Расчет трансформаторов питания

Практическое занятие №6

«Расчет трансформаторов питания»

Варианты: 1.Трансформатор, работающий на sin напряжении.

2.Трансформатор преобразователя, работающий с насыщением, -без насыщения.

Задача: выбор типа конструкции магнитопровода и обмоток; расчет размеров магнитопровода; расчет обмоток (числа витков, диаметров проводов, укладка, изоляция параметры, нагрев)

Рассмотрим расчет с некоторыми упрощениями (неравномерность распределения температуры по обмоткам, диэлектрические потери и др.).

Расчет трансформатора питания, работающего на переменном sin токе.

Цель расчета - нахождение наилучших массогабаритных характеристик или к.п.д. или стоимости при возможных ограничениях заданных параметрах.

Критерии – к.п.д., Ycxx, ,  (м.б. любой из них или огр-я)

Перегрев – для  более 50 Вт при повышенной ; тр-в преобр. при

 (); (преобр. до 5кГц); тр-ов с повышенной стаб. .

Чаще всего имеем дело с расчетом однофазных трансформаторов (50 Гц)

Для таких трансформаторов расчет чаще всего – на  с возможностью ограничения по  и ; .

Исходные данные: назначение; условие работы; срок службы; ;;;(возм. огр. ;;)

Этапы проектирования:

а)         - выбор конструктивного исполнения;

-типа магнитопровода;

-расчетных критериев;

б)        -расчет габаритной мощности;

в)         -определение размеров магнитопровода;

-выбор электромагнитных нагрузок (;)

г)         -электрические расчет трансформатора;

д)        -конструктивный расчет трансформатора е)         -поверочный расчет;

ж)        -тепловой расчет.

При проектировании наиболее удобно воспользоваться книгой: Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник/Г.С. Найвельт и др.; Под ред. Г.С. Нейвельта.- М.: Радио и связь, 1985-576с. ил (все ссылки далее на неё)

Дать комментарий по содержанию справочника.

а) Выбор конструктивного исполнения; типа магнитопровода и расчетных критериев.

Производится по условием работы и сроку службы.

Конструктивное исполнение может быть:

- открытым

-защищенным (пропитка, заливка, обволакивание и т.д.)

-закрытым (дополнительный корпус; возм.-темет.)

Тип магнитопровода:

-броневые, стержневые – 50 – 400 Гц

-троидальная – выше 1 кГц

При отсутствии ограничения по ;  и др. расчет ведут на , которое не должна превышать допустимой  для изоляционных материалов обычно при =60.

б) Расчет габаритной мощности

-Суммарная выходная мощность

-Габаритная мощность по форм. Таблицы 3.15(с.86) в зависимости от схемы

            Например:  ;

;

- определяется по графику рис 3.10 (с.96) в зависимости от материала магнитопровода и частоты.

в)

-Выбор типа размера магнитопровода по (табл. 3.18-3.21)с.91-95 в зависимости от материала магнитопровода и частоты.

При условиях, отл-ся от указанных в табл. 3.18-3.21, - по произведению

; (при отклонении до 6-7% )

При этом  (с.96); -рис.3.12 (с.97); - рис. 3.13 (с.97); в зависимости от ; - по таблице 3.22 (с.98) в зависимости от толщины материала.

- Выбор электромагнитных нагрузок () (типоразмер по таблице 3.18-3.21, то в тех же табл.) или расчет по формулам в табл 3.16 (с 87-88) для заданных ограничений(но 1,6T для 50 Гц   для 400-1000 высоких частот). Так же если ограничено падение напряжения в обмотках, то j по таблице. 3.15(средняя колонка)

Далее проводим электрический расчет трансформатора.

г) Электрический расчет трансформатора.

-Число витков на вольт  по таблице 3.18-3.21 или

,

- Падение напряжения в обмотках по табл. 3.18-3.21 или по формуле 3.7 (с.74) (используемая в этой формуле длина витков - по табл.3.17(с.89) в зависимости от типа магнитопровода.)

- число витков.

;   ;

здесь  в отн. ед. (в табл. 3.18-3.21 сань в %; след./1000)

- активная составляющая тока х.х.

;  -см.(формулу 3.14) с.76, а так же табл. 3.11-12

- реактивная составляющая  =2 - поправка на зазор.

Здесь  по рис. 3.14-3.15(с.99)   для тора; 0,002 см для остальных. Остальные данные по табл.3.6(с.65-67)

-расчет

-ток первичной обмотки:

-сечение и диаметр проводов обмоток:

; 

Марка провода с требуемой теплостойкостью по таблице 3.9(с.79)???, ближним к расчетному и уточняют фактические и при необходимости – число витков.

д) конструктивный расчет трансформатора.

-испытательное напряжение  между обмотками и по отношению к деталям конструкции- по  или потенциалу по рис. 3.16 (с.101)

-выбор межосевой и межобмоточной изоляции Ш и П – гр-р – табл. 3.23-3.24; троид.(пленка)-3.25(с.100) и микалентная бумага – табл. 3.26(с.101) преимущество разных видов изоляции- с.72 и там же- пропитка расчет размещения обмотки: (самостоятельно –с. 10-103)

е) проверочный расчет

- средняя длина витка i-ой обмотки: (самостоятельно-с.103)

-сопротивление i-ой обмотки при нормальной и повышенной температуре .

;

при 20 и ; - температура окружающей среды

- реальная из расчета теплового режима.

- падение напряжения в обмотках  T=20 T=Tмакс

- уточнение чисел витков

;

-потери в меди

( T=20)

-       потерь в меди обмоток.

- уточненное значение (см. ранее)

- масса меди обмоток           

-коэффициент заполнения окна медью:

- масса изоляции:     

коэффициент укладки изоляции=0.7;

-масса трансформатора:

ж) Расчет теплового режима унифицированных МП- по таблице 3.18-3.21 параграф 3.3(с.79-84) и по формулам 3.28, 3.29 там же.