डीसी विनियमित बिजली आपूर्ति के डिज़ाइन से संबंधित समस्याओं का समाधान

डीसी विनियमित बिजली आपूर्ति के डिज़ाइन से संबंधित समस्याओं का समाधान

डीसी स्थिर विद्युत आपूर्ति का डिज़ाइन
तीन-चरण रेक्टिफायर ट्रांसफार्मर के डिज़ाइन में शामिल हैं: प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग का कनेक्शन मोड, द्वितीयक साइड वोल्टेज की गणना, प्राथमिक और द्वितीयक साइड करंट की गणना, क्षमता की गणना और निर्धारण, और चयन संरचनात्मक स्वरूप का. उनमें से, प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग का कनेक्शन मोड और द्वितीयक साइड वोल्टेज का निर्धारण हमारे प्रमुख विश्लेषण की सामग्री है। यह लेख एक स्टेपर मोटर ड्राइवर की तीन डीसी बिजली आपूर्ति के डिज़ाइन को विस्तार से पेश करने के लिए एक उदाहरण के रूप में लेता है।

द्वितीयक पार्श्व वोल्टेज का निर्धारण
द्वितीयक वोल्टेज न केवल लोड वोल्टेज (अर्थात, डिजाइन किए जाने वाले डीसी विनियमित बिजली आपूर्ति वोल्टेज) और रेक्टिफायर सर्किट से संबंधित है, बल्कि वोल्टेज स्थिरीकरण डिवाइस से भी संबंधित है। उच्च आवश्यकताओं वाले ब्रिज रेक्टिफायर सर्किट के लिए, वोल्टेज को स्थिर करने के लिए कैपेसिटर फ़िल्टर का उपयोग करें और वोल्टेज स्टेबलाइज़र के साथ वोल्टेज को स्थिर करें। कम आवश्यकताओं वाले लोगों के लिए, आप वोल्टेज को स्थिर नहीं कर सकते हैं या वोल्टेज को स्थिर करने के लिए कैपेसिटर का उपयोग नहीं कर सकते हैं। जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, प्लस 7V लो-वोल्टेज ड्राइव का उपयोग मुख्य रूप से चरण-लॉकिंग के लिए किया जाता है। इसका करंट छोटा और वोल्टेज कम होता है। प्रकार की बिजली आपूर्ति और उच्च आवृत्ति, बड़ी धारा और धारा परिवर्तन दर उच्च ओवरवोल्टेज उत्पन्न करेगी, इसलिए वोल्टेज को स्थिर करने के लिए इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर और वर्तमान को सीमित करने के लिए प्रतिरोधों का उपयोग किया जाना चाहिए; प्लस 12V का उपयोग छोटे करंट और कम वोल्टेज के साथ कंप्यूटर और एकीकृत सर्किट की बिजली आपूर्ति के लिए किया जाता है। हालाँकि, स्थिर वोल्टेज और छोटे तरंग गुणांक की आवश्यकता होती है, इसलिए वोल्टेज को दो चरणों में स्थिर करने के लिए कैपेसिटर और तीन-टर्मिनल नियामकों का उपयोग किया जाता है। विभिन्न वोल्टेज स्थिरीकरण विधियों के लिए, द्वितीयक वोल्टेज में अलग-अलग निर्धारण विधियाँ होती हैं। सिद्धांत रूप में, तीन वोल्टेज की गणना सूत्र समान हैं, यानी, यू 2= यूडी/2.34 या यूएल=यूडी/1.35, और गणना की गई तीन माध्यमिक वोल्टेज वोल्टेज हैं: 5.2 वी, 81.5V और 8.9V, लेकिन ऐसी गणनाओं के परिणाम व्यवहार में उपयुक्त नहीं हैं। इसलिए, कुछ मात्राएँ इंजीनियरिंग अनुमान सूत्रों द्वारा निर्धारित की जानी चाहिए। उदाहरण के लिए, तीन-चरण अपरिवर्तनीय सुधार प्रणाली आम तौर पर सूत्र UL=({{20}}.9 ~1.{{30}})·Ud अनुमान का उपयोग करती है , यदि डीसी पक्ष को इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर द्वारा फ़िल्टर किया जाता है, तो आउटपुट का औसत मूल्य बढ़ जाएगा, जो आम तौर पर सूत्र UL =Ud/2½ द्वारा अनुमानित होता है; यदि डीसी पक्ष को एक संधारित्र और एक तीन-टर्मिनल वोल्टेज नियामक द्वारा स्थिर किया जाता है, तो स्थिरता वोल्टेज रेंज का विस्तार करने के लिए, यूडी को आम तौर पर 3 ~ 6V तक बढ़ाया जाना चाहिए, और फिर सूत्र यूएल=द्वारा अनुमान लगाया जाना चाहिए। {42}}.9 ~ 1.0) · उड. इस प्रकार निर्धारित तीन द्वितीयक वोल्टेज हैं: UL7=0.9×7=6.3V, UL110=110/2½=78V, UL12=16×0.{ {43}}.4V.

1. द्वितीयक उदाहरण वर्तमान गणना और क्षमता निर्धारण
द्वितीयक धारा को लोड धारा और रेक्टिफायर सर्किट के आकार के अनुसार निर्धारित किया जाना चाहिए। चित्र 1 में, एक तीन-चरण ब्रिज रेक्टिफायर सर्किट का उपयोग किया जाता है, और तीन माध्यमिक धाराओं के प्रभावी मान सूत्र I2=(2/3)½Id: 3.26 A, 6.5A, 1.63A का उपयोग करके प्राप्त किए जाते हैं। , आपको 3 सेकेंडरी वोल्टेज और करंट मिलते हैं। इस सिद्धांत के अनुसार कि ट्रांसफार्मर की प्राथमिक और द्वितीयक शक्ति लगभग बराबर है, प्राथमिक धारा I1=1.45A प्राप्त की जा सकती है, ट्रांसफार्मर की क्षमता S=953VA है, और ट्रांसफार्मर मॉडल 1.5kVA के अनुसार चयन किया जाता है।

1. द्वितीयक वाइंडिंग के कनेक्शन मोड का निर्धारण
तीन-चरण ट्रांसफार्मर वाइंडिंग को आवश्यकतानुसार स्टार या डेल्टा आकार में जोड़ा जा सकता है। तीन-चरण सुधार सर्किट का उपयोग आमतौर पर उच्च-शक्ति सुधार के लिए किया जाता है (अर्थात, लोड पावर 4kW से ऊपर है), और ट्रांसफार्मर आमतौर पर दो प्रकारों में जुड़े होते हैं: Y/Δ और Δ/Y। Δ/Y कनेक्शन बिजली लाइन करंट को दो चरण वाला बना सकता है, जो साइन तरंग के करीब है, और हार्मोनिक प्रभाव छोटा है, और नियंत्रणीय सुधार सर्किट का अधिक उपयोग किया जाता है; Y/Δ कनेक्शन एकल-चरण AC पावर प्रदान कर सकता है, जिससे सेकेंडरी वाइंडिंग करंट को कम किया जा सकता है, जिसका उपयोग आमतौर पर हाई-पावर डायोड रेक्टिफायर सर्किट में किया जाता है; छोटे-शक्ति वाले तीन-चरण ट्रांसफार्मर के लिए, इसे कभी-कभी Y/Y प्रकार में जोड़ा जाता है, हालांकि यह कनेक्शन विधि पावर ग्रिड में हार्मोनिक्स पेश करेगी। लेकिन आख़िरकार, इसकी शक्ति छोटी है और इसका प्रभाव छोटा है। संक्षेप में, चुनते समय, हमें न केवल पावर ग्रिड पर प्रभाव पर विचार करना चाहिए, बल्कि वाइंडिंग करंट को भी कम करना चाहिए और वाइंडिंग के इन्सुलेशन स्तर को कम करना चाहिए। चित्र 1 में, 7V और 12V धाराएँ अपेक्षाकृत छोटी हैं, वोल्टेज कम है, और स्टार कनेक्शन विधि का चयन किया गया है; 110V करंट बड़ा है, और वोल्टेज बहुत अधिक नहीं है, और Δ-आकार की कनेक्शन विधि का चयन किया जाता है, जो वाइंडिंग में करंट को काफी कम कर सकता है, वाइंडिंग तार के व्यास को कम कर सकता है और वाइंडिंग की लंबाई बढ़ा सकता है। सेवा जीवन; हालाँकि प्राथमिक वाइंडिंग का लाइन वोल्टेज उच्च (380V) है, ट्रांसफार्मर की क्षमता केवल 2kW है, और प्राथमिक धारा 1.45A है, इसलिए स्टार कनेक्शन विधि वाइंडिंग के वोल्टेज और वाइंडिंग के इन्सुलेशन को कम कर सकती है।

रेक्टिफायर सर्किट डिजाइन
तीन-चरण रेक्टिफायर सर्किट में आमतौर पर एक तीन-चरण अर्ध-तरंग रेक्टिफायर सर्किट और एक तीन-चरण ब्रिज रेक्टिफायर सर्किट होता है। चूंकि तीन-चरण ब्रिज रेक्टिफायर सर्किट का आउटपुट औसत वोल्टेज अधिक है, वोल्टेज रिपल छोटा है, और गुणवत्ता कारक अधिक है, ब्रिज रेक्टिफायर सर्किट का अक्सर उपयोग किया जाता है। ब्रिज आर्म पर डायोड प्रकार का चुनाव मुख्य रूप से उसके रेटेड वोल्टेज और रेटेड करंट द्वारा निर्धारित किया जाता है, और रेटेड करंट और वोल्टेज औसत लोड करंट और वोल्टेज द्वारा निर्धारित किया जाता है। गणना सूत्र इस प्रकार है: आईडी=(1/3)½·आईडी, आईडी(एवी)=आईडी / 1.57, यूडीएन=(1 ~ 2) 2½·यू2, मॉडल आईडी (एवी) और यूडीएन के साथ डायोड मैनुअल की जांच करके रेक्टिफायर का निर्धारण किया जा सकता है।

फ़िल्टरिंग और वोल्टेज स्थिरीकरण सर्किट का डिज़ाइन

1), फ़िल्टर सर्किट और डिवाइस चयन
रेक्टिफायर फिल्टर सर्किट में आमतौर पर कैपेसिटर, इंडक्टर्स और आरसी जैसे फिल्टर सर्किट होते हैं। प्रेरक फ़िल्टरिंग को स्पंदित धारा के लिए काउंटर इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न करने और वर्तमान परिवर्तन में बाधा डालने के लिए प्रेरकत्व का उपयोग करके महसूस किया जाता है। इंडक्शन जितना बड़ा होगा, फ़िल्टरिंग प्रभाव उतना ही बेहतर होगा। इसका उपयोग आम तौर पर उस क्षेत्र में किया जाता है जहां लोड करंट बड़ा होता है और फ़िल्टरिंग आवश्यकताएं अधिक नहीं होती हैं। आरसी फिल्टर सर्किट एक फिल्टर सर्किट है जिसका उपयोग रेसिस्टर्स और कैपेसिटर को जोड़ने के लिए किया जाता है। चूंकि अवरोधक डीसी वोल्टेज के एक हिस्से को कम कर देगा, डीसी आउटपुट वोल्टेज कम हो जाएगा, इसलिए यह केवल छोटे वर्तमान सर्किट के लिए उपयुक्त है। संधारित्र फ़िल्टरिंग संधारित्र के चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रभाव का उपयोग करके सुधारित आउटपुट वोल्टेज को स्थिर बनाता है, और वोल्टेज आयाम बढ़ता है, फ़िल्टरिंग प्रभाव अच्छा होता है, और यह विभिन्न सुधारात्मक सर्किट के लिए उपयुक्त है। फ़िल्टर कैपेसिटर का चयन मुख्य रूप से प्रकार, क्षमता और झेलने वाले वोल्टेज मान का निर्धारण है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले रेक्टिफायर फिल्टर कैपेसिटर में एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक, टैंटलम इलेक्ट्रोलाइटिक, पॉलिएस्टर और मोनोलिथिक कैपेसिटर शामिल हैं। एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में बड़ा लीकेज करंट, कम वोल्टेज और ऑपरेटिंग तापमान (प्लस 70 डिग्री तक) का सामना करना पड़ता है, लेकिन बड़ी क्षमता होती है; टैंटलम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर में कम लीकेज करंट होता है, एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर की तुलना में अधिक वोल्टेज और ऑपरेटिंग तापमान का सामना करना पड़ता है, और आमतौर पर उच्च आवश्यकताओं वाले स्थानों के लिए उपयोग किया जाता है; पॉलिएस्टर कैपेसिटर में बड़े इन्सुलेशन प्रतिरोध, कम नुकसान, कम ऑपरेटिंग तापमान (प्लस 55 डिग्री तक), छोटी क्षमता, लेकिन उच्च वोल्टेज का सामना करना पड़ता है; मोनोलिथिक कैपेसिटर को आकार में छोटा और वोल्टेज झेलने में उच्च बनाया जा सकता है। प्रदर्शन और थर्मल प्रदर्शन अपेक्षाकृत स्थिर है, लेकिन क्षमता छोटी है। आम तौर पर, जब रेक्टिफाइड आउटपुट करंट बड़ा होता है, तो वोल्टेज को फ़िल्टर और स्थिर करने के लिए इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का उपयोग किया जाना चाहिए; यदि आउटपुट करंट छोटा है, तो फ़िल्टरिंग के लिए साधारण कैपेसिटर या इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का उपयोग किया जा सकता है। यदि डीसी आउटपुट वोल्टेज में तरंग गुणांक की आवश्यकताएं हैं या उच्च आवृत्ति शोर को रोकने के लिए, इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर का उपयोग करें। छोटी क्षमता वाले गैर-ध्रुवीय कैपेसिटर के साथ समानांतर में उपयोग करना बेहतर है: छोटी क्षमता वाले कैपेसिटर उच्च-क्रम हार्मोनिक्स को फ़िल्टर कर सकते हैं स्पंदित डीसी में, और इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर बड़े-मूल्य वाले कम-आवृत्ति घटकों को फ़िल्टर कर सकते हैं, और वोल्टेज स्थिरीकरण सीमा व्यापक है और प्रभाव अच्छा है। सुधार और फ़िल्टरिंग सर्किट के लिए बहुत अधिक क्षमता और संधारित्र के वोल्टेज का सामना करने की आवश्यकता नहीं होती है। आम तौर पर, कैपेसिटर की क्षमता का अनुमान आउटपुट करंट के अनुसार लगाया जाता है। यदि आउटपुट करंट बड़ा है, तो क्षमता बड़ी होगी; यदि धारा छोटी है, तो क्षमता छोटी होगी। हालाँकि, यदि क्षमता बहुत बड़ी है, तो आउटपुट वोल्टेज मान कम हो जाएगा, और यदि यह बहुत छोटा है, तो वोल्टेज तरंग बड़ी और अस्थिर होगी। क्षमता निर्धारित करने के लिए तालिका 1 देखें। झेलने योग्य वोल्टेज मान आम तौर पर कनेक्टेड सर्किट के कार्यशील वोल्टेज का 1.5 से 2 गुना होता है।

2), वोल्टेज नियामक सर्किट और डिवाइस चयन
वोल्टेज स्थिरीकरण सर्किट दो प्रकार के होते हैं: असतत घटक वोल्टेज स्थिरीकरण सर्किट और एकीकृत वोल्टेज स्थिरीकरण सर्किट, जिनमें से एकीकृत वोल्टेज स्थिरीकरण सर्किट का उपयोग मुख्य रूप से कम वोल्टेज और छोटे करंट वाले सर्किट को सुधारने के लिए किया जाता है। . चुनते समय, आपको पहले श्रृंखला का निर्धारण करना होगा, चाहे वह सकारात्मक बिजली आपूर्ति हो या नकारात्मक बिजली आपूर्ति, चाहे वह समायोज्य हो या स्थिर हो, और फिर उसके रेटेड वोल्टेज और रेटेड वर्तमान के अनुसार एक विशिष्ट मॉडल का चयन करें; उसी समय, जब वोल्टेज स्टेबलाइज़र रेक्टिफायर सर्किट से जुड़ा होता है, तो कुछ सुरक्षात्मक घटक, जैसे इनपुट टर्मिनल पर शॉर्ट सर्किट को रोकने के लिए I/O टर्मिनल पर एक डायोड कनेक्ट करना, इनपुट टर्मिनल और के बीच एक छोटा कैपेसिटर जोड़ना जमीन, इनपुट वोल्टेज आयाम आदि को सीमित कर सकती है।

डीसी बिजली आपूर्ति का डिज़ाइन सिद्धांत रूप में अपेक्षाकृत सरल है, लेकिन विशिष्ट इंजीनियरिंग डिज़ाइन में आगे के विश्लेषण, अनुसंधान, अभ्यास और सारांश की आवश्यकता है।