Выбор элементов принципиальной схемы

При выборе элементов схемы необходимо руководствоваться данными, представленными заводом-изготовителем, который задает предельные параметры – тока, напряжения, частоты, температуры.

Эти значения, как правило, устанавливаются в сочетании друг с другом. Предельные значения параметров ни при каких условиях не должны быть превышены. Желательно иметь 20÷30 процентный запас для компенсации неучтенных обстоятельств – выбросов при переходных процессах, влияния помех и т.д.

Простейшими элементами цепей являются резистор, конденсаторы, катушки индуктивности. Это пассивные элементы. К ним также относят элементы с нелинейной характеристикой – диоды, стабилитроны. Активные компоненты - это элементы, которые способны регулировать протекающий через них ток, не только в функции приложенного напряжения, но и под действием управляющего сигнала.

При выборе элементов схемы в первую очередь определяют активные и функциональные элементы (стабилизаторы, усилители, микропроцессоры) и ведут расчет схем, определяющие отсюда требования к пассивным элементам. Далее выбирают их конкретный тип, соответствующий электромеханическим требованиям.

Выбор резисторов производится по трем основным группам параметров: конструктивным, электромеханическим, условиям эксплуатации. Основными руководящими параметрами резисторов являются: номинальное сопротивление, допустимое отклонение сопротивления, номинальная мощность рассеяния.

При выборе резисторов по электромеханическим параметрам особое внимание уделяется допустимой мощности рассеяния. Если этого не требуется, то не следует применять резисторы повышенной мощности и стабильности, так как это достигается повышением их стоимости и габаритов. Номинальное значение сопротивлений стандартизовано ГОСТ 2825-67, 10348-74.

Выбор конденсаторов производится также по электромеханическим, эксплуатационным и конструктивным параметрам. В любом устройстве удельный вес конденсаторов сказывается ощутимо. Конструкция конденсатора определяется видом его диэлектрика. Электромеханические параметры конденсаторов и их конструктивное исполнение и обозначения определяются ГОСТ 11076-69 и ГОСТ 2549-67. К основным электромеханическим параметрам конденсаторов относят: номинальную емкость, допустимое отклонение емкости от номинала, температурный коэффициент емкости, номинальное напряжение, рабочее напряжение, сопротивление изоляции.

Выбор диодов производится, руководствуясь современной классификацией и системой обозначений, которая регламентирована отраслевым стандартом ОСТ 11336.919-81. Обозначения диодов присваиваются в соответствие с ГОСТ 10862-72. Основными электромеханическими параметрами диодов являются: постоянное прямое напряжение, постоянный прямой ток, средний прямой ток, постоянное обратное напряжение, рабочая частота и температура окружающей среды. При выборе диодов сначала выбирают подходящую группу (подкласс) по назначению, затем тип прибора в этой группе. При выборе необходимо руководствоваться правилом – ни один параметр не должен превышать допустимых значений, что выбранный элемент отвечает требованиям по массе, сроку службы, стоимости.

Выбор светодиодов: светодиоды применяются для построения устройств сигнализации на пультах, в приборах. К основным параметрам, по которым производится выбор светодиодов, относятся: сила света, яркость, прямой ток, прямое падение напряжения и быстродействия.

Выбор автоматических выключателей: автоматические выключатели выбирают для защиты электрических цепей от различных аварийных режимах и для нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей при нормальных режимах работы. Автоматические выключатели выбираются и настраиваются на защиту в зависимости от соответствующего контролирующего параметра (ток срабатывания, напряжение срабатывания). Автоматы комплектуются несколькими видами расцепителей: электромагнитными, тепловыми, комбинированными. Выбор производится в зависимости от параметров защищаемой сети и тока уставки.

Выбор переключателей: переключатели и выключатели – это аппараты ручного управления, состоящим из наборных секций, предназначены для включений, выключений и переключателей цепей постоянного и переменного тока. Выбор их производится в зависимости от количества полюсов (двух и трехполюсные) и коммутируемого тока. Основными параметрами являются: число полюсов, коммутационная способность, износостойкость, напряжение питания и вид в цепи, в которой он устанавливается (цепи управления и сигнализации, силовая цепь).

Выбор реле: производится в соответствие с величиной импульса, на которую оно предназначено реагировать, то есть величиной уставки, напряжением, на которое реле рассчитано. Параметры срабатывания реле это: напряжение втягивания, напряжение отпадания.

Выбор предохранителей: осуществляется в зависимости от предельной разрывной способности, защитной время-токовой характеристики, рода тока и величины напряжения.

Выбор неуправляемого выпрямителя и трансформатора: Основными элементами выпрямителя являются трансформатор и вентили, с помощью которых обеспечивается односторонне протекание тока в цепи нагрузки, в результате чего переменное напряжение преобразуется в импульсирующее. Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения к выходным зажимам выпрямителя подключают сглаживающий фильтр. Для регулирования или стабилизации выпрямленного напряжения и тока потребителя к выходным зажимам его подключают стабилизатор или регулятор. Режим работы и параметры отдельных элементов выпрямителя, фильтра, регулятора и стабилизатора согласуются с заданными условиями заботы потребителя постоянного тока.

Основными величинами, характеризующими параметры выпрямителя, являются:

1. среднее значение выпрямленного напряжения и тока (Ucp; Icp)

2. коэффициент полезного действия η

3. коэффициент мощности cos φ

4. внешняя характеристика – зависимость напряжения от тока нагрузки Ucp=f (Icp)

5. коэффициент пульсаций Кп

с помощью трансформатора в выпрямительных устройствах производится преобразование величины входного напряжения, электрическое разделение отдельных цепей преобразователя, преобразование числа фаз системы напряжений, питающих выпрямитель. Непосредственно выбор производится в следующей последовательности:

1. Выбор схемы выпрямления.

2. Приближенное определение коэффициентов трансформатора.

3. Определение активного сопротивления фазы трансформатора.

4. Индуктивность рассеяния обмоток трансформатора.

5. Сопротивление фазы выпрямителя.

6. Определение расчетного коэффициента.

7. Определение соотношения между активными и реактивными сопротивлениями фазы выпрямителя.

8. По вычисленным коэффициентам определяются параметры трансформатора и вентилей.

9. Определяется емкость и тип конденсатора.

10. Определяется внутреннее сопротивление выпрямителя.

11. Определяется КПД выпрямителя.