Две задачи

[Contiblu]

Уважаемые знатоки.
Помогите пожалуйста в решении двух задачек. На первый взгляд они не сложные, но мне и моему товарищу не хватило тямы их дорешать до логического завершения.
Если вас это не сильно затруднит, помогите пожалуйста.

Задача №1
Рассчитать стабилизированный источник электропитания.

Дано:

1) выходное напряжение источника UН;
2) пределы изменения тока нагрузки от I НMIN до IНMAX;
3) нестабильность выходного напряжения KU= Δ UН/UН;
4) входное напряжение U1;
5) нестабильность входного напряжения α= ΔU1/U1;
6) коэффициент пульсаций выходного напряжения KП;
7) частота питающей сети fC.



UН ,В - 12
I НMIN - 0,1А
I НMAX, - 1А
KU ,% - 0,5
Kп ,% - 0,02
U1 ,В - 24
α ,% - +10
fC ,Гц - ( - )



Примечание:
Прочерк в графе 8 означает, что в качестве источника входного напряжения используются гальванические элементы, аккумуляторы или типовые установки электропитания.


Выполнить следующее:

1) выбор и обоснование структурной схемы источника;
2) выбор и обоснование принципиальной схемы стабилизатора постоянного напряжения;
3) расчет элементов принципиальной схемы стабилизатора;
4) выбор и обоснование принципиальной схемы преобразователя напряжения, выпрямителя и фильтра;
5) расчет и выбор элементов принципиальной схемы преобразователя, выпрямителя и фильтра.

Оформление работы:

1) задание;
2) расчет стабилизированного источника электропитания;
3) полную принципиальную схему стабилизированного источника электропитания со спецификацией;
4) список использованных источников.

Порядок выполнения работы
1. Выбор и обоснование структурной схемы источника
Структурная схема источника питания, на вход которого подается постоянное напряжение, должна содержать инвертор, выпрямитель с фильтром и стабилизатор постоянного напряжения. При использовании энергии сети переменного тока напряжение, подаваемое на стабилизатор, должно быть преобразовано в постоянное выпрямителем напряжения, а пульсации сглажены фильтром. При выходной мощности выше 20-25 Вт в целях улучшения массогабаритных показателей можно применить схему с бестрансформаторным входом и промежуточным преобразованием частоты.
2. Выбор, обоснование и расчёт принципиальной схемы стабилизатора постоянного напряжения
Расчет источника питания начинают с выбора схемы стабилизатора. Предпочтительнее использовать стабилизаторы на основе серийно выпускаемых интегральных микросхем (ИМС) серии К142.
3. Выбор и обоснование принципиальной схемы преобразователя напряжения, выпрямителя и фильтра
На вход источника питания подается постоянное напряжение, необходимо выбрать тип инвертора, составить принципиальную схему инвертора, выпрямителя прямоугольного напряжения и фильтра .
4. Расчет и выбор элементов принципиальной схемы преобразователя, выпрямителя и фильтра
Расчет выпрямителя заключается в выборе вентилей, определении элементов фильтра.
В процессе расчета преобразователя должна быть выбрана схема инвертора и рассчитаны ее элементы: выбраны транзисторы, диоды, резисторы, коэффициенты трансформации и типовые мощности трансформаторов, частота переключения. Необходимо рассчитать элементы выпрямителя напряжения прямоугольной формы и фильтра. Учтите, что выходным напряжением выпрямителя является входное напряжение стабилизатора Uвх ст, найденное при расчёте последнего.

В качестве фильтра выпрямителя напряжения прямоугольной формы, работающего с самовозбуждающимся инвертором, следует применять конденсатор с соответствующей ёмкостью.

Порядок расчета такого фильтра следующий:

Значение емкости конденсатора принимают равным большему из полученных значений.
Расчет конструкций трансформаторов и дросселей производить не обязательно. Рассчитанные элементы принципиальной схемы источника питания должны иметь стандартные значения.

[UT3IM]

Что не получается конкретно ? На какой стадии застрял ?

[Contiblu]

Задача 2
Произвести обоснованный выбор оборудования для буферной системы электропитания предприятия связи.


Исходные данные:
напряжение на нагрузке Uн;

ток нагрузки Iн;

время аварийного разряда аккумуляторной батареи Т;

напряжение трехфазной сети 380 / 220 В.

Следует выполнить:
1. Выбор типа и определение количества буферных выпрямительных устройств.
2. Определение номера аккумуляторов и расчет их количества в батареи.
3. Расчет энергетических параметров системы.

Uн ,В 24
I н ,А 90
Т, час 1

Порядок выполнения контрольной работы
Структурная схема буферной системы электропитания включает буферный выпрямитель (БВ), выпрямитель содержания (ВС), аккумуляторную батарею (АБ) и дополнительные элементы (ДЭ).

1. Определите номер и число аккумуляторов в батарее.
На предприятиях связи наибольшее применение нашли кислотные аккумуляторы типов С, СК, СН, (С - стационарный, К - короткий режим разряда, Н - закрытого типа с пробками-катализаторами).

2. Существует 45 разновидностей аккумуляторов типа С (СК) с Qном от 26 до 5328 А•Ч с Uном = 2 В.


Таблица 3
Таблица 4

Т, ч hq UK, В
0,5 0,43 1,75
1,0 0,51 1,75
3,0 0,75 1,8
10 1 1,8
UH ,B Umin ,B D U, B
24 21,6 0,8
60 54 1,6
120 108 3,2
220 198 6,0
В нормальном режиме аккумуляторная батарея находится в режиме непрерывного подзаряда. При этом на каждом аккумуляторе напряжение будет равно не UК, а 2,2 В. Для поддержания необходимого напряжения UН параллельно нагрузке включается только часть от общего количества аккумуляторов (основная группа), остальные аккумуляторы образуют дополнительную группу и подключаются только в аварийном режиме.

Рассчитанное число округлите до ближайшего большего целого числа. Разница между n и nосн покажет число элементов дополнительной группы.

2. Выберите тип и количество выпрямительных устройств.

В настоящее время отечественная промышленность выпускает автоматизированные выпрямительные устройства типа ВУТ, вы ходные параметры которых приведены в таблице 5. В системе электропитания применяют однотипные выпрямительные устройства, общее количество которых:
nВУ = (IH + IП)/I0max*C, (5)
где IП - ток подзаряда аккумуляторной батареи, величина которого принимается IП » 0,03N, А;

I0max - максимальный выпрямленный ток одного выпрямительного устройства;

С =0,9 - коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки буферных выпрямителей при параллельной работе на общую нагрузку.

Таблица 5.
Тип Пределы установки стабилизационного
напряжения, В Пределы изменения или максимальный
выпрямленный ток, А КПД cosj
ВУТ 31/60 22 - 31 6 - 60 0,79 0,76
ВУТ 31/125 22 - 31 12,5 - 125 0,8 0,66
ВУТ 31/250 22 - 31 25 - 250 0,8 0,67
ВУТ 31/500 22 - 31 50 -500 0,8 0,67
ВУТ 67/60 56 - 70 3 - 60 0,85 0,67
ВУТ 67/125 56 - 70 6,25 - 125 0,85 0,69
ВУТ 67/250 56 - 70 12,5 - 250 0,87 0,7
ВУТ 67/600 56 - 70 30 - 600 0,87 0,7
ВУТ 90/25 56 - 90 1,25 - 25 0,84 0,7
ВУТ 70/400 56 - 70 20 - 400 0,85 0,7
ВУТ 10/300 2 - 10 30 - 300 0,65 -
ВУТ 56/400 40 - 56 20 - 400 0,85 0,68
ВУK 140/13 120 - 140 13 0,75 0,68
ВУK 140/35 120 - 140 35 0,82 0,7
ВУK 140/66 120 - 140 66 0,82 0,68
ВУK 265/60 220 - 265 60 0,8 0,7
ВУK 320/7 220 - 320 7 0,77 0,7
ВУK 320/14 220 - 320 14 0,82 0,72
ВУК 8/300 5-8,7 60 - 300 0,61 -

Требуемое напряжение на нагрузке UH должно быть в пределах установки напряжения выпрямительного устройства.
Рабочий комплект может включать до трех однотипных выпрямительных устройств типа ВУК и до четырех - типа ВУТ, суммарный максимальный выпрямленный ток параллельно включенных выпрямительных устройств должен быть не меньше суммы тока нагрузки и тока подзарядка аккумуляторной батареи.
Три параллельно включенных выпрямительных устройства с меньшим максимальным выпрямленным током, обеспечивающие выполнение двух первых условий, предпочтительнее двух или одного выпрямительного устройства с бoльшим максимальным выпрямленным током.
К выбранному рабочему комплекту выпрямительных устройств следует добавить еще одно (резервное) устройство того же типа.
Выбранные по номинальному току выпрямительные устройства должны обеспечить послеаварийный заряд двух групп аккумуляторной батареи и максимальное потребление аппаратуры.
Для коммутации АБ применяются устройства автоматической коммутации АКАБ. Они обеспечивают безобрывную коммутацию и поддерживают напряжение на нагрузке с точностью 10%. Выпускаются
АКАБ 24/500-2 U = 24B I= до 500А
АКАБ 24/1500 U = 24B I= до 1500А
АКАБ 60/800 U = 60B I=140 … 800А
АКАБ 60/800 U = 60B I=800 … 1500А
В качестве зарядных выпрямителей для ДЭ применяют стабилизаторные выпрямительные устройства ВУК 8/300 или ВУТ 10/300 (таблица 5.).
Если ток нагрузки меньше 140А, а UH = 60В, для коммутации одногрупповой аккумуляторной батареи, состоящей из 28 кислотных аккумуляторов и двух групп дополнительных элементов в количестве трех и двух ДЭ, используется шкаф коммутаци и типа ШК-60 /150. Устройство работает совместно с двумя выпрямительными устройствами напряжением 60В, обеспечивая нагрузку до 120-140 А. В состав шкафа входят четыре контактора, подключающие группы дополнительных элементов, и четыре выпрямителя, два из которых предназначены для буферной работы с двумя группами ДЭ, а два других - для заряда этих групп.

Следовательно,

где I3£2*0,2*QHOM - рекомендуемый ток первой ступени заряда двух групповой аккумуляторной батареи.



4. Рассчитайте энергетические параметры выпрямительной установки.


где h - КПД выпрямительного устройства; С - коэффициент запаса мощности Р, вводимый с учетом того, что часть мощности расходуется на подзаряд батарей. При nВУ > 1 С=0,9.
Полная мощность, потребляемая от сети (ВА),
S = P/cosj

где UЛ - линейное напряжение сети.
По окончании расчета следует начертить функциональную схему буферной системы электропитания в виде, подобном рис.6.7. [9] или рис.9.8. [1], отразив в ней количество и тип выпрямительных устройств, а также количество и тип аккумуляторов основной и дополнительных групп.

Добавлено через 1 час 30 минут
Расчёт принципиальной схемы и деталей для меня пока трудность.
Радиоэлектроника для меня пока в большей степени - загадка, я по профессии врач. :-)
Но люблю всякие головоломки. Эту задал товакищ, которому экзамен надо сдавать.
Формулы, таблицы, всё вроде понятно, а как элементную базу подобрать ума не приложу.

Добавлено через 2 минуты
Как подобрать элементную базу и расчитать принципиальную схему, не разбирусь ни как.

[R3D-209]

Радиоэлектроника для меня пока в большей степени - загадка, я по профессии врач. :-)
Но люблю всякие головоломки. Эту задал товакищ, которому экзамен надо сдавать.

Вы уж простите, но "сапоги должен точать сапожник, а пироги печь пирожник".
Если Ваш товарищ эту элементарщину не может освоить, может ему другую профессию лучше получать?
Если Вам лично нужно прикинуть сей девайс, то их продаётся вагон и маленькая тележка! Алгоритм прост: - ищите в интернете контору, называете ей параметры(потребляемую мощность и желаемый срок работы ИБП) и Вам вываливают прайс с позициями.
А как врачу я могу Вам головоломки подбросить по профилю: http://www.novayagazeta.ru/data/2010/042/22.html
http://www.novayagazeta.ru/data/2010/057/23.html
http://www.novayagazeta.ru/data/2010/052/35.html
...

[Contiblu]

Суть в том, что я сам с недавних пор начал интересовать этой наукой. По сему и захотелось разобраться в этом вопросе. А про сапожников Вы абсолютно правы. Другое дело увлечения.

Добавлено через 14 минут
Теоретически всё понятно. По условию первой задачи нужно 24В инвертировать, затем выпрямить, получить 12В на выходе и стабилизировать. По описанию набросал для начала схемку импульсного стабилизатора, но сложность возникла с подбором элементов этой схемы.
Подскажите хотя бы источник где можно по этому вопросу поднатореть и получить какие-то примеры для лучшего понимания.

[DL3KD]

Здравствуйте Contiblu,
/как-то непривычно, вместо нормального человеческого имени/,

по этому адресу находятся несколько схем источников питания -

http://cxem.net/pitanie/5.php

Подберите себе подходящее по нагрузке и напряжению. Уже всё там расчитано....

Константин.

[R3D-209]

нужно 24В инвертировать, затем выпрямить

http://www.cqham.ru/pow2_15.htm

[UR5CBZ]

По условию первой задачи нужно 24В инвертировать, затем выпрямить, получить 12В на выходе и стабилизировать

Если задача так проста,то сдесь инвертор не нужен.Всего лиш хх7812.

[R3D-209]

Всего лиш хх7812.

Предпочтительнее использовать стабилизаторы на основе серийно выпускаемых интегральных микросхем (ИМС) серии К142.

При выходной мощности выше 20-25 Вт

3. Расчет энергетических параметров системы.

Uн ,В 24
I н ,А 90
Т, час 1

Устройство работает совместно с двумя выпрямительными устройствами напряжением 60В, обеспечивая нагрузку до 120-140 А.

Сергей, это слов нет что за задание и какого года...

[Contiblu]

В Карагандинском политехе такие задают, судя по всему годов 60-х, не раньше.

Добавлено через 5 минут

По условию задачи именно так!

[UT3IM]

Для того , чтоб заставить студента ДУМАТЬ даже хорошо , когда задачи - РЕТРО . Точно в и-нете не найти !

Судя по всему все силы направлены на поиск .... афроaмериканца а не на решение самой задачи ...

[Piter]

3. Расчет энергетических параметров системы.

Uн ,В 24
I н ,А 90
Т, час 1

для этих данных расчета ЭПУ:
напряжение ВУ - 12х2,2=26,4В, где 12 кол-во элем в батарее, 2,2 В буферное напряж для содержан., берем ближайший ВУТ-31/125
т.к. ток нагр 90А, то емкость батареи из расчета 1 часа работы д.б. не менее 90А*час, берем ближайшую емкость 90/32>2, где 32 это емкость 32А*час на №индекса АКБ, те. СН-3 - Q=96 А*час
обоснование мощности ВУ:
выходной ток ВУ: ток нагр. + ток 10 часового заряда АКБ, т.е. 90+9,6=до 125А
всякие там АКАБы и ШК можно отборосить мысль использования, применить для стабилизации выходного напряжения стойку САРН-П2, правда при отключении ВУ на входе этой стойки будет минимальный порог входного напряжения. Но в задании нет требуемых параметров точности напряжения питания. А вообще, тот кто давал задание должен знать, что сей день применяются из отечественных установки питания типа УЭПС в комплекте с герметичными АКБ с напряжением буфер.работы и заряда АКБ - 2,2В. А вот АКБ типа СН и тому подобные считаются заряженными при достижении на них 2,4В на элемент, т.е. 12х2,4=28,8В. Выбранный выпрямимтель обеспечит это, но обязательно с использованием САРН(стойки автоматических регуляторов напряжения).
Кол-во выпрямителей - 2 шт (один резервный). Схема не принципиальная, а функциональная, т.е. однопроводная. Она не расчитывается, а составляется. Это классика - в И-нете полно.