Расчет электрический основных узлов источника питания

4. Расчет электрический основных узлов источника питания

4.1 Расчет низковольтного трансформатора

Конструктивные параметры трансформаторов выбираются из условия обеспечения допустимого падения напряжения на обмотках и допустимого перегрева обмоток.

В диапазоне частот от 50 Гц до 10 кГц используются стали ,свыше 10 кГц – фериты ,от 5 кГц до сотен килогерц – сплавы.

Трансформатор содержит две первичные полуобмотки ,на которые подается напряжение U1 ,две выходные обмотки , с которых снимаются напряжения U2 и U3.

Частота принята равной 50 кГц.

Напряжение U1 на первичных полуобмотках определяется входным напряжением источника электропитания и равно 132 В

Напряжения на второй и третьей обмотках заданы с учетом падения напряжения на диодах выходных выпрямителей :U2 = 4В; U3 = 100В.

Токи второй и третьей обмоток заданы : I2 = 1.5A;I3 = 0.5 А .

Диапазон температур от –50 до +65 С.

Последовательность расчета

Р2= U2 / I2 + U3 / I3 = 4 • 1.5 + 100 • 0,5 = 56 В • А. (1)

2.Принимаем КПД трансформатора на базе статистических данных  = 0,99. Тогда входная мощность трансформатора

Р1 = Р2 / = 56 / 0,99 = 56.56 В*А. (2)

3. Входной ток трансформатора

I1 = Р1 / U1 = 56.56 / 132 = 0.42 А. (3)

Округляем значение входного тока: I1 = 0.5 А.

4. По значениям входной мощности P1 = 56.56 В • А и частоты f = 50 кГц выбираем из таблицы 4.2 типоразмер магнитопровода Ш12х15 марки М2000НМ1-14. Образец записи в технической документации: «Сердечник замкнутый М2000НМ1-14 ШГ2 х 15 ОЖО.707.140 ТУ».

Площадь поперечного сечения выбранного магнитопровода

Q = (12 х 15) мм = 1,8 см (4)

6. Площадь поперечного сечения провода обмотки определяется допустимой плотностью тока :

q = I /  (5)

Для выбранного магнитопровода из таблицы 4.1 определяем допустимую плотность

 < 4,4 А / мм.

6.1. Для первых полуобмоток принимаем  = 2 А/мм. Тогда сечение провода первой обмотки

q1 = I1 / 1 = 0.5 / 2= 0.25 мм. (6)

В качестве обмоточного выбираем провод марки ПЭТВ-2 (таблица 4.1). Для увеличения коэффициента заполнения окна магнитопровода и снижения потерь мощности берем два провода с диаметрами по меди (d = 0,8 мм (сечение 0,5 мм) и по изоляции с d = 0,88мм.

6.2. Для второй обмотки принимаем 2 = 2,4 А/мм. Тогда сечение провода второй обмотки

q2 = 1.5 / 2,4 = 25 мм. (7)

Таблица 4.2 -Параметры провода ПЭТВ-2

Для второй обмотки выбираем ленту медную ГОСТ 1173-77 с поперечными размерами 25 х 1 мм.

6.3. Для третьей обмотки принимаем  = 2,55 А/мм. Тогда сечение провода третьей обмотки

q3 = 0,5 / 2,55 = 0,196 мм2. (8)

Этому сечению соответствует провод с диаметром по меди dм3 = 0,5 мм и диаметром по изоляции dиз3 = 0,56 мм.

7. Число витков первой полуобмотки

n1 = U1 * 10/ 4 * Kф * f *B * Q (9)

где Kф — коэффициент формы трансформируемого напряжения (для синусоиды Kф = 1,11, для меандра Kф — 1).

Согласно табл. 4.2 индукция в выбранном магнитопроводе при частоте 50000 Гц не должна превышать 0,16 Тл. Принимаем значение индукции меньше допустимого приблизительно на 30 %: В — 0,115 Тл.

Тогда число витков

n1 = 132 * 100000 / 4 * 1 * 50000 * 0,115 * 1,8 = 31.99

Для удобства расположения выводов первичной полуобмотки принимаем

n1 = 32,5 витка.

8. Значение напряжения, приходящегося на один виток первичной полуобмотки,

e1 = U1 / n1 = 132 / 32.5 = 4.06 B/виток (10)

9.  Число витков второй обмотки

n2 = U2 * м2 / e1 (11)

где м2 — коэффициент, учитывающий падение напряжения на второй обмотке.

Согласно табл. 4.2 для выбранного магнитопровода падение напряжения

U < 3 %. Принимаем U2 = 0,5 %. Для этого значения коэффициент м2 = 1,005. Тогда число витков

n2 = 4 * 1.005 / 4.06 = 0,98 витка.

Округляем полученное значение: n2 = 1 виток.

10. Число витков третьей обмотки

n3 = U3 * m3 / e1 (12)

Для третьей обмотки принимаем U3 = 0,4 % и m3 = 1,004. Тогда число витков

n3 = 100 / 1.004 = 24.7 витка.

Округляем число витков: n3 = 25 витка.

11. Число витков, размещаемых в одном ряду. Обмотки размещаются на изолирующем каркасе.

11.1. В первичной полуобмотке

b1 = Lн * Ку1 / d из1 (13)

где Lн — размер из рис. 3.22;

Ку1 — коэффициент укладки провода первой обмотки.

Принимаем Kу1 = 0.95

Для выбранного магнитопровода Lн = 27 мм. Тогда

b1 = 27 * 0.95 / 0.88 = 29,148 витка.

Число витков округляем в меньшую сторону: b1 = 29 витков.

11.2. Во второй обмотке согласно п. 9 имеем

b2 — 1 виток. (14)

11.3. В третьей обмотке

b3 = Lн * Ку3 / d из3 (15)

где Ку3 — коэффициент укладки провода третьей обмотки.

Принимаем Ку3 = 0,93. Тогда число витков в одном ряду третьей обмотки

b3 = 27 * 0.93 / 0.56 = 44.84

Принимаем b3 = 44 (округляем в сторону меньших значений).

12.Число слоев в обмотках

12.1. В первой обмотке число слоев

N1 = (n1 * Кпр / b1) * v , (16)

где v = 2 — число полуобмоток.

Коэффициент Kпр учитывает количество параллельных проводов, используемых при изготовлении обмотки.

Согласно п. 6.1 имеем Кпр = 2. Тогда

N1 = (32.5 * 4 / 29) * 2 = 4.48

Число слоев округляем в сторону больших значений: N1= 5.

12.2. Во второй обмотке согласно п. 9 число слоев N2 = 1.

12.3. В третьей обмотке число слоев

N3 = n3 / b3 = 25 / 44 = 0.57 (17)

Третью обмотку размещаем в незаполненном слое первой обмотки с промежутком 5 мм от крайнего витка первой обмотки.

Размеры обмоток по высоте намотки

Высота i- и обмотки ; i = 1; 2; 3.

h i = [N i * d из + (Ni- 1) *  i ] * Крi, (18)

где Кр — коэффициент разбухания обмотки;

— толщина межслоевой изоляции (табл. 3.7); г = 1; 2; 3.

13. 1. У первой обмотки

h 1 = [N 1 * d из1 + (N1- 1) *  1 ] * Кр1 , (19)

= 0,12 мм — толщина слоя изолирующей бумаги марки К-120. Принимаем коэффициент разбухания Кр1 = 1,15. Таким образом,

h1= [5 • 0,88 + (5 - 1) • 0,12] • 1,15 = 5,612 мм.

У второй обмотки

h2 = [N 2 * d из2 + (N2- 1) *  2 ] * Кр2 , (20)

Принимаем коэффициент разбухания Кp2 =1,2 мм. Таким образом,

h2 = [1 . 1 + ( 1 - 1) . 0,12] • 1,2 = 1,2 мм.

13.3. У третьей обмотки

h 3 = [N 3 * d из3 + (N3- 1) *  3 ] * Кр3 , (21)

3 = 0,12 мм.

Принимаем коэффициент разбухания Кр3 = 1,1. Таким образом,

h3 = [1 -0,56 + (1 - 1)-0,12] * 1,1 = 0,616 мм.

Изолирующие зазоры в конструкции катушки Воздушный

зазор между магнитопроводом и каркасом составляет обычно 0,4. . .0,5 мм. Выбираем зазор равным 0,4 мм. Толщина каркаса определяется размерами магнитопровода и значением испытательного напряжения. Для приведенных выше условий она принята hк = 0,8 мм.

Межслоевая и межобмоточная изоляция выбирается в соответствии с рекомендациями, помещенными в таблице 4.3.

Между каркасом и первой обмоткой помещены два слоя изоляционной бумаги марки К-120 (толщина двух слоев 0,12 ммх2=0,24 мм) и один слой пленки марки ПЭТ-Э толщиной 0,012 мм. Так же выполнены изоляция между первой и второй обмотками и внешняя изоляция. Кроме того, дополнительно снаружи помещается слой ленты из бумаги К-120 (толщина слоя 0,12 мм).

Таким образом, суммарная толщина изоляции hк-1 между каркасом и первой обмоткой равна 0,252 мм. Такая же толщина изоляции h1-2 = 0,252 мм между первой и второй обмотками. Толщина внешней изоляции

hвн = 0,252 + 0,12 = 0,372 мм. (22)

Похожие работы

Исследование комбинационных помех в анализаторе спектра миллиметрового диапазона длин волн

Скачать

21684

0

0

... шумы анализатора), называют динамическим диапазоном по комбинационным помехам . Динамический диапазон по комбинационным помехам в анализаторах спектра миллиметрового диапазона волн в основном определяются КВЧ преобразователями входных сигналов. Исторически на начальных этапах освоения мм диапазона длин волн предпочтение отдавалось гармониковым преобразователям частоты и анализаторам ...

Устройства генерирования и канализации субмиллиметровых волн

Скачать

117222

0

10

... , то необходимость в дополнительной линии передачи вообще отпадает при передаче энергии на сотни километров, поскольку вся излучаемая энергия может быть перехвачена приемным устройством с апертурой приемлемых размеров. В диапазоне субмиллиметровых волн отношение допустимых размеров апертур к длине волны заметно уменьшается, тем не менее в ряде случаев подобные квазиоптические линии передачи могут ...

Проектирование радиолокационной станции для обнаружения надводных целей в пределах речного шлюза Усть-Каменогорской гидроэлектростанции

Скачать

103732

24

0

... снизить вероятность возникновения пожаров на данном объекте. ЗАКЛЮЧЕНИЕ С целью обеспечения безопасности движения речного транспорта в камере шлюза Усть-Каменогорской гидроэлектростанции в данном дипломном проекте была разработана радиолокационная станция обнаружения надводных целей, она гораздо эффективнее, чем, например система видео наблюдения. Были рассчитаны основные тактико- ...

Физические основы микроэлектроники

Скачать

33320

0

11

ного слоя (рис. 2), перемещающегося вдоль образца от катода к аноду. Рис.1. Аппроксимированная зависимость дрейфовой скорости электронов от напряженности электрического поля для GaAs. Рис.2. К пояснению процесса формирования слоя накопления в однородно легированном GaAs. Под катодом понимается контакт к образцу, на который подан отрицательный потенциал. Возникающие при этом ...