курсовой проект / 5 Преобразователь напряжения / КР 1

Схематическое изображение рассчитываемых участков

Данное устройство будет состоять из согласующего и выходного трансформаторов Т1 и Т2 соответственно которые являются функционально законченными изделиями. Магнитопровод согласующего трансформатора Т1 будет набран из пластин Ш16, толщина набора 20мм. Первичная обмотка 1 состоит из 2Х200 витков провода ПЭВ-1 0,47, а вторичная II-2х50 витков провода ПЭВ-1 0,72. Трансформатор Т2 будет выполнен на магнитопроводе Ш40х40. Первичные обмотки I-IV этого трансформатора содержат по 45 витков провода ПЭВ-1 1,88. Обмотки I-II, III-IV соединены попарно параллельно. Секции V.1,V.2 вторичной обмотки V (145+375 витков) намотаны проводом ПЭВ-1, 0,72, а V.3 (380 витков) – проводом ПЭВ-1 0,51. Импульсы напряжения, снимаемые со вторичных обмоток трансформатора Т1, управляют мощными транзисторами VT9, VT10, возбуждающими в первичных обмотках I-IV трансформатора Т2 импульсный ток амплитудой 20 А, что обеспечивает необходимую мощность на его вторичной обмотке V. Данные транзисторы являются функционально законченными модулями и обеспечивают теплоотвод. Эффективная площадь поверхности каждого из теплоотводов транзисторов не менее 100 см². В данном устройстве будет 2 печатные платы одна предназначена для размещения деталей слаботочных узлов устройства из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм, другая вспомогательная плата 2 служит для распайки выводов узлов и деталей, несущих большой ток, - выводов обмоток трансформаторов, транзисторов VT7-VT10, цепей источника питания. Вспомогательная плата выполнена из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2мм. На ней симметрично, на обеих сторонах сформировано по шесть фольговых площадок , что позволяет, пропаяв при монтаже выводы с обеих сторон, увеличить сечение соединений. Данные печатные платы являются конструктивно законченными. Металлический кожух, в который будет монтироваться данная конструкция имеет все отверстия и крепежные детали что позволяет ее считать функционально законченной, входные зажимы «Uпит» Х1, Х2, розетки Х3, Х4 для подключения нагрузок, переключатель выходного напряжения «220/127 В» SA1, держатели предохранителя FU1 и индикатора выходного напряжения HL1 смонтированы на лицевой панели преобразователя, выполненной из текстолита толщиной 3мм. В боковых стенках и крышке кожуха просверлены вентиляционные отверстия диаметром 10мм. Трансформаторы Т1, Т2, теплоотводы транзисторов VT9, VT10, печатные платы 1 и 2 будут установлены на основании устройства, которое изготовлено из фанеры толщиной 10мм. Цепи преобразователя, по которым течет большой ток, следует выполнять медным проводом диаметром не менее 2мм. Их длина должна быть минимальной. Эти требования следует отнести и к проводам, соединяющим преобразователь с источником питания.

Разрабатываемое устройство проста в эксплуатации и заключается в переключении требуемого режима работы, так же необходимо помнить чтобы в устройстве где имеются отверстия для теплоотвода небыли закрыты во избежание поломки устройства и его перегрева. Устройства также необходимо чистить от накопившейся пыли внутри корпуса. Метрологические характеристики преобразователя в течение меж поверочного интервала соответствует установленным нормам с учетом показателей безотказности преобразователя и при условии соблюдения потребителем правил хранения, транспортирования и эксплуатации. Преобразователи могут храниться как в транспортной таре с укладкой в штабеля до 5 ящиков по высоте, так и во внутренней упаковке и без упаковки. Преобразователи в упаковке транспортируются любым видом закрытого транспорта, в том числе и воздушным транспортом в отапливаемых герметизированных отсеках в соответствии с правилами перевозки грузов, действующих на каждом виде транспорта. Во время погрузочно-разгрузочных работ и транспортирования ящики не должны подвергаться резким ударам и воздействию атмосферных осадков. Срок пребывания преобразователей в соответствующих условиях транспортирования не более 3 месяцев. Условия транспортирования и хранения должны соответствовать ГОСТ 15150-69 для преобразователей вид климатического исполнения УХЛ.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ у полупроводников должна соответствовать (Ge, Si) порядка 10⁵ в/см. Данное устройство необходимо заземлять так как есть опасное напряжения питания 220В которое является смертельным для человека.

Предполагаемая масса преобразователя 2 кг основную массу занимают трансформаторы, корпус достаточно легкий. Предполагаемая окраска изделия белая. Центр тяжести устройства находится на левой стороне устройства. Устройство соответствует всем уровням эксплуатации, безопасности, надежности, унификации, соединения корпуса производится 4 болтами, отверстия для которых расположены у основания корпуса. По способу защиты человека от поражения электрическим током преобразователи относятся к классу 1, корпус преобразователя должен быть заземлен. Не допускается эксплуатация преобразователя во влажных и сырых помещениях. Диапазон температуры, в которой допускается эксплуатация преобразователя от -30⁰ до +30⁰, относительная влажность воздуха 75%. Разборка и сборка преобразователя выполнять только после отключения питания. Допускается отклонения питания сети 220±30В, частота 50±1 Гц.

В соответствии с этим данному преобразователю будет присвоено следующие обозначение основного конструкторского документа: УИТС.435ХХХ.307

1.Назначение изделия (основные области применения, характер выполнения работ, перечень задач и тому подобное).

2.Состав изделия (входящие устройства, модули)

3.Технические требования.

Преобразователь напряжения.

Это устройство незаменимо в тех ситуациях, когда необходимо питать какие-либо механизмы или приборы, рассчитанные на напряжение переменного тока 36, 127, 220 В частотой 50 Гц, например, электронасос «Крот», электробритву «Микма», электропаяльник, а единственным источником электроэнергии оказывается аккумуляторная батарея автомобиля.

Мощность нагрузки преобразователя может достигать 200 Вт, при этом ток, потребляемый от батареи, равен примерно 20 А. От известных устройств(1, 2) он отличается повышенной мощностью и тем, что выполнен на широко распространенных деталях.

Преобразователь (рис.1) содержит задающий генератор на частоту 100 Гц, выполненный на транзисторах VT 1, VT 2, триггер, делящий частоту генератора на 2(VT5, VT6),предварительный усилитель мощности (VT3, VT4, VT7, VT8 и согласующий трансформатор Т1) и выходной усилитель мощности (VT9, VT10 с выходным трансформатором Е2). Задающий генератор питается от параметрического стабилизатора напряжения R7VD1 со сглаживающим конденсатором С1, что обеспечивает высокую стабильность частоты - не хуже 2% при изменении питающего напряжения от 8 до 16 В. С выхода задающего генератора (с коллектора транзистора VT2) импульсы напряжения через дифференцирующую цепь С3R11 поступают на триггер, который вырабатывает две противофазные симметричные импульсы последовательности (вида «меандр») с частотой 50 Гц. Благодаря этому исключаются протекание постоянной составляющей тока через первичную обмотку согласующего трансформатора Т1 и перегревание транзисторов VT7,VT8. Эта обмотка рассчитана на подключение к ней нагрузок на напряжение 220 и 127 В через разъем Х4 и 36 В через Х3.

Преобразователь смонтирован в прочном металлическом кожухе размерами 320x240х160 мм. Расположение деталей и узлов в кожухе (вид сверху) показано на рис. 2. Детали слаботочных узлов устройства размещены на печатной плате 1 из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Чертеж платы 1 представлен на рис.3.

Вспомогательная плата 2(рис.2) служит для распайки выводов узлов и деталей, несущих большой ток, - выводов обмоток трансформаторов, транзисторов VT7-VT10, цепей источника питания. Вспомогательная плата выполнена из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2мм. На ней симметрично, на обеих сторонах сформировано по шесть фольговых площадок (см. рис.4), что позволяет, пропаяв при монтаже выводы с обеих сторон, увеличить сечение соединений. На рис.4 площадки заштрихованы; крестами помечены центры сквозных отверстий.

Входные зажимы «Uпит» Х1, Х2, розетки Х3, Х4 для подключения нагрузок, переключатель выходного напряжения «220/127 В» SA1, держатели предохранителя FU1 и индикатора выходного напряжения HL1 смонтированы на лицевой панели преобразователя, выполненной из текстолита толщиной 3мм. В боковых стенках и крышке кожуха просверлены вентиляционные отверстия диаметром 10мм.

Трансформаторы Т1, Т2, теплоотводы транзисторов VT9, VT10, печатные платы 1 и 2 установлены на основании устройства, которое изготовлено из фанеры толщиной 10мм.

Преобразователи могут храниться как в транспортной таре с укладкой в штабеля до 5 ящиков по высоте, так и во внутренней упаковке и без упаковки. Преобразователи в упаковке транспортируются любым видом закрытого транспорта, в том числе и воздушным транспортом в отапливаемых герметизированных отсеках в соответствии с правилами перевозки грузов, действующих на каждом виде транспорта. Во время погрузочно-разгрузочных работ и транспортирования ящики не должны подвергаться резким ударам и воздействию атмосферных осадков. Срок пребывания преобразователей в соответствующих условиях транспортирования не более 3 месяцев. Условия транспортирования и хранения должны соответствовать ГОСТ 15150-69. Для преобразователей вид климатического исполнения УХЛ. Не допускается эксплуатация преобразователя во влажных и сырых помещениях. Метрологические характеристики преобразователя в течение меж поверочного интервала соответствует установленным нормам с учетом показателей безотказности преобразователя и при условии соблюдения потребителем правил хранения, транспортирования и эксплуатации. Конструкция изделия должна предусматривать применения специальных мер безопасности для пользователя, так как есть опасное напряжения питание для жизни человека 220В. Преобразователь будет смонтирован в корпусе с предполагаемыми размерами 320Х240Х160 мм. Цепи преобразователя, по которым течет большой ток, следует выполнять медным проводом диаметром не менее 2мм. Их длина должна быть минимальной. Эти требования следует отнести и к проводам, соединяющим преобразователь с источником питания. Трансформаторы Т1, Т2, теплоотводы транзисторов VT9, VT10, печатные платы 1 и 2 предположительно установить на основании устройства, которое изготовлено из фанеры толщиной 10мм. Входные зажимы «Uпит» Х1, Х2, розетки Х3, Х4 для подключения нагрузок, переключатель выходного напряжения «220/127 В» SA1, держатели предохранителя FU1 и индикатора выходного напряжения HL1 смонтировать на лицевой панели преобразователя, выполненной из текстолита толщиной 3мм. Первый аналог: Преобразователь для электробритвы «Эра», перечислим основные технические характеристики:

-устройство предназначено для питания этой электробритвы от автомобильной бортовой сети постоянным напряжением 12 В.

-Оно потребляет под нагрузкой ток около 2,5 А.

-преобразователь содержит задающий генератор на частоту 100 Гц.

-Транзисторы которые предназначены для теплоотвода с полезной площадью около 8 см² каждый.

-Мощность трансформатора Т1 от 30 до 50 Вт.

-Задающий генератор обладает стабильностью частоты 30% при изменение питающего напряжения от 10-25 В.

-Данный преобразователь собран на микросхеме К561ТМ2.

-Используется конденсатор С5 который необходимо подбирать из условия получения максимального выходного напряжения при подключении нагрузке.

Второй аналог: Двухтактный автогенераторный преобразователь

-Частота генерации около 4 кГц.

-Ток потребляемый на холостом ходу не превосходит 2 А.

-Преобразователь развивает мощность около 25 Вт.

-Применяется мостовая схема делителя напряжения.

-КПД 20%.

Третий аналог: Преобразователь напряжения на микросхеме КР1156ЕУ5.

-Выходное напряжения преобразователя не превышает 40В.

-Максимальный ток 1,5А.

-КПД 32%.

-Термокомпенсирующий источник образцового напряжения 1,25В.

-Фильтрующие конденсаторы.

По сравнению с приведенными аналогами предполагаемые параметры разрабатываемого устройства немного лучше, а именно:

-мощность нагрузки преобразователя может достигать 200 Вт.

-Ток, потребляемый от батареи равен примерно 20 А.

-Обладает повышенной мощностью.

-Будет выполнен на широко распространенных и легко заменяемых деталях.

-преобразователь содержит задающий генератор на частоту 200 Гц.

-Задающий генератор питается от параметрического стабилизатора напряжения R7VD1 со сглаживающим конденсатором С! что обеспечивает высокую стабильность частоты - не хуже 2% при изменении питающего от 8 до 16 В.