Расчет однотактного преобразователя напряжения(ОПН)

Рис.4.1 Схема однотактного преобразователя напряжения

 

ОПН может быть применен для преобразования и поддержания требуемого уровня напряжения или диапазона изменения напряжения на нагрузке (питание блоков ЭРД, питание аппаратуры с повышенным напряжением, питание исполнительных устройств и т.п.) с заданным допуском на точность стабилизации. ОПН применим в случае если необходимый уровень напряжения на нагрузке выше напряжений бортовой сети СЭС КА, а мощность нагрузки не превышает 500 Вт.

Исходные данные

·   напряжение бортовой сети СЭС и его допуск  В;

·   мощность нагрузки Pн=400 Вт;

·   напряжение нагрузки и его допуск В (из расчетов рабочих параметров устройств режим стабилизации  принимаем 3% от Uн);

·   начальное значение коэффициента полезного действия ;

·   коэффициент трансформации ;

·   частота преобразования fп=150 кГц [5].

Расчет ОПН

Определяем коэффициент заполнения импульсов ШИМ регулятора:

1.  минимальный:

 

; (4.1)

 

;

2.  номинальный:

 

; (4.2)

 

3.  максимальный:

 

; (4.3)

 

,

где ;  , а .

Определяем минимальное значение индуктивности первичной обмотки из условия неразрывности тока в цепи нагрузки:

. (4.4)

 

.

Определяем значение максимального тока коллектора силового транзистора:

 

;  (4.5)

 

,

где L=1,2LMIN= .

Определяем максимальное значение напряжения на силовом транзисторе из условия его отсечки:

 

; (4.6)

 

.

По рассчитанным параметрам тока, напряжения и мощности нагрузки выбираем транзистор IRFZ24 [5].

Определяем значение обратного напряжения выпрямительного и разрядного диодов:

 

;  (4.7)

Выбираем диод 2Д203 по параметрам обратного напряжения и прямому току, который равен Ik max [5].

Определим значение емкости фильтрующего конденсатора:

 

; (4.8)

.

 

Выбираем конденсатор по значениям емкости и значению напряжения UH К73-16.

Определяем габаритную мощность сердечника трансформатора, для чего рассчитаем значение произведения площадей поперечного сечения сердечника магнитопровода Sм и площади окна сердечника So:

 

(4.9)

 

м4,

где коэффициент формы для мостовых схем преобразователей Кф=1;

 отношение площади сечения сердечника к площади сечения окна;

=0,39 максимальное значение индукции сердечника по выбранной марке феррита 2000НМ [5].

По значению Sмо выбираем сердечник трансформатора с сечением равным 52,61 мм2 и сечения окна равное 201,05 мм2.

Определяем число витков первичной обмотки трансформатора:

;(4.10)

 

1.

По рассчитанному значению W1 числа витков принимаем ближайшее большее целое [5].

Определяем число витков вторичной обмотки трансформатора:

 

;(4.11)

 

.

Вносим результаты расчета в сводную таблицу:

 

Сводная таблица расчета однотактного преобразователя напряжения.

Транзистор	Тип IRFZ24	Ток 10 А	Напряжение 60 В
Диод	Тип 2Д203	Ток 50 А	Напряжение 0,6 В
Конденсатор	Тип К73-16	Емкость 0,1-22 мкФ	Напряжение 63-1600 В
Трансформатор	Тип 2000НМ	Размер К28x16x9	Число витков

 

 

Заключение

 

В данном проекте был проведен расчет основных узлов стационарного плазменного движителя и системы хранения и подачи рабочего вещества СПД.

Целью данной курсовой работы является закрепление методики расчета и конструирования ЭРДУ, которые были получены в рамках курса «Основы теории ПУ и ЭУ». В рассчитанной курсовой работе были получены следующие важные характеристики СПД:

1.тяговая мощность СПД  Вт;

.разрядное напряжение  В;

.разрядный ток  А;

.разрядная мощность  Вт;

.тяговый КПД СПД ;

.ресурс СПД  с;

.средний диаметр СПД 0,049 .

.массовый расход

В качестве рабочего вещества был принят инертный газ- ксенон.

Расчет СХП показал, что:

-  рабочее тело хранится в сферическом баке в газообразном состоянии;

-     масса рабочего вещества Мрт= 16,2 кг;

-     бак и ресивер не термостатируются, т.е. в условиях открытого космоса;

-     диаметр бака dб=0,5м;

-     масса бака 86 кг;

-     ресивер имеет форму тора;

-     малый диаметр ресивера rрес=0,1 м;

-  большой диаметр ресивера Rрес=0,18м.

 

Перечень ссылок

 

1. Белан Н.В., Ким В.П., Севрук Д.Д. Методика инженерного расчета СПД (учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию), Харьков, ХАИ, 1980-62с.

2. Белан Н.В., Ким В.П., Оранский А.И., Тихонов В.Б. СПД (учебное пособие), Харьков, ХАИ, 1989-316с.

3. Белан Н.В., Ким В.П., Севрук Д.Д. Расчет и проектирование двигательных установок с СПД (учебное пособие), Харьков, ХАИ, 1987-104с.

4. Белан Н.В., Маштылев Н.А. и др. “Системы подачи рабочих веществ электрореактивных движителей”, Харьков, ХАИ, 1990-56стр.

5. Терещук Р.М., Терещук К.М., Седов С.А.”Полупроводниковые приемно-усилительные устройства ”, Киев: Наук. думка 1987г.-800с.