5. Расчет коэффициента полезного действия

Коэффициентом полезного действия (КПД) источника питания называется отношение активной мощности, выделяющейся в нагрузке Р_н к мощности, поступающей из питающей сети Р_вх:

=Р_н/Р_вх.

Активная мощность, поступающая из сети, теряется в трансформаторе (Р_тр), в вентилях (Р_в), в сглаживающем фильтре (Р_ф) и в стабилизаторе (Р_ст).

Потери в трансформаторе определяются по формуле:

Р_тр=S_т(1-_тр)=377 * (1-0.9)= 37.7Вт

где _тр - кпд трансформатора;

S_т - габаритная мощность трансформатора.

Потери в вентилях:

Р_в=I_аU_пр.срN,

_в1= 0.75 *1.2 * 2=1.8Вт

_в2 =0.259 *1.2 * 2=0.6Вт

_в3 =0.05 * 1.2 * 2=0.12Вт

где I_а - средний ток в вентиле;

U_пр.ср - прямое падение напряжения на вентиле;

N - число последовательно включенных вентилей выпрямителя.

Общие потери в вентилях:

Р_в=Р_в1+Р_в2+Р_в3=1.8 + 0.6 + 0.12 =2.5Вт

Потери в сглаживающем фильтре при емкостном фильтре можно не учитывать.

Потери в стабилизаторе:

Р_ст=(U_вх-U_d)I_вх,

_ст1 = (25-15) * 1.3 = 20.2Вт;

_ст2 = (25-15) * 0.52 = 5.2 Вт;

где U_вх - напряжение на входе стабилизатора;

I_вх - входной ток стабилизатора;

U_d - напряжение в нагрузке.

Общие потери в стабилизаторах

Р_ст=Р_ст1+Р_ст2

Р_ст = 15.2 + 5.2 = 20.2Вт;

Таким образом, КПД источника питания:

= + + = 37.7 + 2.5 +20.2 = 60.4Вт;

P_вх = Р_н + =89 + 60.4 =149.4Вт;

P_н = U_d1 * I_d1 + U_d2 * I_d2 + U_d3 * I_d3 =15*1+48*0.5+1000*0.05=89Вт;

 = = 0.59

6. Составление принципиальной электрической схемы источника питания

По результатам расчетов и выбора типа элементов составляется принципиальная электрическая схема источника питания. В ней должны быть предусмотрены дополнительные элементы, с помощью которых производится отключение сетевого напряжения (SA1), защита от перегрузки и короткого замыкания по входу (FU1), индикация включения на неоновой лампочке HL1 с ограничительным резистором R1 или на светодиоде HL2 c ограничительным резистором R2 и защитным диодом VD1. В курсовой работе следует применить один из двух индикаторов включения. Конденсаторы С4 и С5 - блокировочные, предназначены для защиты стабилизаторов от паразитной генерации на высокой частоте. Резистор R5 создает малый начальный ток нагрузки высоковольтного стабилизатора для исключения работы транзистора VT1 с обрывом в цепи эмиттера при случайном отключении нагрузки. Резистор R4 предназначен для разряда конденсатора С3 при выключении источника питания.

Пример выполнения принципиальной электрической схемы источника питания представлен на рис. 8. Схема должна быть выполнена на миллиметровой бумаге формата А3 в соответствии с требованиями ГОСТ 2.710-81. Условные графические обозначения элементов с необходимыми размерами приведены в приложении 6 и в [11].