Файл: КП СЭУ15.11изд.doc

32

Федеральное агентство по образованию

Коломенский институт(филиал)

Государственного образовательного учреждения высшего

профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

_____________________________________________

Кафедра автоматики и электроники в машиностроении

В.Е. Кузин

СИЛОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА

Учебное пособие по курсовому проектированию

Направление подготовки дипломированных специалистов

220000 – «Автоматика и управление»,

специальность

220201 - «Управление и информатика в технических системах».

Коломна

2012

У

Печатается в соответствии с решением учебно-методического совета Коломенского института (филиала) ГОУ ВПО «МГОУ» от 4.10.2007г. №19-07/УМС

ББК 32.85

К-89

Кузин В.Е.

Силовые электронные устройства: Учебное пособие по курсовому проекту для студентов очной и очно-заочной формы обучения по специальности 220201 - Управление и информатика в технических системах: – Коломна: КИ(Ф) МГОУ, 2007.– 29с.

Учебное пособие составлено в соответствии с Государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по подготовке дипломированного специалиста по направлению 220000 – «Автоматика и управление».

Учебное пособие одобрено на заседании кафедры «Автоматика и электроника в машиностроении» Коломенского института (филиала) МГОУ (протокол № 3 от 26.12.06) и утверждено учебно-методическим советом.

УДК 621.38

ББК 32.85

© Кузин В.Е.

© КИ(Ф) МГОУ, 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 4

1. Комплект конструкторской документации 4

1.1. Структура и оформление пояснительной записки 4

1.2.Требования к оформлению конструкторской документации курсового проекта 5

2.Выбор и расчет функциональной схемы СЭУ 6

2.1.Электрическая структурная схема управляющего устройства 6

2.2. Электрическая функциональная схема блока питания управляющего устройства 6

2.2.1.Оценка КПД компенсационных стабилизаторов и габаритной мощности силового трансформатора. 8

2.2.1.1. КПД компенсационных стабилизаторов 8

2.2.1.2. Габаритная мощность 8

2.2.2. Расчет мощности, рассеиваемой регулирующими транзисторами 9

2.2.3. Расчет абсолютного коэффициента стабилизации схем 9

2.2.4. Расчет необходимого коэффициента усиления схем усилителей 9

3. Выбор и расчет элементов электрической принципиальной схемы 10

3.1. Регулирующий элемент 10

3.2. Усилитель постоянного тока 11

3.2.1.Резистивный делитель R5,R6,R7. 14

3.2.2. Расчет выходного сопротивления 15

3.2.3. Расчет и выбор элементов схемы защиты от перегрузок по току 15

3.3.Расчет и выбор конденсаторов сглаживающего фильтра 17

3.4. Выбор силового трансформатора 17

3.5.Расчет и оптимизация конструкции охладителей для силовых транзисторов 18

3.5.1.Назначение программы, списки входных и выходных величин. 18

Литература 22

Контрольные вопросы 24

Приложение 1. 25

Приложение 2. 29

Приложение 3. 30

Приложение 4. 31

Введение

Курсовой проект выполняется студентами, обучающимися по специальности 220201 (УИТС), после изучения дисциплины "Силовые электронные устройства". Выполнение курсового проекта преследует цель закрепления и углубления полученных знаний по вопросам разработки электронных блоков и узлов автоматики, включающих силовые каскады.

Расчетная часть настоящего учебного пособия составлена применительно к проекту на тему: Система управления топливоподачей транспортного дизель-генератора: Блок питания управляющего устройства. Эта тема имеет более 30 вариантов исходных данных. Каждый студент должен выполнить задание, номер которого определен порядковым номером фамилии студента в групповом журнале.

По инициативе студента возможно выполнение курсовых проектов по индивидуальным заданиям, связанным с другими блоками системы управления и согласованным с руководителем проекта или преподавателем учебной дисциплины.

Методическое пособие может оказаться полезным и при работе над дипломным проектом.

1.Комплект конструкторской документации

Комплект конструкторской документации курсового проекта должен содержать следующие документы:

• пояснительную записку;

• электрическую функциональную схему устройства;

• электрическую принципиальную схему (схемы);

• перечень элементов к электрической принципиальной схеме;

• чертеж конструкции устройства.

1.1. Структура и оформление пояснительной записки

Пояснительная записка должна иметь объем 15-20 листов писчей бумаги формата А4 (210х297мм).

Пояснительная записка должна быть отпечатана через полтора интервала одинаковым шрифтом на одной стороне листа. Рекомендуемый шрифт – Courier, размер 12 пт. С левой стороны листа необходимо оставлять поле для подшивки. Не рекомендуется использовать для подшивки пояснительной записки скоросшиватель.

Пояснительная записка должна содержать следующие разделы:

• титульный лист (см. Приложение 2);

• оглавление, содержащее название всех разделов записки с указанием соответствующих им страниц;

• задание на курсовой проект;

• введение, в котором должно быть всесторонне проанализировано задание и определены возможные пути для его выполнения известными способами и техническими средствами;

• разработка и расчет электрической структурной и (или) функциональной схемы устройства;

• разработка и расчет элементов электрической принципиальной схемы, включая перечень элементов (см. Приложение 4);

• разработка конструкции устройства или его узла;

• заключение;

• список использованной литературы.

На каждом листе пояснительной записки (кроме титульного) должна быть выполнена рамка формата. Она наносится на расстоянии 20 мм от левого края листа и на расстоянии 5 мм от всех остальных краев.

В нижней части листа «Оглавление» должна быть выполнена основная надпись по установленной форме (см. Приложение 3).

1.2.Требования к оформлению конструкторской документации курсового проекта

Чертежи конструкторских документов выполняются на форматах А3, А4 с применением компьютерных средств или чертятся на ватмане в полном соответствии с требованиями ЕСКД.

Допускается брошюровать чертежи с пояснительной запиской курсового проекта.

2.Выбор и расчет функциональной схемы сэу

2.1.Электрическая структурная схема управляющего устройства

2.2. Электрическая функциональная схема блока питания управляющего устройства

На рис. 2.1.1.показан пятиканальный сетевой блок питания. В задании на курсовой проект число выходных каналов блока не превышает двух. Такое количество каналов, как показала практика, достаточно для оптимального объема расчетов и проектных работ.

В соответствии с исходными данными задания на разработку двухканального электронного блока питания определяем состав его электрической функциональной схемы.

Схема должна включать:

-силовой трансформатор;

-два выпрямителя на полупроводниковых диодах;

-два сглаживающих фильтра, построенные на конденсаторах большой емкости;

-два компенсационных стабилизатора напряжения.

Каждая схема компенсационного стабилизатора содержит регулирующий транзи­стор, усилитель постоянного тока и резистивный датчик, выполняющий одновре­менно функции задатчика выходного напряжения.

Один из возможных вариантов электрической функциональной схемы блока питания представлен на рис.2.1. Схема включает следующие блоки: