Проектирование и расчет каскада управления двухфазным асинхронным двигателем
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
Введение
В рамках данной работы мы приобрели первоначальные знания и навыки, необходимые для проектирования и расчета электрических цепей управления двухфазным асинхронным двигателем.
Постановка задачи. Расчет производится согласно заданным в таблице 1 параметрам.
Таблица 1. Заданные параметры
ПараметрОбозначениеЗначение параметраКоэффициент усиленияКус2104Тип двигателяАД-32ВНапряжение питания системыUп сист.40 ВЧастота питающего напряженияfр400 ГцТемпература окружающей средыТокр333 КХарактер питающего напряжения для выходного каскадаСглаженное
Параметры двигателя АД-32B, взятые из документации, заданы в таблице 2.
Таблица 2. Параметры двигателя АД-32B
ПараметрОбозначениеЗначение параметраЧастотаfр400 ГцНапряжение возбужденияUвозб40 ВНапряжение управления последовательноеUупр посл24 ВНапряжение управления параллельноеUупр парал12 ВНапряжение трогания двигателяUтрог0.6 ВПолное сопротивление обмотки возбужденияZвозб(77+j121) ОмПолное сопротивление обмотки управленияZупр(25+j50) ОмМощность возбужденияРвозб5.5 ВтМощность управленияРупр5.5 ВтCos j обмотки управленияCos jупр0.5Cos j обмотки возбужденияCos jвозб0.5
1. Выбор конфигурации и расчет выходного каскада
.1 Выбор конфигурации выходного каскада
С точки зрения уменьшения потерь предпочтительно выполнить выходной каскад по схеме, работающей в режиме В. Рекомендуется использовать двухтактный каскад па базе биполярных транзисторов. С учетом конструкции предлагаемых в задании двигателей (с двойной управляющей обмоткой) имеет смысл строить каскад по бестрансформаторной схеме, с включением дополнительного конденсатора параллельно управляющей обмотке.
В соответствии с изложенным схема каскада имеет вид, представленный на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема выходного каскада
Здесь изображен двухтактный каскад усиления, транзисторы включены по схеме с общим эмиттером.
1.2 Выбор транзистора
Необходимо выбрать транзистор, который бы соответствовал требуемым электрическим характеристикам каскада. Предпочтительно использовать кремниевые транзисторы, т.к. они имеют лучшие характеристики при работе в условиях повышенных температур.
Первичный выбор транзистора осуществляется по трём параметрам:кэ-мaкс - максимальное (для данной схемы) значение напряжения на закрытом транзисторе, Pрас-мaкс - максимальная (для данной схемы) мощность рассеяния на транзисторе,
Iк-макс. - максимальный (для данной схемы) ток через коллектор.
Допустимые значения соответствующих параметров выбираемого транзистора, приводимые в справочных материалах, должны быть строго больше указанных величин.
=33.94 (В),
=1.117 (Вт).
Для минимизации токов через транзисторы целесообразно ввести в схему конденсатор Су такой величины, чтобы нагрузка каскада имела активный характер. Для этого контур, образуемый обмотками управления ОУ1, ОУ2 и конденсатором Су, должен быть настроен в резонанс на рабочей частоте питающего напряжения.
Две обмотки управления со средней точкой можно рассматривать как автотрансформатор с коэффициентом трансформации n=0.5. Рассчитаем конденсатор Спр, приведенный к одной обмотке, из условия резонанса с индуктивностью обмотки управления на рабочей частоте Для приведенной емкости получим:
.
Тогда для конденсатора Су справедливо:
Выберем Су = 2,2 (мкФ).
Рассчитаем максимальный ток через коллектор:
Для обеспечения большей линейности характеристик каскада рекомендуется выбирать Rэ таким, чтобы максимальное падение напряжения на нем URэ max равнялось (1 - 1,5) В:
Выберем =1,5 Ом.
По полученным значениям трёх основных параметров из справочника выбирается транзистор, удовлетворяющий условиям:
Этим параметрам соответствует транзистор КТ815Г, в таблице 3 приведены справочные данные на выбранный транзистор.
Таблица 3 - Справочные данные на транзистор КТ815Г
ОбозначениеЗначение параметраОписание30Минимальный статический коэффициент передачи по току при Tк =298КIб-const, А0.5Постоянный ток базыIк-обр, мА1Обратный ток коллектора при Tк =373КIк-сonst, А1.5Постоянный ток коллектораPрас-доп, Вт1Мощность, рассеиваемая без теплоотвода при Tк =233-298К.Pрас-т-доп, Вт12Мощность, рассеиваемая с теплоотводом при Tк =233-298КIб-макс, A0.5Максимальный ток базыUкэ-доп, B80Напряжение коллектор-эмиттер допустимоеUкэ-нас, B0,6Напряжение коллектор-эмиттер насыщенияUбэ-доп, В5Постоянное напряжение база - эмиттер при Tк =213-273КТ, K233-373Температура окружающей средыТп-доп, К398Максимально допустимая температура перехода
Так, как допустимая мощность, рассеиваемая без теплоотвода, Pрас-доп, меньше, чем Pрас-мaкс, то потребуется применить теплоотвод.
Многие параметры транзистора зависят от температуры. Допустимое значение температуры p-n-перехода транзистора: Тп-доп =398 К, её нельзя превышать, т.е. следует задаться рабочей температурой перехода, исходя из условия:
Токр < Тпр< Тп-доп,
т.е. для нашего случая:
К < Тпр< 398 (К).
Пусть Тпр =373 К, тогда запас по температуре (К).
Определим максимальный ток базы транзистора для данной схемы:
Максимальное напряжение база-эмиттер Uбэ-макс можно выбрать из диапазона:
Пусть , тогда максимальное значение входной мощности каскада:
1.3 Расчёт терми