1. Определение максимального и минимального значений выпрямленного сетевого напряжения
В,
где Uсети max –максимальное значение сетевого напряжения.
В,
Где Ud – прямое падение напряжения на диоде входного выпрямителя.
2. Выбор выпрямительных диодов (vd1-vd4)
Максимальное обратное напряжение на диодах сетевого выпрямителя равно максимальному выпрямительному напряжению Uвх.max=226 В.
Средний ток диода:
где Uн - номинальное напряжение нагрузки, В;
Iн - номинальный ток нагрузки, А;
-
КПД преобразователя в целом.
Для современных преобразователей КПД составляет (0,75 … 0,9).
Принимаем предварительно =0,9.
Диоды выбираем так, чтобы их максимальный ток и напряжение превышали расчетные в 2…10 раз. В нашем случае подходят диоды КД203В со следующими параметрами: Iпр.max = 10 A; UОБР.MAX = 560 В.
3. Расчет емкости конденсатора с5:
мкФ,
где fсети – частота сетевого напряжения (400Гц);
m – число полупериодов выпрямленного напряжения за период сетевого напряжения (для однофазного мостового выпрямителя m = 2).
- размах пульсаций
на конденсаторе (20..50) В.
С учётом разброса емкости в 20% выбираем конденсатор К50-71 - 220 мкФ на напряжение 450 В.
4. Расчет максимального коэффициента заполнения
где UДОП - значение, на которое увеличивается напряжение на транзисторе в закрытом состоянии относительно напряжения питания при передачи энергии в нагрузку, В.
UСИ - падение напряжения на транзисторе, В.
Диапазон изменения напряжения UДОП принимаем в пределах (50…150)В. Принимаем UДОП=80В. Падение напряжения на транзисторе UСИ для предварительных расчетов принимаем 5 В.
5. Расчет трансформатора
Максимальный ток первичной обмотки 1-2:
А.
Действующее значение тока первичной обмотки 1-2:
А.
Исходные данные для расчета трансформатора
Исходные данные для расчета: напряжение на первичной обмотке
=
115 В, напряжение на нагрузке ,
=
1200 В.
Коэффициент трансформации
.
Действующее значения тока вторичной обмотки
А.
Индуктивность первичной обмотки 1-2
где fn =20 кГц – частота преобразования (для обеспечения удержания выходного напряжения на холостом ходу за счет большой глубины модуляции частота преобразования выбрана сравнительно низкой).
Определение числа витков первичной обмотки 1 – 2.
Выбираем магнитопровод
ГАММАМЕТ 24ДС
.
Средняя длина магнитной линии λ
= 48,8 см, площадь
поперечного сечения
S = 32 см2, относительная магнитная проницаемость μ = 0,09.
Приращение индукции за время импульса:
Индукция технического насыщения материала равна 0,8 Тл. Она больше, чем рассчитанное приращение, а это значит, что магнитопровод выбран правильно.
Коэффициент трансформации обмотки 3 – 4 питания узла управления:
где Uy = 14 В – напряжение питания цепи управления; Uvd7 = 1 В – падение напряжения на диоде VD7.
Число витков остальных обмоток:
Принимаем wy=6.
Диаметр проводов обмоток
Для уменьшения индуктивности рассеяния обмотки равномерно распределяют по магнитопроводу, располагая их друг над другом. Диаметр провода первичной обмотки с изоляцией определяют из условия равномерного расположения обмотки вокруг сердечника в один слой:
Наиболее близок провод ПЭВ-2 диаметр которого 2,57 мм (без изоляции 2,44 мм). Погонное сопротивление ρ1 = 0,00375 Ом/м, сечение провода
Sw1 = 4,676 мм2. Плотность тока:
Допустимая плотность
тока для первичной и вторичной обмоток,
сухих трансформаторов, может быть
принята равной j
= 6 А/
.
Длина провода первичной обмотки:
Потери в проводе первичной обмотки:
Диаметр провода вторичной обмотки:
мм.
Выбираем провод ПЭВ-2, диаметр которого 1,93 мм (без изоляции 1,81 мм). Погонное сопротивление ρ2 = 0,00681 Ом/м, сечение провода
Sw2 = 2,573 мм2.
С учетом наличия на магнитопроводе первичной обмотки и изоляции на ней длина провода вторичной обмотки составляет:
Потери в проводе вторичной обмотки:
Чтобы не расширять номенклатуру, диаметр обмотки узла управления выбираем таким же, как и диаметр первичной обмотки.
На этапе расчетов потери в трансформаторе считают эквивалентными потерям в обмотках трансформатора:
