62774 (588832), страница 4
Текст из файла (страница 4)
(3.9)
Выберем из ряда Е12 значение R2=1.8Мом
По формуле (3.5) рассчитаем значение R1
(3.10)
Результаты рассчётов с учётом обозначений элементов по схеме электрической принципиальной приведены в таблице 3.1
Таблица 3.1 - Номиналы рассчитанных элементов
Элемент | Номинал | Тип элемента |
R1 | 2.2Мом | С2-23-0,125 |
| R2 | 2,2Ком | С2-23-0,125 |
| R3 | 8,2Ком | С2-23-0,125 |
| R4 | 3,3Ком | С2-23-0,125 |
| R5 | 1,8Мом | С2-23-0,125 |
| R6-R12 | 820 Ом | С2-23-0,125 |
| C1 | 0,68мкф | КМ |
| C2 | 0,1мкф | К21У-2 |
| C3 | 30пф | К21У-2 |
| C4 | 30пф | К21У-2 |
| C5 | 10мкф | К50-6 |
| C6 | 15пф | К21У-2 |
| C7 | 0,1мкф | К21-9 |
Номиналы резистора R3 и конденсаторов C3,C4,C5 взяты, как типовые для времязадающей цепочки микроконтроллера МК51. Произведём рассчёт коммутирующего транзисторного ключа для схемы управления шаговым двигателем. Типовые параметры шагового двигателя небольшой мощности приведены в таблице 3.2
Таблица 3.2 - Параметры шагового двигателя
| Параметр | Значение |
| Кол-во полюсов ротора | 50 |
| Коэффициент объединения | 0,121 В*рад-1*сек |
| Инерция ротора | 1,16*10-5кг*м2 |
| Сопротивление обмотки статора | 0,66 Ом |
| Индуктивность обмотки статора | 1,52*10-3Гн |
| Номинальный ток обмотки статора | 2А |
Для рассчёта примем номинальный ток каждой из обмоток шагового двигателя равным 2А. Схема представлена на рисунке 3.7
Для рассчёта потребуются следующие данные:
H21=750..18000
Ik.max=20А
Uбэ=1,2...2в
Ток базы транзистора в открытом состоянии не должен превышать максимально допустимый ток на выходе параллельного порта микроконтроллера. Максимальный ток на выходе составляет: не более 10мА.
При Iк=2А получим:
(3.11)
Определим величину ограничительного резистора R:
(3.12)
откуда:
(3.13)
Из ряда Е12 выберем R=820 Ом
3.3 Расчёт элементов блока питания
Блок питания включает в себя трансформатор, двухполупериодные выпрямители, сглаживающие конденсаторы и стабилизатор напряжения.(рисунок 3.8) Основным элементом блока питания является трансформатор. Ниже приведен расчёт питающего трансформатора для
Таблица 3.3 - Исходные данные для расчёта трансфрматора
| Величина | Значение |
| Напряжение питающей сети, U1 | 220В |
| Напряжение вторичной обмотки, U2 | 5В |
| Напряжение вторичной обмотки, U3 | 12В |
| Напряжение вторичной обмотки, U4 | 36В |
| Ток вторичной обмотки I2 | 150мА+3мА+6мА |
| Ток вторичной обмотки I3 | 2А |
| Ток вторичной обмотки I4 | 10мА |
Номинальной мощностью трансформатора питания называют сумму номинальных мощностей вторичных обмоток. Номинальная мощность вторичной обмотки определяется как произведение тока при номинальной нагрузке на номинальное напряжение.
Номинальная мощносьт трансформатора пропорциональна частоте напряжения сети, индукции в магнитопроводе, плотности тока обмоток, площади сечения стали в магнитопроводе и площади сечения меди, заполняющей окно магнитопровода.
КПД трансформатора:
(3.14)
где Pном-номинальная мощность трансформатора, Pмп-мощность потерь в магнитопроводе, Pоб-мощность потерь в обмотках
Определим номинальную мощность трансформатора:
(3.15)
Подставляя данные из таблицы 3.3 получим:
Определяем произведение:
(3.16)
где Sм-площадь сечения магнитопровода, см2; Sок-площадь окна магнитопровода, см2; Pном-мощность, Вт; f- частота питающей сети, Гц; Bm- амплитуда магнитной индукции в магнитопроводе, Т; j- плотность тока, А/мм2; kок- коэффициент заполнения окна магнитопровода; kм- коэффициент заполнения сечения стержня магнитопровода. Значение Bm- можно выбирать по графику (рисунок 3.9) в зависимости от габаритной мощности трансформатора Pг(1,05..1,3)Pном и марки стали. Наибольшее значение коэффициента при Pном соответствует трансформаторам с Pном10 В*А, наименьшее – трансформаторам с Pном100 В*А. Плотность тока в обмотках выбирают от 2 (при Pном200 В*А) до 6 А/мм2 (при Pном=10 А*В и менее) Коэффициент kок, тем меньше, чем тоньше провода обмоток (чем меньше номинальная мощность трансформатора). Для броневых трансформаторов с Pном=15..50 В*А можно принимать kок=0,22..0,28, с Pном=50..150 В*А – kок=0,28..0,34 и для трансформаторов большей мощности kок=0,35..0,38
Коэффициент kм – зависит от толщины листов, их вида и изоляции. Для магнитопроводов из Ш-образных пластин толщиной 0,1 мм, изолированных лаком, можно принять kм=0,7; при толщине пластин 0,2мм - kм=0,85; при толщине пластин 0,35 мм kм=0,91. Если пластины изолированны фосфатной плёнкой, то можно принимать kм=0,75; 0,89 ;0,94 соответственно.
Выбранные значения коэффициентов приведены в таблице 3.4
Таблица 3.4 - Выбранные из условий значения
| Коэффициент | Значение |
| Pг | 1,2*Pном=1,2*25,16=30,192Вт |
| Bm | 1,28Т (марка стали Э41) |
| j | 4 А/мм2 |
| kок | 0.24 |
| kм | 0.7 |
Определяем произведение Sм*Sок из формулы (3.16):
Определяем размеры магнитопровода (см. таблицы 3.5, 3.6).
Таблица 3.5 - Размеры нормализованных броневых магнитопроводов из штампованных пластин. (см. рисунок 3.10)
| Тип | y,мм | y1,мм | b,мм | h,мм | L,мм | H,мм | Средняя длина пути магн. линии | ||||||
| Ш | 9 | 9; 12 | 9 | 22,5 | 36 | 31,5 | 7,72 | ||||||
| 12 | 10; 12; 16; 20; 25; 32 | 12 | 30 | 48 | 42 | 10 | |||||||
| 16 | 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40 | 16 | 40 | 64 | 56 | 13,7 | |||||||
| 20 | 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50 | 20 | 50 | 80 | 70 | 17,4 | |||||||
| 25 | 16; 20; 25; 32; 40; 50; 64 | 25 | 62,5 | 100 | 87,5 | 21,4 | |||||||
| 32 | 20; 25; 32; 40; 50; 64;80 | 32 | 80 | 128 | 112 | 27,4 | |||||||
| 40 | 25; 32;40; 50; 64; 80; 100 | 40 | 100 | 160 | 140 | 34,3 | |||||||
| ША | 5 | 6,3; 10 | 5 | 12,5 | 20 | 17,5 | 4,3 | ||||||
| 6 | 8; 12,5 | 6 | 15 | 24 | 21 | 5,2 | |||||||
| 8 | 10; 16 | 8 | 20 | 32 | 28 | 6,3 | |||||||
| 10 | 16; 20 | 10 | 25 | 40 | 35 | 8,6 | |||||||
| 12 | 25 | 12 | 30 | 48 | 42 | 10,3 | |||||||
| ШВ | 3 | 4; 6,3 | 3,5 | 8 | 14 | 12 | 2,8 | ||||||
| 4 | 4; 8 | 5 | 10 | 20 | 15 | 3,4 | |||||||
Таблица 3.6 - Размеры нормализованных ленточных броневых магнитопроводов (см. рисунок 3.11)
| Тип | y,мм | y1,мм | b,мм | h,мм | L,мм | H, мм | Средняя длина пути магн. линии, см |
| ШЛ | 4 | 4; 5; 6,5; 8 | 4 | 10 | 16 | 14 | 3,4 |
| 5 | 5; 6,5; 8; 10 | 5 | 12 | 20 | 17 | 4,2 | |
| 6 | 6,5; 8; 10; 12,5 | 6 | 15 | 24 | 21 | 5,1 | |
| 8 | 8; 10; 12,5; 16 | 8 | 20 | 32 | 28 | 6,8 | |
| 10 | 10; 12,5; 16; 20 | 10 | 25 | 40 | 35 | 8,5 | |
| 12 | 12,5; 16; 20; 25 | 12 | 30 | 48 | 42 | 10,2 | |
| 16 | 16; 20; 25; 32 | 16 | 40 | 64 | 56 | 13,6 | |
| 20 | 20; 25; 32; 40 | 20 | 50 | 80 | 70 | 17,1 | |
| 25 | 25; 32; 40; 50 | 25 | 62,5 | 100 | 87,5 | 21,3 | |
| 32 | 32; 40; 50; 64 | 32 | 80 | 128 | 112 | 27,3 | |
| 40 | 40; 50; 64; 80 | 40 | 100 | 160 | 140 | 34,2 | |
| ШЛМ | 8 | 8; 10; 12,5; 16 | 5 | 14 | 26 | 22 | 5 |
| 10 | 10; 12,5; 16; 20 | 6 | 18 | 32 | 28 | 6,4 | |
| 12 | 12,5; 16; 20; 25 | 8 | 23 | 40 | 35 | 8,1 | |
| 16 | 16; 20; 25; 32 | 10 | 26 | 52 | 42 | 9,7 | |
| 20 | 20; 25; 32; 40 | 12 | 36 | 64 | 56 | 12,7 | |
| 25 | 25; 32; 40; 50 | 15 | 45 | 80 | 70 | 16 | |
| ШЛО | 4 | 5; 6,5; 8; 10 | 5 | 13 | 18 | 17 | 4,4 |
| 5 | 5; 6,5; 8; 10 | 6,2 | 16 | 22,4 | 21 | 5,6 | |
| 6 | 6; 8,5; 10; 12,5 | 7,5 | 23 | 27 | 29 | 7,3 | |
| 8 | 8; 10; 12,5; 16 | 10 | 27 | 36 | 35 | 9,6 | |
| 10 | 10; 12,5; 16; 20 | 12,5 | 32 | 45 | 42 | 11 | |
| 12 | 12,5; 16; 20; 25 | 20 | 44 | 65 | 57 | 14,7 | |
| 16 | 16; 20; 25; 32 | 24 | 64 | 81 | 71 | 18,1 |
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
