Виготовлення лабораторного блоку живлення для технологічного процесу виготовлення та ремонту апаратів

Технологія виготовлення та ремонту друкованих плат і монтажу радіоелементів до блоку живлення. Параметри стабілізаторів напруги. Технічні характеристики та принцип дії апарату; розрахунок трансформатора; чинники ремонтопридатності; собівартість проекту.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

ЗМІСТ

Вступ

1. Огляд аналогічної апаратури та обґрунтування проектного варіанту

1.1 Стабілізатори напруги

2. Технічні характеристики та принцип дії апарату

3. Технологічний розділ

3.1 Технологія виготовлення друкованих плат

3.2 Технологія монтажу радіоелементів

4. Розрахункова частина

4.1 Електричний і конструктивний розрахунок трансформатора

4.2 Визначення струмів трансформатора

4.3 Зміни напруги при навантаженні трансформатора

4.4 Перевірка трансформатора на нагрівання

4.5 Розрахунок показників надійності

4.6 Ремонтопридатність апаратури

4.7 Технічне обслуговування. Методи поточних ремонтів макету

5. Конструкторський розділ

6. Правила роботи з апаратом

7. Економічна частина

7.1 Розрахунок собівартості блоку живлення

7.2 Розрахунок додаткової заробітної плати

8. Використання ЕОМ

9. Питання техніки безпеки, охорони праці та екологічної безпеки

9.1 Техніка безпеки

9.2 Охорона праці

9.3 Екологічна безпека



ВСТУП

Кінець останніх десятиліть минулого століття ознаменувався різким зростанням темпів технічного прогресу, досягненнями науково-технічної революції у багатьох областях сучасної техніки і, перед усім, в радіоелектроніці і автоматиці.

Радіоелектронна апаратура і пристрої автоматики висувають жорсткі вимоги до якості споживаної ними електричної енергії, а в деяких випадках потребують обов'язкового перетворення енергії первинного джерела. Тому одночасно з прогресом в автоматиці і радіоелектроніці відбувався стрімкий розвиток перетворювальної техніки і створення засобів вторинного електроживлення радіоелектронної апаратури, які виконують необхідні перетворювання електричної енергії, забезпечуючи потрібні значення живлючих напруг; електричну ізоляцію живлючих мереж одна від одної і від первинного джерела; високу стабільність вторинних живлючих напруг в умовах значної зміни вхідної живлючої напруги і навантажень; ефективне подавлення пульсацій у вторинних живлючих мережах постійного струму; необхідну форму напруг змінного струму і т.п.

Отримані в цій області якісно нові результати, а саме - забезпечення високої надійності, економічності і великого строку служби засобів вторинного електроживлення при їх порівняно малих розмірах і масі, обумовлені переходом на напівпровідникову елементну базу.

В наш час засоби вторинного електроживлення являють собою досить складні пристрої, які включають велику кількість різноманітних функціональних вузлів, що виконують ті чи інші функції перетворювання електричної енергії і поліпшення її якості. Прогрес в розробці і удосконаленні переносних, рухомих і стаціонарних автономних об'єктів різного призначення, територіально віддалених від промислових енергетичних систем і обладнаних автономними первинними джерелами електричної енергії типа акумуляторних або сонячних батарей, паливних елементів, ядерних джерел визвав підвищений інтерес інженерів і вчених до області живлення радіоелектронної апаратури і систем автоматики від первинної мережі постійного струму.



1. ОГЛЯД АНАЛОГІЧНОЇ АПАРАТУРИ ТА ОБГРУНТУВАННЯ ПРОЕКТНОГО ВАРІАНТУ

1.1 Стабілізатори напруги

Основні параметри стабілізаторів напруги. Коефіцієнт стабілізації напруги - величина, що показує, у скількох разів відносна зміна напруги на виході менше, ніж на вході (при постійному струмі навантаження):

Кcт = (1.1)

де - ?Uвх ?Uвих - зміни напруг на вході і виході стабілізатора; Uвх і Uвих - напруги на вході і виході стабілізатора.

Рис. 1.1 Схеми параметричних напівпровідникових однокаскадного (а) і двокаскадного (б, в) Стабілізаторів напруги.

Коефіцієнт корисної дії - відношення потужності на виході стабілізатора до потужності на вході.

Вихідний опір - опір стабілізатора перемінному струмові з боку виходу. Чим менше воно, тим слабкіше зв'язок між каскадами через джерело харчування цих каскадів.

Коефіцієнт згладжування пульсацій - відношення напруг пульсацій на вході стабілізатора і на виході. Для деяких стабілізаторів коефіцієнт згладжування пульсацій приблизно дорівнює коефіцієнтові стабілізації напруги.

Напівпровідникові параметричні стабілізатори (ППС) - найбільш прості. Вони характеризуються порівняно невеликими коефіцієнтами стабілізації, великим вихідним опором (одиниці і десятки ом), низьким КПД. У таких стабілізаторах неможливо одержати точне значення напруги на виході і регулювати його.

Принцип роботи, ППС заснований на використанні нелінійності вольт-амперної характеристики кремнієвих стабілітронів. Найпростіший ППС являє собою дільник напруги, що складає з резистора і кремнієвого стабілітрона (КС). Навантаження підключається до КС. Для термокомпенсації змін напруги на стабілітроні і, отже, на навантаженні послідовно КС включають напівпровідникові діоди в прямому напрямку Дпр (рис. 1.1). Якщо стабілізатор призначений для роботи у вузькому інтервалі температур, термокомпенсація не потрібна. Тип і кількість КС вибирають у залежності від необхідної напруги на навантаженні і струму навантаження. Вихідна напруга стабілізатора дорівнює сумі напруг на КС і діодах, включених у прямому напрямку, але визначається головним чином напругою на КС. Для термокомпенсації можна використовувати стабілітрони або германієві діоди, включені в прямому напрямку. Їхня кількість вибирається в залежності від типу і кількості КС, включених у зворотному напрямку. Використовуючи найпростішу схему ППС (рис. 1.1, а), можна одержати коефіцієнт стабілізації напруги не більш 100 (без термокомпенсації) при зміні вхідної напруги на ±10%. При термокомпенсації коефіцієнт стабілізації зменшується в два - чотири рази. Коефіцієнт стабілізації зменшується також при збільшенні струму навантаження і допуску на вхідну напругу. Вихідний опір такого ППС складає 6...10 Ом без термокомпенсації і 25...40 Ом при термокомпенсації (визначається типом стабілітрона).

Якщо необхідно одержати більш високий коефіцієнт стабілізації (до 1000), варто використовувати двокаскадні ППС (рис.1.1, б, в). У таких ППС термокомпенсацію доцільно здійснювати тільки в другому каскаді, оскільки при цьому можна досягти більшого коефіцієнта стабілізації в першому каскаді і у всьому стабілізаторі. Результуючий коефіцієнт стабілізації двокаскадного ППС дорівнює добуткові коефіцієнтів стабілізації першого і другого каскадів, вихідний опір визначається вихідним опором другого каскаду.

У ППС, схема якого приведена на рис 1.1, в, через діоди, включені в прямому напрямку Дпр, пропускається додатковий струм. При цьому зменшується їхній динамічний опір і, отже, вихідний опір стабілізатора і збільшується коефіцієнт стабілізації. Достоїнством такого ППС є також можливість плавного регулювання термокомпенсації шляхом зміни додаткового струму (опору резистора R_г), недоліком - більш низький КПД.

Розрахунок ППС без термокомпенсації проводять у наступному порядку. Визначають гранично досяжне значення коефіцієнта стабілізації

Кст.пр = (1.2)

де Uвих- вихідна напруга, У; ?1-припустиме відносне зменшення вхідної напруги в порівнянні з номінальним, %*, Iн - максимальний струм навантаження, А; Іст mіn - мінімальний струм стабілітрона, А; г_ст - диференціальний опір стабілітрона, Ом. При послідовному з'єднанні декількох КС їхні диференціальні опори сумуються. Значення Кст ін повинне бути більше необхідного коефіцієнта стабілізації Кст не менш чим у 1,3...1,5 рази. Якщо ця умова не виконується, варто вибрати інші КС або перейти до двокаскадної схеми ППС.

Знаходять необхідна вхідна напруга по формулі

Uвх = Uвих/(1-0,01?1)(1 - Кст / Кст ін). (1.3)

Розраховують опір баластового резистора по формулі:

Rb = [Uвх(1-0,01?1)-Uвих]/(Ін+Іст.mіn)-Rвих(1.4)

де Rвих - вихідний опір джерела (випрямителя і фільтра) по постійному струмі.

Визначають максимальний струм КС по формулі

Iст=Iст mіn+Iн-Iн. mіn+(Iст mіn+Iн) (1.5)

де Ін.mіn - мінімальний струм навантаження; ?2-припустиме відносне збільшення вхідної напруги, %. Якщо ППС розраховується на постійне навантаження, то Ін mіn=Ін. Значення Іст повинне бути менше максимального струму стабілізації обраних КС. Якщо ця умова не виконується, то при заданих вимогах виконати ППС не можна і варто застосувати компенсаційний стабілізатор.

Рис. 1.2 Схеми ТКСН без підсилювача зворотного зв'язку з одним (а) і двома (б) КС

Транзисторні компенсаційні стабілізатори напруги (ТКСН) являють собою систему автоматичного регулювання, у якій із заданою точністю підтримується постійним напруга на виході незалежно від зміни вхідної напруги і струму навантаження. Такі стабілізатори можуть стабілізувати напруга при великих струмах відрізняються великим коефіцієнтом стабілізації і меншим вихідним опором.

Схема найпростішого ТКСН приведена на рис. 1.2, а. Послідовно з навантаженням включений регулюючий транзис...