ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.02.2020
Просмотров: 197
Скачиваний: 3
Расчет высоковольтного усилителя напряжения ведем по методике академика Власова В.В.
2. Техническое задание
2.1. Мощность источника на выходе на высокой стороне Р=14 Вт
2.2. Высокое выходное напряжение в нагрузке Uвых=11 кВ
2.3. Число ступеней умножения n=5
2.4. Рабочая частота f=6250 Гц
3. Расчет усилителя
3.1. Выходной ток в нагрузке
Iвых = Р/Uвых = 11Вт/23 000 В = 1,27 . 10-3 А, (1)
3.2. По числу каскадов умножения определяем требуемое напряжение высоковольтного трансформатора:
Uт = Uвых/n = 11000 В/5 = 2 200 В, (2)
3.3. Поскольку предполагается использование стандартного высоковольтного трансформатора, то в качестве базовых выбираем параметры трансформатора выходной строчной развертки ТВС-90ЛЦ2-1. Его паспортные данные: Ртр=110 Вт, Uтр=4,5кВ, fраб=6250 Гц, Lтр=1,68Гн.
3.4. Количество последовательно включенных по вторичной обмотке высоковольтных трансформаторов:
Nтр = Uт/Uтр = 2,2 кВ/4,5 кВ = 0,4(8), (3)
Принимаем Nтр=1.
3.5. Таким образом, будем считать, что последовательно включенных трансформаторов в схеме три, и на каждом из них необходимо иметь истинное выходное напряжение равное
Uист = Uт/Nтр = 2,2 кВ/1 =2,2 кВ, (4)
На каждом из последовательно включенных трансформаторов включается умножитель напряжения с числом каскадов равным 2.
3.6. Вычисляем емкости каждого умножителя напряжения в согласованном режиме. Будем считать, что трансформатор ТВС-90ЛЦ2-1 пока работает один на один каскад умножителя напряжения.
Сi
= 2n+1-i
/
4
2f2Lтр, (5)
где n - число каскадов, i - порядковый номер конденсатора.
Примечание: С1 = С2.
С1
= С2
= 25/42
62502
1,68
= 12364,82 .
10-12
Ф, (6)
С3 = 6182,41. 10-12 Ф,
С4 = 391,21. 10-12 Ф,
С5 = 195,61. 10-12 Ф,
Полученное значение емкости конденсаторов составляют так называемую верхнюю границу вилки емкостей умножителя напряжения.
3.7. Рассчитаем требуемую мощность трансформаторного блока, питающего умножитель напряжения в согласованном режиме.
Ртр = (Uист)2С1f(27,6 - 6(2)3-n - 1,2(0,25)(n - 1)/2) =
= (2200)212364,82 . 10-12 6250 (27,6 - 6 . 2-2 - 2,52 (0,25)2) =
= 9703,43 Вт
Поскольку мощность блочного трансформатора значительна превышает мощность выбранного ТВС-90ЛЦ2-1 согласованный режимы принципиального технико-экономически расточителен и от него за счет понижения емкости конденсаторов.
3.8. Посчитаем КПД использования блочного трансформатора при питании умножителя напряжения;
=0,04
Полученное КПД отражает долю мощности блочного трансформатора, который поступает через него в нагрузку;
3.9. Посчитаем мощность каждого трансформаторного блока по формуле
Ртр
бл=P/Nтр=14/1=14
Вт
3.10. Рассчитаем мощность каждого блочного трансформатора
Pбл=Pтр
бл/
=350
Вт ()
Поскольку мощность выбранного трансформатора 110 Вт, то одного трансформатора мало. Вывод:
-
либо выбирать другой питающий трансформатор;
-
либо параллельно включать несколько трансформаторов.
Выбираем второй путь.
3.11. Считаем количество трансформаторов в каждом блоке
nтр твс= Pбл/Pтр=3,181
Выбираем nтр твс=4.
3.12. Посчитаем мощность накачки от конвертора низковольтного в каждом трансформаторе блока по формуле
Ртр инд=Р бл/ nтр твс=350/4=87.5 Вт
Поскольку получили мощность меньше 110 Вт, исходя из рекомендаций в качестве генератора накачки, выбираем мультивибратор Ройра.
3.13. На расчетную блочную мощность посчитаем мощность умножителя напряжения
С1=- Ртр инд /U2 истf(27,6-6(2)3-n-1.2(0.25)(n-1)/2)=111пФ
С1 = С2 (6)
С3 = 55,5. 10-12 Ф,
С4 = 27,75. 10-12 Ф,
С5=13,875*10-12 Ф
Полученые значения емкостей соответствуют блочной мощности трансформатора, но не в чисто согласованном режиме, а с уходом от него и сотавляют нижнюю границу значений емкостей:
Согласованный режим: С1=С2=12364,82 пФ>C1=C2>111пФ;
С3=6182,41*10-12>C3>55,5*10-12 Ф;
С4=391,21*10-12>C4>27,75*10-12 Ф;
С5=195,61 пФ>C5>13,875 пФ.
Поскольку определяющим фактором является мощность блока трансформаторов, то выбираем правое значение вилки, но поскольку номиналы не стандартны, конденсаторы набираются в виде батарей последовательно-паралеллельно включенных стандартных конденсаторов.
3.14 Набираем батарею конденсаторов.
Выбираем емкость типа К15-13 с номинальным напряжением
Uс >= 2Uтр = 4,4 кВ,
Набираем батареи конденсаторов:
-
С11=39 пФ, C12=39 пФ, С13=33 пФ.
-
С21=39 пФ, С22=17 пФ.
-
С31=22 пФ; С32=5,1 пФ.
-
С41=9,1 пФ; С42= 4,7 пФ.
3.15. Выбираем высоковольтные диоды для умножителя напряжения по двум параметрам:
-
прямой ток по формуле
, -
пробойное напряжение Uобр >= 2 Uист = 2 2200 = 4400 В.
Исходя из справочных материалов выбираем Д1008 в сухом исполнении.
В
А1
А5
А2
А3
А4
ысоковольтный
усилитель напряжения