2. Этапы расчета му
2.1. Выбор схемы усилителя
Так как заданная величина КI=54 превышает 10 15, необходимо вводить положительную обратную связь. Выбираем схему МУ с внутренней обратной связью, которая обеспечит получение требуемой мощности в нагрузке при меньшем объеме стали сердечников, чем усилитель с внешней обратной связью.
Схема МУ с внутренней обратной связью приведена на рис.1.
2.2. Расчет выпрямителя
Исходя из велечин
Iн макс = (2...3)· Iян = 1,3·2,16 А = 3 А (2.1)
и
Uн макс = 1,57· Iн макс · Rн = 1,57·3А· 11Ом = 51,81 В (2.2)
выбираем диод типа Д214Б. Его параметры:
Iпр = 5 А
Uобр = 100 В
Определяем число диодов, включаемых параллельно (n) и последовательно (m) в плечо выпрямительного моста:
Iн макс 3 А
n = 2· Iпр = 2·5 А = 0,3, (2.3)
Uн макс 51,81В
m
= Uобр
= 100 В = 0,5
(2.4)
и эти полученные расчетные значения округляем в сторону увеличения до целых чисел, т.е. n = 1 и m = 1.
2.3. Выбор материала и конструкции магнитопровода
Материала магнитопровода и его конструкция определяется либо имеющимися в наличии маркой и штампом, либо рекомендациями, вытекающими из практического опыта.
Основными факторами, влияющими на выбор сердечников, являются величина выходной мощности, частота источника питания, кратность тока нагрузки, вопросы технологии и экономии.
Найдем значение выходной мощности
Pн = I2н макс· Rн = (3А) 2І· 11Ом = 99Вт. (2.5)
Выбор необходимой толщины магнитного материала производится по формуле
2…3 3
δ = √ fпит = √400 Гц = 0,15 мм. (2.6)
По полученным значениям Pн и δ выбираем материал марки 79НМ
сердечники тороидальные из ленты толщиной 0,25 мм, при частоте 400 Гц.
2.4. Определение типоразмера магнитопровода
Предварительно находим величины тока насыщения Iнас и напряжения питания Uпит. Для обеспечения линейности статической характеристики усилителя принимают
Iнас = 1,3· Iн макс = 1,3·3 А = 3,9А. (2.7)
Необходимая величина напряжения питания
Uпр
Uпр
Uпит =1,11·Iнас[(1,2...1,4)Rн +2·m n· Iпр + Iнас ] = 1,11·3,9А · 3,4 ·11Ом=
161,9В. (2.8)
Принимаем Uпит = 200В в соответствии со стандартным значением источника постоянного напряжения.
Для выбора габаритов магнитопровода находится произведение геометрического сечения магнитопровода Sr на геометрическое сечение обмоточного окна Qr.
P
Sr ·Qr = 4,44·C· fпит ·km· kc·ap· j·Bmo = 21,81 см4. (2.9)
Здесь приняты следующие обозначения:
P = Uпит · 1,11 · Iн макс = 200В · 1,11 · 3А = 666 Вт; (2.10)
C = 2 – коэффициент, учитывающий способ включения рабочих обмоток
(последовательное соединение);
km = 0,7 - коэффициент заполнения катушки по меди, равный отношению
активного сечения меди ко всему сечению рабочей обмотки;
kc = 0,8-коэффициент заполнения по стали, равный отношению активного
сечения сердечника к геометрическому;
ap = 0,35 - коэффициент, учитывающий отношение площади, занимаемой рабочими обмотками, к площади всего обмоточного окна (внутренняя ОС).
Величина плотности тока при ориентировочных расчетах может быть принята равной j = 6 А/ммІ.
При выборе амплитудного значение переменной индукции при отсутствии сигнала управления можно использовать приближенное равенство
Bmo = (0,5ч0,9) Bs = 0,9·0,86 Тл = 0,774 Тл, (2.11)
где Bs = 1,9 Тл - амплитудное значение индукции насыщения.
Для определения значения km найдем величину d
Iн макс 1,391 A
d = 1,13 √ j = 1,13 √ 6 A/мм2 = 0,544 мм. (2.12)
Параметры сердечника:
Dн = 80 мм
Dв = 48 мм
h = 20 мм
Dн / Dв = 1,67
h / Dв = 0,415
Dв / і√Vс1= 1,24
Вес = 515г
Здесь Dн – внешний диаметр; Dв – внутренний диаметр; h – высота сердечника; Vc1 – объем сердечника;
Данные параметры были подобраны путем итерационного расчета габаритов обмоток.