ВВЕДЕНИЕ 9
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1 Схемы получения высокого напряжения 10
1.1.1 Умножители напряжения (генератор Кокрофта-Уолтона) 10
1.1.1.1 Удвоители напряжения 12
1.1.1.2 Умножитель напряжения на четыре 15
1.1.2 Трансформаторы 16
1.2 Преобразователи напряжения (инверторы) 19
1.2.1 Однотактный прямоходовый преобразователь 19
1.2.2 Двухтактный преобразователь с отводом от середины первичной
обмотки трансформатора 20
1.2.3 Двухтактный полумостовой преобразователь 24
1.3 Выбор схемы генератора 25
2 РАСЧЕТ СХЕМЫ 28
2.1 Расчет трансформатора 28
2.1.1 Выбор сердечника 28
2.1.2 Параметры сердечника 30
2.1.3 Расчет потерь в сердечнике 30
2.1.4 Расчет числа витков 31
2.1.5 Выбор провода обмоток 32
2.1.6 Расчет изоляции трансформатора 33
2.2 Выбор элементов генератора 34
2.2.1 Выбор конденсаторов 34
2.2.2 Выбор диодов 35
2.2.3 Выбор транзисторов 36
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ СХЕМЫ В ПРОГРАММЕ LTSPICE IV 37
3.1 Описание программы LTspice IV 37
3.2 Схема в программе LTspice IV 37
3.3 Получение модельных осциллограмм 38
4 СБОРКА ГЕНЕРАТОРА 41
5 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МОДЕЛЬНЫХ И РЕАЛЬНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАТОРА 44
5.1 Получение экспериментальных осциллограмм 43
6 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 48
6.1 Инициализация проекта 48
6.1.1 Технико-экономическое обоснование проекта 48
6.1.2 SWOT-анализ проекта 48
6.2 Планирование работ по проекту 50
6.3 Смета затрат на проект 53
6.4 Оценка рисков проекта 57
7 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 66
7.1 Производственная безопасность 66
7.1.1 Анализ опасных и вредных факторов 66
7.1.2 Электромагнитное излучение 69
7.1.3 Неблагоприятные условия микроклимата 70
7.1.4 Недостаточное освещение 71
7.2 Экологическая безопасность 72
7.2.1 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 72
7.3 Правовые и организационные вопросы по обеспечению безопасности. .. 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 77
Приложение А
Приложение Б
В дипломном проекте представлены расчеты, проектирование и сборка портативного генератора высокого напряжения.
Портативные генераторы высокого напряжения малой мощности могут быть использованы для питания портативных ускорителей заряженных частиц, в дефектоскопии, рентгеновских и электронно-лучевых трубок, фотоэлектронных умножителей, детекторов ионизирующих излучений. Кроме этого, их также применяют в качестве искровых течеискателей, для запуска газоразрядных источников света, при электроразрядной диагностике материалов и изделий, получении газоразрядных фотографий по методу С. Д. Кирлиан, тестировании качества высоковольтной изоляции. В быту подобные устройства находят применение в качестве источников питания для электронных уловителей ультрадисперсной и радиоактивной пыли, систем электронного зажигания, устройств медицинского назначения (аппараты Д’Арсонваля,), газовых зажигалок, электрошокеров и т.д.
К генераторам высокого напряжения условно могут быть отнесены те устройства, которые вырабатывают напряжение свыше 1000 вольт.
Целью ВКР является изготовление портативного генератора высокого постоянного напряжения в виде готового устройства.
Поставленные задачи:
- Обзор схем получения высокого напряжения;
- Выбор топологии и расчет элементов схемы;
- Моделирование режимов работы схемы в программе LTspice IV;
- Сборка генератора и его отладка;
- Сравнительный анализ модельных и реальных характеристик генератора.
В процессе выпускной квалификационной работы были достигнуты все поставленные задачи. Было рассмотрено множество схем получения высокого напряжения и на основании этого выбрана используемая схема для изготовления портативного генератора высокого постоянного напряжения. Были рассчитаны ее параметры, выбраны требуемые элементы схемы, такие как диоды, конденсаторы, резисторы, транзисторы. Был произведен полный расчет трансформатора, посчитано число витков первичных и вторичной обмоток, выбран провод этих обмоток. Рассчитана изоляция трансформатора.
Было произведено моделирование схемы генератора в программе LTspice IV. Получены осциллограммы напряжений на затворе и стоке транзисторов, а так же на выходе трансформатора. Был собран макет портативного генератор высокого постоянного напряжения. Были получены экспериментальные осциллограммы напряжений на затворе и стоке транзисторов и на выходе трансформатора. Далее был проведен сравнительный анализ модельных и экспериментальных осциллограмм. В результате анализа сделаны выводы, что экспериментальные осциллограммы полученные на макете генератора и модельные осциллограммы, полученные в программе LTspice похожи по ряду параметров. По амплитудным значениям напряжения на стоке и затворе транзисторов, по выходному напряжению трансформатора и по частоте работы. Судя по данным параметрам можно утверждать, что режимы работы реальной схемы соответствуют режимам работы, полученным в программе моделирования LTspice. Небольшое их расхождение обусловлено тем, что в программе LTspice IV, в которой производилось моделирование, модели элементов идеализированы. А реальные элементы имеют свои паразитные параметры, которые не учитываются при моделировании.
