Однофазный тиристорный выпрямитель с цифровой индикацией (стр. 1 из 2)
Национальный Технический Университет Украины
Киевский политехнический институт
Кафедра промышленной электроники
Курсовая работа
по курсу: Конструирование и технология электронных приборов и устройств
Однофазный тиристорный выпрямитель с цифровой индикацией
Киев 2009
Содержание
Введение
1. Расчет конструкции
2. Тепловой расчет
3. Расчет надежности
Выводы
Литература
Приложение
Введение
В расчетно-графической работе проведены расчет конструкции однофазного тиристорного выпрямителя, тепловой расчет, а также расчет надежности
Основной целью данной рассчетно-графической работы является получение навыков конструирования электронной аппаратуры. К конструкции современной апппаратуры предъявляются высокие требования: надежность, миниатюризация, дизайн, безопасность для жизни и здоровья людей, простота утилизации и др.
Для снижения трудоемкости, сроков и стоимости конструирования и повышения его качества необходима его автоматизация. Одной из главных задач конструктора является выбор оптимального варианта конструктивного решения путем оценки тепловых режимов работы, расчета надежности и т. д.
1. Расчет конструкции
Для нахождения площади печатной платы и размеров кожуха по справочникам находим определяющие размеры элементов и заносим их в таблицу 1
Таблица 1
Обозначение | Наименование | Кол. | Определяющие размеры, мм |
| VS1-VS2 | 2У202Ж | 2 |  |
| VDS1 | 2KPB04M 3N256 | 4 | |
| VD3 | 1N4744 | 1 | |
| BQ1 | 16 MГц | 1 |  |
| DD1 | ATMega16 | 1 |  |
| DD2 | KREN5A | 1 |  |
| FG1-FG3 | S432GWA | 3 |  |
| S1-S3 | P2APX | 3 |  |
| HL1 | CP41B-BFS | 1 |  |
| HL2 | CP41B-GFS | 1 | |
| VT1-VT7 | КТ815А | 7 |  |
| L1 | 10 мГн | 1 |  |
| TV1 | 220 В 50 Гц 60 В∙А | 1 |  |
| C1 | К50-33 470мкФ 100В | 1 | |
| С2 | К52-1Б 220 мкФ 16 В | 1 | |
| C3, С7 | К10-50Б 100 нФ 16 В | 2 | |
| C4, С8 | К52-1Б 22 мкФ 16 В | 2 | |
| C5, С6 | К52-1Б 22 пФ 25 В | 2 | |
| R1-R27 | KP554CA3,LM211N | 27 | |
| VD0 | B10 | 1 | |
| Радиатор | 1 |  |
Эскизы некоторых элементов, используемых в данном устройстве, приведены в Приложении 1.
Размещаем данные элементы на плату, которая приведенная в Приложении 2. Определяем размер платы:
L=156 мм , B=119 мм.
Плату крепим на четырех крепежных отверстий размером 5ммХ5мм.
Высота платы определяется по самому высокому элементу. Конструкция радиатора имеет наибольшую высоту – 50 мм. С учетом толщины платы и выводов, расположенных на противоположной стороне платы, ее высота составляет 2 мм.
Составляем таблицу 2, в которую заносим элементы, размещенные на плате. Установочные площади определяем по формуле S=1,3*B*L .
Таблица 2
| Наименование | Количество,шт. | Установочная площадь,мм^2 |
| C1 | K10-17Б М47 | 2x29,12=58,24 |
| C2 | K10-17Б М47 | 2x29,12=58,24 |
| C3 | K10-17Б М47 | 2x29,12=58,24 |
| C4 | K10-17Б М47 | 2x29,12=58,24 |
| R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8 | С2-23 | 16x64,3=1028,8 |
| R9,R10,R11,R12,R13,R14 | C2-23 | 12x64,3=771,6 |
| C5 | K10-17Б М47 | 2x29,12=58,24 |
| C6 | K10-17Б М47 | 2x29,12=58,24 |
| C7 | K10-17Б М47 | 2x48,75=97,5 |
| C8 | K-10-17Б M47 | 2x48,75=97,5 |
| C9 | K-10-17Б M47 | 2x48,75=97,5 |
| C10 | K-10-17Б М47 | 2x29,12=58,24 |
| 1VT1-1VT2 | КП303Г | 2x132,5=265,05 |
| 2VT1-2VT2 | КТ316Д | 2x132,5=265,05 |
| 1DA1-2DA1 | КР590КН8,SD5002 | 2x352,8=705,6 |
| 1DA2-2DA2 | КР544УД2А, LF356 | 2x212,8=425,6 |
| 1DA3-2DA3 | КР554СА3,LM211N | 2x212,8=425,6 |
| DA1 | КР597СА2, AM686 | 352,8 |
| DA2 | KP554CA3,LM211N | 212,8 |
| DD1 | KP1533TM2 | 317,8 |
| DD2-DD3 | KP1594ЛН1 | 317,8 |
| VT1-VT3 | КТ3102А | 3*58,24 |
| Точка подпайки | 22 | 33*22=726 |
Площадь платы Sпл=6614 мм2
Выбираем ориентировочный размер платы:
L=100 мм , B=66 мм.
Так как длина платы меньше 120 мм, то достаточно четырех крепежных отверстий размером 10ммХ10мм. Точка подпайки имеет размер 5ммХ5мм.
Высота платы определяется по самому высокому элементу. Микросхемы выполнены в корпусе DIP, который имеет наибольшую высоту – 7,6 мм. С учетом толщины платы и выводов, расположенных на противоположной стороне платы, ее высота составляет 15 мм.
Вычисляем установочный объем каждого элемента:
VC1,2,3,4,5,6,10=14*5,6*4,0*5,0*1,5= 2352 мм3 ;
VС7,8,9 =6*7,5*5,0*5,0*1,5=1687,5 мм3 ;
VR1,2,3,4,5,6,7,8,9=1,5*9*11,0*4,5*4,5=3007,1 мм3 ;
VR10,11,12,13,14=1,5*5*11*4,5*4,5=1670,6 мм3
V1VT1-2VT,2VT1-2VT2,VT1-3=1,5*5*19,23*5,3=764,4 мм3
V1-2DA1,2,3=1,5*25,6*10,6*7,62*6=18609,9 мм3
VDA1=1,5*25,6*10,6*7,62=3101,6 мм3
VDA2=1,5*15,44*10,6*7,62=1870,7 мм3
VDD2,3=1,5*23,06*10,6*7,62=2793,9 мм3
Получим суммарный установочный объем :
Vсум=207900 мм3.
Выбираем размеры кожуха: L=110 мм, B=70 мм, H=27 мм.
Полученный суммарный объем определяет минимальный объем кожуха. Фактический же объем определим, домножив каждый из параметров на 1.13:
Lф=110*1.13=124,3 мм, Bф=70*1.13=79,1 мм, Hф=27*1.13=30,5 мм.
Vк=Lф*Bф*Hф=299879,9 мм3.
2.Тепловой расчет
Тепловой расчет произведен для режима естественной конвекции. Задаемся температурой среды Тср=313 К.
Определяющая температура между средой и стенкой:
Разность температур между стенкой и средой:
Расчет теплового обмена для боковых поверхностей.
Для анализа процесса теплообмена используем критерии Грасгофа и Нуссельта:
,где n(Тст)- определяется по таблице при различной температуре.
,где Pr(Тст) - определяется по той же таблице.
Определяем закон теплообмена по произведению Pr · Gr. Для закона теплообмена "1/4" получаем
,так как 500<Pr · Gr<2·107.
Определяем коэффициент теплообмена для боковой поверхности:
,где коэффициент теплопроводности l определяется по таблице.
Определяем площадь боковых поверхностей:
Определяем тепловую проводимость для боковых поверхностей:
Далее проводим расчет по аналогичным формулам для крышки.
Определяем площадь крышки кожуха:
При расчете будем считать, что теплообмен между нижней поверхностью кожуха и средой не осуществляется, так как устройство будет установлено на какой-либо поверхности.
Произведем расчет теплового обмена за счет лучеиспускания.
Коэффициент теплообмена определяем по формуле:
,где j12 - коэффициент взаимного облучения, e - приведенная чернота тела (в данном случае e=0.92 для эмалевой краски).
Определяем площадь поверхности кожуха, которая учавствует в теплообмене за счет лучеиспускания:
Определяем проводимость теплообмена лучеиспускания:
Определяем суммарную проводимость теплообмена по следующей эквивалентной схеме:
