Методика расчета

^{1.1 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И КПД}

^{Мощность, потребляемая нагруз­кой,. Если нагрузок несколько, вычисляют суммарную потребляемую ими мощность.}

^{Рн = IН UH (1.1)}

^{Pн = 2,6 ·46=119,6 Вт}

^{1.1.2 Вычисляют КПД трансформатора согласно рис. 1 по эмпирической фор­муле}

= ^{0,99 - (0,175/F) - (1+(9,95/F1,3))/РН, (1.2)}

= ^{0,99 - (0,175/150) - (1+(9,95/1501,3))/119,6 = 0,98}

^{где значение F — кГц, Рн — Вт.}

^{1.1.3 Используемая мощность трансформатора}

^{Рисп = Рн /} (1.3)

^{Рисп =119,6/0,98=89,8 Вт}

1.2 Геометрические размеры магнитопровода

^{1.2.1Площадь сечения магнитопровода}

^{Sc = (D-d)h/2} (1.2.1)

^{Sc = (80-34)·14/2=322 мм2}

^{1.2.2 Площадь окна магнитопровода}

^{S0 = d2/4} (1.2.2)

^{S0 =} ·^{342/4=907,46 мм2}

^{1.2.3 Средняя длина магнитной силовой линии в магнитороводе}

^{lср.л = (D-d)/2} (1.2.3)

^{lср.л = ·(80-34)/2=72,22 мм}

^{1.3 ВЫБОР ЗНАЧЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ИНДКУЦИИ Вт}

^{Принимаем значение максимальной индукции Вт (Тл) частной петли гистерезиса в пределах Вm = (0,5...0,75)Внас. Из [3] известно, что выбирать Вm меньше 0,5Внас не рационально вследствие необоснованного увеличения габаритов трансформатора, а больше 0,75Внас нельзя из-за повышения вероятности насыщения магнитопровода. Принимаем Вm равным среднему значению —0,625Внаc.}

^{Вm=0,625·0,4=0.25 Тл}

^{1.4 ГАБАРИТНАЯ МОШНОСТЬ ТРАНСФОРМАТОРА}

Габаритную мощность трансформатора в общем случае рассчитываем по формуле [3, с. 85]; [5, с. 24—26]; [7, с. 109]:

^{Ргаб=0,02·Sc·So·F·Bm·J·s·kC·kM·kФ, (1.4.1)}

^{где значение Ргаб — Вт; SC и SO — см2; F — Гц; Вm — Тл ;}

^J— плотность ^{тока в обмотках, А/мм ; s — число стержней магнитопровода, на которых располо­жены обмотки (для кольцевого магни­топровода — 1);}

^{— коэффициент за­полнения ферромагнитным материа­лом площади поперечного сечения маг­нитопровода [5, с. 24]-}

^{, — коэффици­ент заполнения окна медью обмоток;}

^{kф — коэффициент формы преобразо­вываемого напряжения (для прямо­угольной формы — 1).}

^{Из [7, с. 110] коэффициент для ферритов — 1; — 0,15 при РН > 15 Вт.}

^{Согласно [7, с. 109]}

^{J=1,5 + (24/), (1.4.2)}

^{Поскольку Ргаб в свою очередь зави­сит от J, вычисление следует выполнять итерационно. Трудностей итерацион­ного расчета можно избежать, приняв J равной 1,87 А/мм2 или вычислив Ргаб по формуле, приведенной в статье [2], ко­торая дает менее точный, но пригодный для первоначальной оценки результат:}

^{Pra6 = ScSoFBm/150, (1.4.3)}

^{Pra6 = 322 ·907,46 ·150·0.25/150=73050,53 Вт.}

^{где значение Ргаб — Вт; Sc и S0 — см2 F - Гц; Вт — Тл.}

^{Проверяем, если Ргаб > 1,2Рисп, выбранный кольцевой магнитопровод можно использовать, то продолжаем расчет. Если неравенство не выполняет­ся, желательно} либо повысить частоту преобразования (если это позволяют характера гики материала магнитопро­вода и элементы ИИП), либо применить магнитопровод больших размеров. За­пас по Р_габ учитывает изменение пара­метров магнитопровода (старение, уменьшение при нагревании и т. д.).

1.5 РАСЧЕТ ПЕРВИЧНОЙ ОБМОТКИ

1.5.1 Наибольшее напряжение пер­вичной обмотки трансформатора

U₁ = U_mах / 2 - 2U_кэ.нac; (1.5.1)

U₁ = 200 / 2 - 2·1,1=97,8 В.

1.5.2 Число витков первичной обмотки [3,с. 92]

W₁, = U₁/(4FB_mS_ck_ck_ф)), ^(1.5.2)

W₁=97,8/(4·150·0,25·322·0,15·0,1)=0,135 ≈1витoк

где значение U₁ — В; F — Гц; В_м - Тл; S_с — см².

1.5.3Рассчитываем индуктивность первичной обмотки трансформатора (в Гн) по формуле

^(1.5.3)

где S_c — м²; ^lср.л — см²; Гн/м — магнитная посто­янная.

1.5.4 Вычисление максимального значения прямоугольной составляющей тока первичной обмотки трансформатора

I_1max =Р_исп/( U_{пит min} /2 - 2·U_кэ.нас), (1.5.4)

I_1max =89,8/( 184 /2 - 2·1,1)=1 А.

1.5.5 Максимальное значение амплитуды треугольной составляющей тока [1] первичной обмотки трансформатора для полумостового преобразователя

I_max = U₁/(4F L₁), (1.5.5)

I_max = 97,8/(4·150 ^·0,01)= 16,3А

где значение I_max — A; U, — В; F — Гц; L₁ — Гн.

Если выполняется неравенство I_max < 0,2 I_1max, (4.3>1.1) полагаем, что форма тока первичной обмотки трансформатора близка к прямоугольной. В противном случае желательно применить магнито­провод с иными параметрами. Но если неравенство не выполнено, продолжа­ют расчет дальше, допуская повышен­ную амплитуду треугольной составляю­щей тока, из-за которой придется вы­брать коммутирующие транзисторы с более высоким максимально допусти­мым током коллектора или стока.

Ориентировочно максимальное значение амплитуды тока первичной

обмотки = I_1max + I_max. Более точный расчет выполняют в цикле, перебирая значения напряжения питания в интер­вале его изменения с малым шагом (например, 1 В) и вычисляя соответст­вующую сумму токов.

=1,148+16.3=17.448 А

1.5.6 Выбор провода первичной обмотки

Диаметр провода первичной обмотки [1]

, ^(1.5.6)

мм,

где значение —A; d₁ — мм; J—А / мм².

1.6 РАСЧЕТ ВТОРИЧНОЙ ОБМОТКИ

1.6.1 Число витков вторичной обмотки

W₂ = W₁ U_Н/ U₁ , ^(1.6.1)

W₂=1·197/97,8 ≈2 витка

1.6.2 Диаметр провода вторичной обмотки

, (1.6.2)

мм.

^{Результаты расчета заносим в таблицу 2.}

^{Таблица 2 – Результаты расчета}

Рн, Вт	Рисп, Вт	Ргаб, Вт	U1, B	η, %	IΣmaxA	I1maxA	Imax A	W1	W2	L1,мГн	d1,мм	d2,мм	S0,мм2	Sc, мм2	lср.л,мм
119,6	89,8	73050,53	97,8	0.98	17,448	1.148	16,3	1	2	0.01	2,54	1,61	907,46	332	72,22