Лекции.ИНФО


Выбор и расчёт трансформатора



 

Трансформатор является одним из основных элементов преобразователя, во многом определяющим его энергетические и массо-объёмные показатели. Принципиально трансформаторы преобразователей могут быть выполнены на любом магнитопроводе. Однако следует иметь в виду, что магнитопровод трансформатора для преобразователя по схемам рис. 4 и 5 должен иметь немагнитный зазор или выполняться из материала не насыщающегося при относительно больших значениях напряженности магнитного поля (например, магнитодиэлектрика). Однако промышленность выпускает магнитодиэлектрики пока ещё, в ограниченном количестве. Поэтому трансформаторы таких преобразователей целесообразно выполнять на составных магнитопроводах. Для трансформаторов же других преобразователей могут с успехом использоваться как составные, так и замкнутые магнитопроводы. На частоте преобразования fn= (25…100) кГц сердечники трансформаторов выполняются из феррита. Из составных магнитопроводов наибольшее применение находят броневые сердечники. Основные характеристики некоторых типов магнипроводов приведены в приложении: табл. П1.1- для броневых , а табл. П1.2 - для тороидальных магнитопроводов [5].

Расчёт трансформатора осуществляется по выражениям, приведенным в табл. 3.

 

Порядок расчёта трансформатора

 

1. Определяем действующее значение токов первичной I1 и вторичной I2 обмоток трансформатора.

Для преобразователя, выполненного по схеме рис. 7, при двухполупериодной схеме выпрямления определяется действующее значение тока каждой из вторичных полуобмоток.

2. По выражению, приведенному в табл. 3, определяем произведение поперечного сечения стержня на поперечное сечение окна Sст × Sок.

При этом задаёмся:

- коэффициентом заполнения окна магнитопровода обмоткой Кок = 0,25…0,35;

- приращением магнитной индукции D В на частоте преобразования. Значение D В для схем рисунков 3…6 приведены (для наиболее часто применяемых материалов М2000НМ-1, 2500НМС-1) в табл. 5;

- h - коэффициент полезного действия преобразователя в пределах 0,6…0,8 (меньшее значение КПД соответствует более низкому выходному напряжению U0=5 В);

- плотностью тока j в обмотках трансформатора по табл. 6. При выходе за пределы таблицы плотность тока принимается равной граничным значениям.

 

Таблица 5

 

Индукция в сердечнике

 

Схема рис. 2и 3 рис. 4и 5 рис. 6 рис. 7
Приращение маг- нитной индукции DВ, Тл При fn = 25 кГц 0,15 0,15 0,3 0,3
При fn = 50 кГц 0,1 0,1 0,2 0,2

 

 

Таблица 6

 

Плотность тока

 

fП/PГ, Гц/Вт и более
j, А/м2 2,5х10+6 3,5х10+6 4,5х10+6 5х10+6 5,4х10+6 5,7х10+6 6х10+6

 

Для преобразователей рис. 2 - 6 габаритная мощность трансформатора равна:

PГ = U2m × I2 ×gмакс (1+h)/(2h) .

 

Для схемы рис. 7 с двухполупериодным выпрямителем:

 

3. По известному произведению Sст × Sок с помощью табл. П1.1, П1.2 приложения 1 или по справочнику [5], выбираем тип магнитопровода и уточняем его параметры.

4. Определяем число витков первичной W1 и вторичной W2 обмоток трансформатора.

5. Определяем поперечное сечение провода первичной q1 и вторичной q2 обмоток трансформатора.

По табл. П2.1 приложения 2 выбираем обмоточный медный провод, имеющий ближайшее большее значение поперечного сечения (по меди). Производим пересчёт поперечного сечения провода с учетом изоляции (q'1; q'2). При небольших токах (до 3…5 А) и напряжении обмоток до 500 В рекомендуется применять провод марки ПЭТВ, свыше 500 В – марки ПЭВ-2; при токах более 5 А следует выбирать провода с комбинированной или двойной хлопчатобумажной изоляцией типа ПЭЛШО или ПБД.

Обмоточные провода обозначаются следующим образом: сначала буквами указываются марка провода, определяющая тип изоляции (материал, толщину, термостойкость, пробивное напряжение), а далее цифрами указывается диаметр провода без изоляции в миллиметрах (чистый диаметр проводника), например, ПЭВ-2- 0.12 или ПЭЛШО - 0.08.

ПЭВ-2 – провод эмалированный с двухслойной изоляцией на основе синтетических лаков;

ПЭТВ – провод эмалированный термостойкий с лаковой изоляцией;

ПНЭТ–имид – рекомендуется для работы при температурах до 240°С, имеет биметаллическую жилу (медь-никель) и изоляционную плёнку на основе полиамидного лака;

ПСК, ПСДК – провод со стекловолокнистой изоляцией и лаковой пропиткой;

ПЭЛШО– провод медный, изолированный эмалью и одним слоем из натурального шёлка.

5. По известным значениям q'1; q'2; W1; W2; Sок необходимо проверить условие размещения обмотки в окне магнитопровода

 

(q'1 W1 + q'2 W2) / Sок £ Kок .

 

Если данное условие не выполняется, то следует взять больший типоразмер магнитопровода трансформатора и произвести повторный расчёт.

7. Для схем рис. 4 и 5 находим суммарную величину немагнитного зазора D l3 :

D l3 = W12 × m0 × Sст / Lw1 ,

где m0 = 4p×10-7 Гн/м. – магнитная постоянная.

Основные расчётные соотношения элементов силовой части преобразователей приведены в табл. 7.

 

Таблица 7

 

Расчетные соотношения

 

№ п/п Параметр Схемы рис. 2, 3 Схемы рис. 4, 5 Схема рис. 6 Схема рис. 7
DIL U0(1–gмин)/ (L×fn) U0(1–gмин)/ (fn× × Lw1) U0(1–gмин)/ (L×fn)
DIL1 gмин Uвх. макс/ (fn×L1)
DIL2 U0(1–gмин)/(fn×L2)
CН U0(1–gмин)/ (16 ×L×Uвых.m) gмакс×I0 макс/ (2Uвых.m× fn) U0(1–gмин)/ (16 ×L2× Uвых.m) U0(1–gмин)/ (16 ×L×Uвых.m)
  С1   –   – Uвх.×I0 макс×gмакс× / (fn×Uвх.мин×DUc1) С1 2 =0,2Iк1 макс / ( fn UC)  
С2 I0 макс×gмакс/ (fn× DUc2)
Iк1 макс (I0 макс+ DIL/2) /h [I0макс/ (1–×gмакс)+ +DIL1/2]/ h U0×I0макс / (h×Uвх.мин)+DIL1/2++(I0макс+DIL2/2)× (I0макс+DIL/2)· × /h. Здесь: Iк1 макс = Iк2 макс
Uкэ1 макс Uвх.макс(1+ W1/Wp), где: W1/Wp= =gмакс/(1–gмакс) Uвх. макс+ +U0/ Uвх. макс/(1–gмин)   Uвх. макс
  IVD1 макс   I0 макс+DIL/2 I0макс/ (1–gмакс)+ +DIL/2 (U0×I0.макс/ (h×Uвх.мин)+DIL1/2)/ +I0 макс+DIL2/2   –
UVD1макс Uвх. макс× U0/gмин Uвх. макс× / (1–gмин)
PVD1 Uпр×I0макс/(1– gмин) + +fn×UVD1 макс×IVD1макс×0,01/fпред IVD1×Uпр(1–gмин)+ + fn×UVD1макс× ·IVD1макс×0,01/fпред

 


Порядок расчёта элементов









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-15; Просмотров: 111;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная