/о==15 а нельзя подобрать из числа стандартных, то произведем конструктивный расчет этого дросселя.

Определяем ширину стержня сердечника [формула (17-51)]

ass2,6y 0,3-10-3 ,15 = 1,33 сж.

.Сечение сердечника [формула (17-52)] (Зёт= 1>5-1,332 = 2,65 сж2.

По нормали НО.666.002 ( Магнитопрово-ды ленточные ) выбираем броневой сердечник со стержнем шириной с =1,6 см и находим необходимую ширину ленты (17-53):

2,65 1.6

1,6 см.

у выбранного сердечника типа ШЛ16Х16 (табл. 17-9) ширина окна 6 = 1,6 см; высота окна /г=4 см; средняя длина магнитной линии /с =0,137 м; средняя длина витка обмотки 1ш =0,114 ж.

Проверяем условие (17-54)

<3ст=1.6- .6 = 2,56и(3;.

Определяем вспомогательный коэффициент (17-55)

0,3-10-3 ,152

1.6-1,6.О,137-102

2-10-3 ,

с помощью Которого из графика на рис. 17-29 находим оптимальную длину воздушного зазора /г%=0,6% и магнитную проницаемость (J. = 100. Отсюда находим толщину изоляционной прокладки, образующей зазор в сердечнике (17-56),

-у = 5-0,6-0,137= 0,41 мм.

Определяем число витков дросселя [формула (17-57)]

/03-ТЖ.

10--0,137

100-1,6-1,6

= 36.

Принимая плотность тока в обмотке б= =3 а/мм\ находим диаметр провода обмотки без изоляции (17-58)

52 мм.

Выбираем ближайший стандартный диаметр d=2,44 мм и проверяем коэффициент заполнения окна сердечника по формуле (17-59)

fe = 8-10-3

36-2,442 1,6-4

= 0,27.

Сердечник и диаметр провода выбраны правильно, так как йм-<0,35.

Определяем сопротивление обмотки дросселя (17-60)

2,25-36-0,114 .

- = 0,0155 ом.

др -

2,442-102

и точное значение падеьшя напряжения на дросселе

Д£др= 1,5-0,0155 = 0,23 в.

Следовательно, э.д.с. фазы вторичной обмотки трансформатора необходимо уменьшить на

At/ax = 0,43 (1 - 0,23) = 0,33 в.

17-5. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА

Стабилизаторы напряжения

Действие параметрических стабилизаторов основано на использовании нелинейности вольт-амперной характеристики некоторых элементов. Дестабилизирующий фак-

0-С +

cmh

Рис. 17-32. Схемы параметрических стабилизаторов напряжения.

тор (изменение напряжения сети или сопротивления нагрузки) действует непосредственно на параметр нелинейного элемента, что значительно ослабляет воздействие этого фактора на стабилизируемый параметр (выходное напряжение или ток нагрузки).

В схемах параметрических стабилизаторов постоянного напряжения используются газонаполненные стабилитро-н ы тлеющего и коронного разряда, а также полупроводниковые кремниевые

стабилитроны. Основные параметры стабилитронов приводятся в соответствующих справочниках.

Схемы включения указанных стабилитронов не отличаются друг от друга (рис. 17-32). При повыщении напряжения питания или при уменьщении тока нагрузки, ток через стабилитрон резко возрастает, что объясняется основным свойством его вольт-амперной характеристики: незначительным изменением напряжения на стабилитроне при значительном изменении тока через него. В результате возрастает падение напряжения на ограничивающем сопротивлении R, на котором падает почти весь избыток входного напряжения. При уменьщении напряжения питания или увеличении тока нагрузки ток через стабилитрон резко уменьщается, что вызывает уменьшение падения напряжения на R. В обоих случаях выходное напряжение стабилизатора изменяется незначительно.

Основным параметром всех стабилизаторов является коэффициент стабилизации К, представляющий собой отношение относительных изменений входного и выходного напряжений стабилизатора,

Д£р

(Пет - 1)Ест

У Пет

(17-61)

= f+0- <17-62)

/ет -ток через стабилитрон;

R- ограничивающее сопротивление; /?а-динамическое сопротивление стабилитрона.

Rq определяется из вольт-амперной характеристики стабилитрона по формуле

/?5=

ст.мин

Ток нагрузки схемы стабилизатора /н не должен превышать максимально допустимого тока через стабилитрон, указанного в справочниках.

Для расчета схемы стабилизатора должны быть заданы: входное напряжение Ео и пределы его изменения; выходное стабилизированное напряжение £ст; ток нагрузки /н и пределы его изменения.

Рекомендуется следующий порядок расчета стабилизаторов.

Выбирают отношение ет в пределах 1,4-2 и ток через стабилитрон /ст.

Ограничивающее сопротивление определяют по формуле

Ет (flcT 1)

/ст + /ь

выделяемая на

(17-63)

сопротивле-

Мощность, НИИ R,

Р;, = (/ + / ). (17-64)

При использовании стабилитронов тлеющего разряда необходимо выполнить условие

>Ез

где /?н- сопротивление нагрузки стабили-зажигания стаби-

затора; Ез- напряжение литрона.

Максимальный ток через стабилитрон

: = /ст +

/&Е

Минимальный ток через стабилитрон АЕо

=- -(4+.;),

17-65)

(17-66)

где Д Ер-заданное увеличение (До - уменьшение) входного напряжения;

Д/ -заданное увеличение (Д/ц - уменьшение) тока нагрузк.ч.

Значения /от .макс и /ст. мин Должны лежать в пределах, допустимых для выбранного стабилитрона.

Для увеличения коэффициента стабилизации ток через стабилитрон /ет выбирается минимально возможным.

Для увеличения выходного стабилизированного напряжения Ест включают последовательно несколько стабилитронов. (Включать стаби.титроны параллельно нельзя!).

Если последовательно включены стабилитроны разных типов, то значения /ет.макс и/ст.мин должны лежать в пределах, допустимых для любого из включенных стабилитронов. В этом случае в вышеприведенных формулах значение £ет представляет собой сумму напряжений стабилизации всех последовательно включенных стабилитронов, а Rd - сумму динамических сопротивлений всех стабилитронов.

Для облегчения зажигания последовательно включенных стабилитронов тлеющего разряда рекомендуется часть из них шунтировать сопротивлениями порядка 0,1- 1 Мом.

Для увеличения коэффициента стабилизации применяются двухкаскадные схемы стабилизаторов, расчет которых производится по приведенным формулам для каждого каскада в отдельности.

В случае необходимости можно использовать напряжение первого каскада (£ет1.)

имеющее невысокую стабильность, для питания дополнительной нагрузки (i?Hi).

Током нагрузки первого каскада является сумма токов нагрузок и тока через стабилитрон второго каскада

общ = + + СТ2-

Коэффициент стабилизации схемы равен произведению коэффициентов стабилизации каждого каскада

K = KiK2-

Рассмотренные схемы стабилизаторов постоянного напряжения обладают также сглаживающим действием. Коэффициент пульсации на выходе схемы pi уменьщается в К раз по сравнению с коэффициентом пульсации на входе ро . , ,

Эта формула справедлива в тех случаях, когда частота пульсации выпрямленного напряжения (mf) не влияет на величину динамического сопротивления Rd стабилитрона. У стабилитронов тлеющего и коронного разряда динамическое сопротивление растет с повыщением частоты. Заметный рост Rd начинается при частотах 200-300 гц.

Для температурной компенсации напряжения кремниевых стабилитронов используют такие же стабилитроны или германиевые и кремниевые диоды, включаемые в прямом направлении последовательно с основными стабилитронами. При- прямом включении температурный коэффиш1ент напряжения стабилитронов и диодов становится отрицательным, что позволяет осуществить температурную компенсацию основных стабилитронов, включенных в обратном направлении и имеющих положительный ТКН. При этом абсолютное значение суммарного ТКН

(мв/град) диодов и абсолютное значение ТКН основного стабилитрона должны быть примерно равны.

У кремниевых стабилитронов и диодов, включенных в прямом направлении, ТКН составляет -(1,4-1,7) мв/град, а у германиевых диодов-(1,5-1,9) мв/град. Стабилитрон и термокомпенсирующие диоды должны находиться в одинаковых температурных условиях. Регулируя величину дополнительного тока через компенсирующие диоды, можно в небольщих пределах изменять их ТКН.

Схемы включения термокомпенсирующих диодов показаны на рис. 17-33.

Для расчета этих схем можно пользоваться следующими соотношениями.

Изменение напряжения стабилитрона в заданном диапазоне температур

А£схаб==525Д°. (17-67)

(17-68)

Рнс. 17-33. Схемы параметрических стабилизаторов напряжения с тер-мокомпеисацией.

Число компенсирующих диодов

АДетаб-10

Дг?°ТКНд Выходное напряжение

Дет == -Естаб -+- 1д АДе- (17-69) Общее динамическое сопротивление

Rdo6m.==Rd + np,Rdn, (17-70)

В этих формулах:

£стаб -напряжение стабилитрона, в; ТКНч/о - его температурный коэффициент, %/град;

ТКНд - температурный коэффициент компенсирующих диодов,

мв/град;

Rdn- динамическое сопротивление компенсирующего диода в прямом направлении; Д Де-падение напряжения на диоде.

Коэффициент стабилизации схемы определяется по тем же формулам (17-61), (17-62) с учетом (17-69) и (17-70).

Пример расчета. Выбрать схему и рассчитать параметрический стабилизатор напряжения со следующими данными: выходное напряжение Ест~11 в; ток нагрузки /н=8 ма; изменение тока нагрузки Д/н= = А/н=2 ма; изменение входного (питающего) напряжения До составляет ±10%.

Схема должна иметь температурную компенсацию в диапазоне температур от -20 до 4-40 С.

Выбираем схему стабилизатора по типу схемы на рис. 17-33, а.

Учитывая, что в схеме будут компенсирующие диоды, выбираем стабилитрон Д814Б с напряжением стабилизации несколько меньшим заданного и имеющий следующие данные:

£стаб =8,75 в; /ет = 5 -:- 36 ма (/ < </ст-макс); < 10 ОМ при /ст =5 ма; ТКН % < 4-0,08 %/град.