דוֹפֶק.

במהלך פריקת הקבל, המתח עליו משתנה לפי החוק הנקוב בתנאי מערך U_בחוץ +U_דוֹפֶק עד ערך U_בחוץ - U_דוֹפֶק

לכן אנחנו יכולים לכתוב

U_בחוץ - U_דוֹפֶק =(U_בחוץ +U_דוֹפֶק)e^-t/RC-(U_בחוץ +U_דוֹפֶק).(1 - t/RC),

כאשר t = 0,01 שניות; R - התנגדות עומס מיישר; C הוא הקיבולת של קבל ההחלקה.

פתיחת הסוגריים, חיתוך ה-U_בחוץ וזניחת המונח U_דוֹפֶקt/RC בשל הקטנות שלו (משרעת פעימה קטנה מ-U_בחוץ) נקבל 2U_דוֹפֶק =U_בחוץ·t/RC.

כעת נציין כי U_בחוץ/R שווה לזרם העומס I, והחליפו את t: U_דוֹפֶק = 5 10^-3l/С,

שבו יש להחליף את כל הכמויות ביחידות בסיסיות - וולט, אמפר ופאראד. אם ניקח את הזרם במיליאמפר ואת הקיבול במיקרופארד, נקבל את הנוסחה הבאה למתח האדוות בוולט:

U_דוֹפֶק= 5 ליטר/C.

ספרות

פוליאקוב V. צמצום שדה הדליפה של שנאי. - רדיו, 1983, מס' 7, עמ'. 28, 29.
מלינין ר.מ. אספקת חשמל של ציוד רדיו מרשת החשמל. - מ.: אנרגיה, 1970.
Moskvin A. מייצבי מתח טרנזיסטור עם הגנת עומס יתר. - רדיו, 2003, מס' 2, עמ'. 26-28.

מחבר: V.Polyakov

ראה מאמרים אחרים סעיף חובב רדיו מתחיל.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

מכונה לדילול פרחים בגנים 02.05.2024

בחקלאות המודרנית מתפתחת התקדמות טכנולוגית שמטרתה להגביר את היעילות של תהליכי טיפול בצמחים. מכונת דילול הפרחים החדשנית Florix הוצגה באיטליה, שנועדה לייעל את שלב הקטיף. כלי זה מצויד בזרועות ניידות, המאפשרות התאמתו בקלות לצרכי הגינה. המפעיל יכול להתאים את מהירות החוטים הדקים על ידי שליטה בהם מתא הטרקטור באמצעות ג'ויסטיק. גישה זו מגדילה משמעותית את יעילות תהליך דילול הפרחים, ומעניקה אפשרות להתאמה אישית לתנאים הספציפיים של הגינה, כמו גם למגוון וסוג הפרי הגדלים בה. לאחר שנתיים של בדיקת מכונת פלוריקס על סוגי פירות שונים, התוצאות היו מאוד מעודדות. חקלאים כמו Filiberto Montanari, שהשתמש במכונת פלוריקס כבר כמה שנים, דיווחו על הפחתה משמעותית בזמן ובעבודה הנדרשים לדלל פרחים. ... >>

מיקרוסקופ אינפרא אדום מתקדם 02.05.2024

למיקרוסקופים תפקיד חשוב במחקר המדעי, המאפשר למדענים להתעמק במבנים ותהליכים בלתי נראים לעין. עם זאת, לשיטות מיקרוסקופיה שונות יש מגבלות, וביניהן הייתה הגבלת הרזולוציה בעת שימוש בטווח האינפרא אדום. אבל ההישגים האחרונים של חוקרים יפנים מאוניברסיטת טוקיו פותחים סיכויים חדשים לחקר עולם המיקרו. מדענים מאוניברסיטת טוקיו חשפו מיקרוסקופ חדש שיחולל מהפכה ביכולות של מיקרוסקופיה אינפרא אדום. מכשיר מתקדם זה מאפשר לך לראות את המבנים הפנימיים של חיידקים חיים בבהירות מדהימה בקנה מידה ננומטרי. בדרך כלל, מיקרוסקופים אינפרא אדום בינוני מוגבלים ברזולוציה נמוכה, אך הפיתוח האחרון של חוקרים יפנים מתגבר על מגבלות אלו. לדברי מדענים, המיקרוסקופ שפותח מאפשר ליצור תמונות ברזולוציה של עד 120 ננומטר, שהיא פי 30 מהרזולוציה של מיקרוסקופים מסורתיים. ... >>

מלכודת אוויר לחרקים 01.05.2024

חקלאות היא אחד מענפי המפתח במשק, והדברה היא חלק בלתי נפרד מתהליך זה. צוות של מדענים מהמועצה ההודית למחקר חקלאי-המכון המרכזי לחקר תפוחי אדמה (ICAR-CPRI), שימלה, העלה פתרון חדשני לבעיה זו - מלכודת אוויר של חרקים המופעלת על ידי רוח. מכשיר זה מטפל בחסרונות של שיטות הדברה מסורתיות על ידי מתן נתוני אוכלוסיית חרקים בזמן אמת. המלכודת מופעלת כולה על ידי אנרגיית רוח, מה שהופך אותה לפתרון ידידותי לסביבה שאינו דורש חשמל. העיצוב הייחודי שלו מאפשר ניטור של חרקים מזיקים ומועילים כאחד, ומספק סקירה מלאה של האוכלוסייה בכל אזור חקלאי. "על ידי הערכת מזיקים מטרה בזמן הנכון, נוכל לנקוט באמצעים הדרושים כדי לשלוט הן במזיקים והן במחלות", אומר קפיל ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

מערכת barebone של GIGABYTE GB-BNi5G4-1050Ti 19.11.2017

GIGABYTE הציגה חידוש נוסף במשפחת Brix GTX Pro - מערכת barebone עם הכינוי GB-BNi5G4-1050Ti, שעל בסיסה ניתן ליצור מרכז מדיה פרודוקטיבי או פלטפורמת משחקים.

החידוש נעשה במארז בנפח של 2,0 ליטר בלבד: המידות הן 300 על 230 על 30 מ"מ. בפנים לוח אם במידות של 150 על 100 מ"מ, המצויד במעבד Intel Core i5-7300HQ מדור Kaby Lake. שבב 14nm זה מכיל ארבע ליבות עיבוד עם תדר נומינלי של 2,5 גיגה-הרץ ויכולת להגדיל במצב טורבו עד 3,5 גיגה-הרץ.

מערכת Barebone מאפשרת לך להתקין שני מודולי RAM SO-DIMM DDR4-2133 עם קיבולת כוללת של עד 64 GB. לא היה מקום לכוננים בגודל 3,5/2,5 אינץ', אבל ישנם שני מחברים עבור מודולי M.2 מוצק. זה מדבר על תמיכה בזיכרון Intel Optane.

תת-מערכת הווידאו מסתמכת על מאיץ בדיד GeForce GTX 1050 Ti עם זיכרון GDDR4 של 5 ג'יגה-בייט. הציוד כולל מתאם אלחוטי Intel Dual Band Wireless-AC, בקר רשת Intel i219LM gigabit ו-Codec שמע Realtek ALC255.

מחברים זמינים: ארבעה מחברי Mini DisplayPort, שלוש יציאות USB 3.0, שקע כבל רשת, אחד כל אחד USB 3.1 Type-A ו-USB 3.1 Type-C, שקעי שמע.

עוד חדשות מעניינות:

▪ רובוט רך לאוקיינוס

▪ שבב TCPP01-M12 להגנה על קווי USB מסוג C

▪ מיקרוסופט תהיה ענייה יותר

▪ גישה חדשה ליצירת זכוכית

▪ Axis Vidius - המל"ט הקטן ביותר עם מצלמה

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע אתר מייצבי מתח. בחירת מאמרים

▪ מאמר מאת אמילי דיקינסון. פרשיות מפורסמות

▪ מאמר מהי ההסתברות לקבל חפיסות קלפים זהות לאחר ערבוב? תשובה מפורטת

▪ מאמר עבודה על התקנת יסודות טרומיים ומונוליטיים. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה

▪ כתבה מגבר קולנוע ביתי בעל ארבע ערוצים עם שלט רחוק של נגן LG. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר צומת מפריד. סוד התמקדות

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר