Регулятор мощности

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Казанский Национально Исследовательский Технический Университет им. А. Н. Туполева

Кафедра электрооборудования

Контрольная работа

По дисциплине: «Электрические и электронные аппараты»

На тему: «Регулятор мощности ».

Выполнил: Бурчаклы Н.Д.

Руководитель: Субботин Д. Л.

Казань 2013 г.

Введение

В каждом доме имеются бытовые электроприборы с питанием от электрической сети переменного тока. Расширить возможности и удобство использования многих из этих устройств можно за счет регулирования потребляемой ими мощности.

Одним из наиболее распространенных принципов регулировании мощности в сетях переменного тока является фазовый. При фазовом способе регулирования используется зависимость между моментом (фазой) открытия регулирующего элемента относительно начала полупериода питающего напряжения и потребляемой устройством мощностью.

Для регулирования мощности используется ключевой элемент, в качестве которого наиболее удобно использовать симистор. Изменяя задержку (фазу) времени открытия симистора относительно начала полуволны сетевого питающего напряжения можно регулировать потребляемую нагрузкой мощность практически от 0~до 100%. Зависимость напряжения на нагрузке от фазы открытия симистора показана рис. 1.

Рис.1.

Современным классом регулятора является тиристорный регулятор мощности, имеющий функцию стабилизации.

В сравнении с обычными регуляторами он имеет ряд дополнительных преимуществ: улучшается повторяемость технологических процессов, при этом повышается их качество. Это достигается с помощью выходных параметров - напряжения, тока или мощности - в меньшей степени это зависит от внешних условий. В трехфазных сетях возможно выравнивание выходного напряжения, тока и мощности по каждой фазе; осуществляется экономия электроэнергии - регулятор мощности равномерно распределяет ток по всем фазам.

1. Функциональная схема

Сеть : питание схемы ? 220В ± 10%, 50 Гц.

Нагрузка: в качестве нагрузки можно подключать разные активные и индуктивные нагрузки

Силовой элемент.

Блок управления.

2. Разработка схемы и выбор элементов

Выбор вычислительной части

Одним из главных элементов схемы регулятора мощности является симистор. Для этой схемы мы выбираем симистор (Т1) КУ208В <#"justify">Электрические параметры.

Напряжение в открытом состоянии при Iоткр=5 А (при +24,85 и -60,15°С, не более)2 ВПостоянный отпирающий ток управляющего электрода при Uпр, зкр=10 В, не болеепри 24,85°СКУ208В160 мАпри -60,15°250 мАПостоянное отпирающее напряжение управляющего электрода, не болеепри 24,85°С для КУ208В5 Впри -60,15°С7 ВТок в закрытом состоянии при максимальном напряжении и температуре -60,15 и 109,85°С84,85°С КУ208В не более5 мАВремя включения при максимальном напряжении, Iоткр=5 А, не более10 мксВремя выключения при максимальном напряжении, Iоткр=5 А, не более150 мксМинимальный ток в открытом состоянии при Uпр, зкр=10 В, не более150 мА

Предельные эксплуатационные данные.

Постоянное прямое напряжение в закрытом состоянии (постоянное обратное напряжение)КУ208В300 ВИмпульсное прямое напряжение на управляющем электроде при ?и?50 мкс, температуре корпуса от -60,15 до 109,85°С (84,85°С КУ208В)10 ВСкорость нарастания напряжения в закрытом состоянии при температуре корпуса от -60,15 до 109,85°С (до 84,85°С для КУ208В)КУ208В10 В/мксПостоянный ток в открытом состоянии при температуреот -60,15 до 69,85°С5 АИмпульсный ток в открытом состоянии при температуре от -60,15 до 69,85°СКУ208В10 АИмпульсный перегрузочный ток в открытом состоянии в течение одного полупериода при температуреот -60,15 до 69,85°С30 АИмпульсный прямой ток управляющего электрода при температуре от -60,15 до 109,85°С ( до 84,85°С для КУ208В)500 мАИмпульсный прямой ток управляющего электрода при ?и?50 мкс, температуре от -60,15 до 109,85°С( до 84,85°С для КУ208В)1 АСредняя рассеиваемая мощность при температуре корпусаот -60,15 до 69,85°С10 ВтИмпульсная мощность управляющего электрода при ?и?50 мкс, ?у?400 Гц при температуре корпуса от -60,15 до 69,85°С5 ВтПредельная частота400 ГцТемпература корпусаКУ208ВОт -60,15 до 84,85°С

Схемное изображение симистора.

Зависимость максимального тока в открытом состоянии от температуры корпуса и зависимость отпирающего тока управляющего электрода от температуры

Выбор динистора

Элемент схемы динистор -это и есть вышеупомянутый симметричный динистор (диак) импортного производства DB 3 (можно DB 4). По размеру он очень мал, что делает монтаж его очень удобным, я например, в некоторых случаях припаивал его непосредственно к управляющему выводу симистора. На схеме он обозначен буквой «Т».

Возможное обозначение симметричного динистора на схеме.

Технические параметры

Напряжение в открытом состоянии(Iоткр 0.2А), В 5

Максимально допустимый средний ток в открытом состоянии, А 0.3

Импульсный ток в открытом состоянии(tи<10мс), А 2

Максимальное напряжение в закрытом состоянии, В 32

Постоянный ток в закрытом состоянии, мкА 10

Максимальное импульсное неотпирающее напряжение(tимп<2мкс), В 5

На рисунке ниже вольт-амперная характеристика (англ. Current-voltage characteristics) импортного динистора DB3. Отметим, что данный динистор является симметричным и его можно впаивать в схему без соблюдения цоколёвки. Работать он будет в любом случае, вот только напряжение включения (пробоя) может чуть отличаться (до 3 вольт).

Вольт-амперная характеристика симметричного динистора.

На ВАХ динистора DB3 наглядно видно, что он симметричный. Обе ветви характеристики, верхняя и нижняя, одинаковы. Это свидетельствует о том, что работа динистора DB3 не зависит от полярности приложенного напряжения.

Выбор конденсатора

Напряжение открывания динистора составляет 32В. Для того, чтобы достичь такого значения напряжения используем конденсатор К10-17А Н50 0.1 мкФ, конденсатор керамический выводной.

Описание. Конденсаторы К10-17 предназначены для работы в цепях постоянного, переменного токов и в импульсных режимах. К10-17А - правильной формы, изолированные керамические конденсаторы во всеклиматическом исполнении.

Технические параметры

Тип К10-17А

Рабочее напряжение, В 50

Номинальная емкость 0.1

Единица измерения мкФ

Допуск номинала, % 50…-20

Рабочая температура, С -60…125

Выводы/корпус радиал. пров.

Длина корпуса L, мм 6.8

Ширина корпуса W, мм 5.6

Выбор резистора

Резистор 510.Оm - ограничивает максимальное напряжение на конденсатор 0,1 mkF, то есть если движок переменного резистора поставить в положение 0.Оm, то сопротивление цепи всё равно будет 510.Оm.

RC-цепь. На схеме резистор на 20 kOm и конденсатор 0.22mkF именуемая RC цепью. RC цепочка, это своеобразная защита симистора от выбросов напряжения при работе на индуктивную нагрузку. То есть если Ваша схема будет регулировать активную нагрузку (лампочка, паяльник, ТЭН и т.д.), то R3 и C можно исключить из схемы.

Резистор переменный

СП3-4АМ, 0.25 Вт, 470 кОм, 3-20, 30%. Описание. Резисторы регулировочные однооборотные с круговым перемещением подвижной системы предназначены для работы в электрических цепях постоянного, переменного и импульсного тока. В зависимости от конструкции и способа монтажа резисторы изготовляют: СП3-4аМ, СП3-4вМ - одинарные, для навесного монтажа; СП3-4бМ, СП3-4гМ - одинарные, для печатного монтажа; СП3-4дМ - сдвоенные, для навесного монтажа. Промежуточные значения номинальных сопротивлений соответствуют ряду E6 с допусками ±20% (до 220x103 Ом); ±30% (свыше 220x103 Ом)

Технические параметры

Тип перем.

Модель СП3-4АМ

Тип проводник ауглерод

Номин.сопротивление 470

Единица измерения кОм

Точность, % 30

Функциональная характеристика A

Номин.мощность, Вт 0.25

Макс.рабочее напряжение, В 150

Рабочая температура, С -45…65

Количество оборотов менее 1

Угол поворота движка 270

Способ монтажа навесной

мощность ток регулятор резистор

Защита от короткого замыкания

Чтобы защитить схему от короткого замыкания расчетным способом выберем плавкий предохранитель.

P=I*U; I=P/U; I= 4000/220 ? 18A;

возьмем с запасом предохранитель на 20А.

3. Построение принципиальной схемы

Печатная плата.

Плата сделана под КУ208.

Заключение

В данной работе мы разработали регулятор мощности по заданным параметрам. Научились правильно подбирать элементы для схем и функциональную зависимость элементов в схеме.

Данная схема нам дает возможность поддерживать заданную мощность, позволяют создать комфортные условия для потребителей.

Министерство образования и науки Российской Федерации Казанский Национально Исследовательский Технический Университет им. А. Н. Туполева Кафедра электрооб

Больше работ по теме: