Курсовая с практикой на тему Тиристорный регулятор мощности на 10 кВт на ИМС

Содержание:

Введение 3

1. Описание принципа работы тиристора 5

2. Разработка структурной схемы 8

3. Описание принципиальной схемы 10

4. Режимы работы Тиристора 18

4.1 Режим обратного запирания 18

4.2 Режим прямого запирания 19

4.3 Двухтранзисторная модель тиристора 19

4.4 Режим прямой проводимости 21

4.5 Эффект dU/dt 21

4.6 Эффект di/dt 21

Заключение 23

Список литературы 25

Введение:

Проблема регулирования мощности в силовых сетях достаточно актуальна. Регулировка мощности применяется для изменения уровня освещенности мощных осветительных приборов, для регулирования оборотов двигателей, мощности электрических обогревательных приборов и тд. Выбрать мощный электрический прибор с определённой мощностью достаточно проблематично, а в случае изменения требования приходится менять само устройство на устройство другой мощности. Для частичного решения этой проблемы применяют двух или трёхсекционные приборы, например электрические обогревательные устройства с несколькими ступенями или устройства освещения с несколькими встроенными источниками и включать требуемое количество для достижения оптимального режима работы.

Для решения данной проблемы применяют регуляторы мощности. Задача регуляторов мощности — обеспечивать изменение мощности электрических устройств. Регуляторы мощности позволяют добиваться любой интенсивности освещения, температуры электротермического оборудования или обороты двигателя. Применение регуляторов делает ненужными многоступенчатые переключатели, нет необходимости покупать дорогие приборы с несколькими ступенями.

Кроме преимуществ, связанных с простотой эксплуатации электрических приборов и машин, регуляторы мощности также помогут сэкономить электроэнергию. При помощи регуляторов мощности удаётся сократить использование электроэнергии практически на 50%.

Одним из способов, которыми можно регулировать токи, является использование тиристоров. Достоинства тиристоров способствуют широкому применению их в различных областях техники. Тиристоры применяются в схемах регулируемых выпрямителей и преобразователей постоянного тока в токи промышленной и более высоких частот, используемых при частотном регулировании асинхронных двигателей, для генераторов индукционного нагрева, плавки, закалки металлов и сушки различных материалов, в схемах стабилизации частоты при переменной частоте вращения первичных генераторов (например, на судах и самолетах), для создания источников напряжения автономной сети повышенной частоты, питания переменным током автономных потребителей с повышенной надежностью электроснабжения и др. Мощности подобных преобразователей лежат в пределах от сотен ватт до сотен киловатт при промышленном КПД 85—95 %, а частоты — от десятков герц до нескольких килогерц (для генераторов индукционного нагрева частоты достигают иногда 10—20 кГц).

Цель работы изучение схемотехники регуляторов мощности на микросхемах.

 

Заключение:

В данной курсовой работе были изучены регуляторы мощности на интегральных микросхемах.

Разработана структурная схема регулятора мощности, описана его работа по структурной схеме в режиме регулирования мощности электрической нагрузки.

Рассмотрена схемотехника регуляторов мощности, выполненных на микросхемах. Изучена схема с использованием интегрального таймера, цифровых микросхем и специализированных микросхем, позволяющих разрабатывать регуляторы мощности различного типа и мощности.

Преобразователи на тиристорах превосходят по своим технико-экономическим показателям преобразователи на ионных и электронных приборах и ламповые генераторы, используемые для получения промышленных частот. Габариты тиристорных преобразователей в 2—3 раза меньше габаритов преобразователей на тиратронах и ламповых генераторов, что объясняется малыми габаритами самих тиристоров, отсутствием накала, низким напряжением источников питания, малой мощностью управляющих устройств и т. п.

Коэффициент усиления по мощности оконечного каскада передатчика равен 67 дБ. В передатчике используется 96 тиристоров, и занимаемый им объем составляет 2,8 м3, что приблизительно в десять раз меньше объема, занимаемого аналогичным передатчиком на электронных лампах. Промышленный КПД передатчика достигает 86%. В работе указано, что изготовлен тиристорный передатчик СДВ-диапазона на мощность 1 МВт.

Стоимость тиристорных преобразователей ниже стоимости преобразователей других типов, а возможность выполнения их полностью на полупроводниковых приборах позволяет повысить надежность, что особенно важно в случае работы преобразователей в системах без обслуживающего персонала. Отсутствие накала обеспечивает мгновенную готовность тиристорных преобразователей к работе и повышает экономичность устройств.

Наиболее оптимальным является регулятор мощности на специализированной ИМС К1182ПМ1 с применением мощных тиристоров. При относительной простоте схема справляется с возложенными на нее обязанностями по регулированию мощности электрической нагрузки, при этом регулировка осуществляется простым поворотом ручки переменного резистора в пределах от нуля до полной мощности. Мощность нагрузки зависит от применяемого тиристора и может изменятся простой заменой силового прибора. В данном случае по заданию необходимо рассмотреть регулятор мощности 10кВт, применяемые в схеме тиристоры позволяют регулировать нагрузку заданной мощности.

Фрагмент текста работы:

2. Разработка структурной схемы

Тиристоры часто используются в устройствах плавного регулирования мощности таких активных нагрузок, как нагревательные элементы (для управления температурой нагревателя); коллекторные двигатели (для изменения скорости вращения); лампы накаливания (для изменения яркости свечения и цветовой температуры, а также для плавного включения с целью увеличения срока службы). Несмотря на присущие тиристорным регуляторам недостатки (несинусоидальность выходного напряжения; высокий уровень помех), они имеют простое устройство и низкую стоимость. Лучшие показатели могут быть получены в устройствах регулировки с ШИМ с ключами на транзисторах. Но для работы с сопоставимыми по мощности нагрузками, потребуется несопоставимо более сложная схема, содержащая ключевой транзистор, цена которого на данный момент в несколько раз превышает цену тиристора, способного управлять аналогичной нагрузкой.

Регулятор мощности структурно состоит из силового регулирующего устройства, самого регулятора, выдающего сигнал на регулирующий блок и задатчик уровня мощности, манипуляции с которым позволяют изменять напряжение на выходе регулятора мощности, а следовательно, и мощность электрического тока в нагрузке. Структурная схема регулятора мощности приведена на рисунке 4.