Выбор схемы преобразователя. Выбор и расчет трансформатора. Расчет элементов силовой части преобразователя

График областей предпочтительного применения различных типов преобразователей.

Рис.2 Схема однотактного преобразователя с обратным включением выпрямительного диода

В данной схеме при отпирании транзистора VD1 напряжение питания прикладывается к первичной обмотке W₁ трансформатора Т1. Полярность напряжения на вторичной обмотке такова, что диод VD1 закрыт. На этом интервале происходит накопление энергии в трансформаторе. При запирании транзистора VT1 изменяется полярность напряжения на обмотках трансформатора, открывается диод VD1 и энергия, накопленная трансформатором, передаётся в нагрузку. Регулировочная характеристика идеального преобразователя нелинейна и имеет вид:

4. Для данной схемы зададимся максимальным значением γ_макс = 0.5.

5. Определяем амплитудные значения ЭДС первичной U_1m и вторичной U_2m обмоток трансформатора преобразователя в функции напряжения первичной сети U_вх и мощности нагрузки P₀. При этом задаём:

U_кэ.нас=2 В – напряжение коллектор-эмиттер регулирующего транзистора в режиме насыщения;

U_пр.VD=U_пр.VD1=0.8 В – падение напряжения на диоде в открытом состоянии;

ΔU₁≈0.02 · U_вх=0.02 · 147.147=2.956В – падение напряжения на активном сопротивлении первичной W₁ обмотки трансформатора;

ΔU₂=0.02 · U₀ =0.02 · 12=0.24В – падение напряжения на активном сопротивлении вторичной W₂ обмотки трансформатора.

                                     

                   

6. Определяем требуемый коэффициент трансформации n₂₁ трансформатора:

n₂₁=U_2m /U_1m=13.04В / 127.273В=0.102.                  

7. Определяем γ_мин:

                                 

Полученное значение , следовательно, устройство реализуемо.

8. Определяем критическую индуктивность L_W1кр:

               

9.  Определяем значение γ:

                

Занесём в таблицу полученные данные:

                    Таблица 3

Результаты расчётов

3. Выбор и расчет трансформатора

Трансформатор является одним из основных элементов преобразователя, во многом определяющим его энергетические и массобъемные показатели. Для данной схемы преобразователя трансформатор целесообразно выполнять на разрезном магнитопроводе. Из разрезных магнитопроводов будем использовать магнитопровод с броневым сердечником.

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

                               

2.  Определяем произведение поперечного сечения стержня на поперечное сечение окна S_ст·S_ок. При этом задаемся:

К_ок=0.3 – коэффициент заполнения медью окна магнитопровода;

ΔВ=0.15 Тл – приращение магнитной индукции на частоте преобразования;

η=0.6 – коэффициент полезного действия преобразователя;

j – плотность тока в обмотках трансформатора, определяется по таблице 4:

   Таблица 4

fп/Pг, Гц/Вт	2	10	20	60	100	200	500	1000
j, А/м2	2.5·106	3.5·106	4·106	4.5·106	5·106	5.4·106	5.7·106	6·106

Определим габаритную мощность:

, отсюда плотность тока j=5.7·10⁶ А/м².

Находим произведение поперечного сечения стержня на поперечное сечение окна S_ст·S_о 

      

3.  Выбор типа магнитопровода.

По  известному значению  и таблице П.1 [1] выбираем подходящий тип броневого ферритового магнитопровода так, чтобы S_ст·S_ок(справочн.) > S_ст·S_ок(практич.). Наиболее близко по значению  подходит магнитопровод Ш16х20 с маркой феррита 2500НМС2. Основные его параметры приведены в таблице 5.

Таблица 5

Параметры броневого ферритового магнитопровода для силовых трансформаторов ВБВ

Рис.3. Параметры магнитопровода.

S_ок=(S_ст·S_ок)/S_ст=7.717/3.2=2.412 см²

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

                                                 

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

                                                             

Так как ток первичной обмотки не превышает 5А и напряжение ниже 500В, то при помощи таблицы П.2 [1] для первичной обмотки выбираем провода марки ПЭТВ-0.49. Напряжение вторичной обмотки не превышает 500В, но ток больше 5А, поэтому выбираем обмоточный провод марки ПЭЛШО-1.35. Параметры выбранных проводов приведены в таблице 6.

               Таблица 6

Номинальные данные обмоточных проводов круглого сечения

Произведём пересчёт поперечного сечения провода с учётом изоляции (q’₁, q’₂):

6.  Проверим условие размещения обмотки в окне магнитопровода: