Пример расчета «стабилизатор тока»

В данной курсовой работе требуется рассчитать регулируемый стабилизатор тока (РСТ), поддерживающий на нагрузке постоянный ток.

Способ управления РСТ осуществляется с помощью угла отпирания тиристора – α.

Элементная база: Современные полупроводниковые приборы.

Разрабатываемый РСТ должен соответствовать требуемым параметрам:

- Уровень тока на нагрузке (при α=0) А

- Напряжение сети U_c = 220 В

- Пределы регулирования (α_min – α_max) 20º - 60º

- Сопротивление нагрузки не менее

- Наличие обратной связи (ОС) по току

Функциональная схема рст

Функциональная схема РСТ представлена на рис.1.1 и состоит из следующих основных элементов:

1. Силовой трансформатор (СТ) – выполняет роль согласователя напряжения сети с напряжением нагрузки, а также служит для гальванической развязки электрических цепей сети и РСТ.

2. Тиристорный выпрямитель (ТВ) – служит для получения периодического напряжения, содержащего постоянную составляющую от напряжения на выходе СТ.

3. Синхронизатор (С) – служит для создания точки отсечки угла α – угла отрицания тиристоров, при пересечении синусоидой напряжения сети нуля каждые пол периода.

4. Схема управления тиристорами (СУТ) – служит для формирования импульсов запуска тиристоров. Запуск тиристоров осуществляется с учётом сравнения напряжения обратной связи по току в соответствии с пределами регулирования.

5. Потенциометр (R_зад) – служит для регулирования заданного напряжения U_зад.

6. Сопротивление шунта (R_ш) – датчик тока на нагрузке. Подбирается таким образом, чтобы напряжение U_ос было пропорционально току нагрузки.

7. Сопротивление нагрузки R_н.

рис.1 Функциональная схема РСТ

рис.1 Диаграмма поясняющая принцип работы РСТ

Диаграмма поясняющая принцип работы РСТ представлена на рис.1.2.

Подаваемое напряжение сети U_с (рис.1.2(а)) преобразуется в СТ в напряжение U₂ (рис.1.2 (б)). Это напряжение, содержащее постоянную составляющую с частотой f = 2·f·c (рис.1.2 (д)). Это напряжение будет являться напряжением нагрузки .

Для поддержания постоянного тока на выходе РСТ будем регулировать угол α при помощи потенциометра R_зад.

Напряжение сети подаётся на С, который создаёт точки отсчёта угла отпирания тиристоров каждые пол периода -<α. На выходе С будут короткие импульсы напряжения U_синх (рис.1.2 (в)) с частотой СУТ, где вырабатываются короткие импульсы напряжения запуска тиристоров U_зап (рис.1.2 (г)).

Цель обратной связи шунта для того, чтобы выявит ошибку рассогласования между напряжением U_зад и напряжением на нагрузке и свести эту ошибку к нулю.

Таким образом на выходе РСТ поддерживается постоянный ток.

Расчёт силовой части рст

Схема силовой части РСТ представлена на рис.2.1 и состоит из следующих основных частей:

1. Т₁ – силовой трансформатор (СТ) с нулевым проводом.

2. VS1, VS2 – тиристоры

3. R₄ – Сопротивление нагрузки

На рис. 2.2 представлена диаграмма напряжений на силовой части РСТ

U_с(t) (рис.2.2(а)) – действующее напряжение сети U_c = 220 В

(рис.2.2 (а)) – амплитудное напряжение

- эффективное напряжение

U_ам – (рис.2.2 (в)) – средневыпрямленное напряжение

U_{2 max} (рис.2.2 (б)) – амплитудное напряжение на выходе СТ