4. 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. Для трансформатора схемы №6 преобразователя используются как разрезные, так и замкнутые магнитопроводы.

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

I₁= n₂₁ I_0max

I₁=0,168

I₂= I_0max

I₂=8

4.2. Определяем произведение поперечного сечения стержня на поперечное сечение окна S_стS_ок:

При этом задаёмся:

• коэффициентом заполнения медью окна магнитопровода k=0,35;

• приращением магнитной индукции В на частоте преобразования (для наиболее часто применяемых материалов М2000НМ-1 и 2500НМС-1) - В=0,2 (Тл);

•  - коэффициент полезного действия преобразователя =0,8;

• плотность тока i в обмотках трансформатора i=610⁶ (А/м²)

Габаритная мощность трансформатора:

Р_Г=U_2mI₂_max(1+)/(2)

Р_Г=6,19,7980,5(1+0,8)/(20,8)=33,619 (Вт)

f_п/P_Г=50000/33,619=1487,25 (Гц/Вт)

Отсюда следует, что плотность тока i=610⁶ (А/м²)

S_стS_ок=2U_1m_maxI₁/k_okjf_пВ

S_стS_ок=238,4240,51,57/0,35610⁶5010³0,2=0,2810^-6 м⁴=28 см⁴

4.3. По известному произведению S_стS_ок выбираем тип магнитопровода и уточняем его параметры:

Для данной схемы применяем разрезной магнитопровод, наибольшее применение нашли броневые, ферритовые магнитопроводы.

Тип магнитопровода и его параметры по таблице:

Тип магнитопровода Ш2028 I=44 H=32

L=65 B=28 h=22 I₀=20

S_стS_ок=29,6см⁴=29,610^-8 м⁴

Марка феррита 2000НМ1 - S_ст=5,7см²=5,710^-4м² L_ср=144 мм

Марка магнитопровода М_ф=2232Г

Рисунок 4. Тип магнитопровода.

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

W₁=_maxU_1m/S_стBf_п

W₁=0,538,424/5,710^-40,25010³=27,84

Принимаем W₁=28 витков

W₂=W₁n₂₁

W₂=27,840,16=4,45

Принимаем W₂=5 витков

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

По приложениям в методичке выбираем стандартный провод, имеющий ближайшее большее значение поперечного сечения. Производим пересчёт поперечного сечения провода с учётом изоляции (q₁^; q₂^).

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).

Выбор проводника:

q₁=I₁/j

q₁=1,57/610⁶=0,26 10^-6 (м²)

Так как ток I₁=1,573 (A), то выбираем провод ПЭТВ – провод медный, с эмалевой изоляцией.

q₂=I₂/j

q₂=9,798/610⁶=1,6310^-6 (м²)

Так как ток I₂=9,7985 (A), то выбираем провод ПЭЛШО – провод медный, изолированный эмалью и одним слоем из натурального шёлка.

Выбираем поперечное сечение без учёта изоляции:

q₁=0,2610^-610⁶=0,26 (мм²)

q₂=1,6310^-610⁶=1,63 (мм²)

Выбираем провод площадью поперечного сечения

а) ПЭТВ 0,59: 0,2734 (мм²) – диаметр меди равен 0,59 (мм)

диаметр с изоляцией равен 0,66(мм)

R_пог=0,0630 Омм

б) ПЭЛШО 1,45: 1,6513 (мм²) – диаметр меди равен 1,45 (мм)

диаметр с изоляцией равен 1,61(мм)

R_пог=0,0106 Омм

Пересчитываем q₁ и q₂ с учётом изоляции:

q₁=d²/4=3,140,66²/4=0,34(мм²)

q₂=d²/4=3,141,61²/4=2,03 (мм²)

4.6. По известным значениям q₁, q₂, W₁, W₂, S_ок необходимо проверить условие размещения обмотки в окне магнитопровода:

(q₁W₁+q₂W₂)/ S_окk_ok

(0,3428+2,035)/1,710²0,35

0,1150,35

S_ок=1,2/0,69=1,7 см²=1,710² мм²

Так как условие соблюдается, обмотка разместится в окне магнитопровода.