Расчет трансформатора [5]
Определим расчетную мощностью трансформатора, Sт :
Sт =(2U1N I1N + U2N I2N) / 2 = (2•8,8 1•17,86 + 220,88•1)/2 = 267,78 Вт.
Принимаем для расчета трансформатора мощность равную 300Вт. Исходные данные, необходимые для расчета трансформатора.
Расчетная мощность трансформатора, Sт =300 Вт;
Напряжение первичной обмотки, U1N = 8,81 В;
Ток первичной обмотки, I1N = 17,86 А;
Напряжение вторичной обмотки, U2N = 220,88 В;
Ток вторичной обмотки, I2N = 1,0 А;
Частота, fр = 50 Гц.
Определим требуемую площадь сечения сердечника магнитопровода трансформатора, Sc.
(17)
Коэффициент С для однофазных трансформаторов стержневого типа с круглыми катушками может быть принят равным 0,5 а для однофазных трансформаторов броневого типа С=0,7. Принимаем остальные параметры равными:
α =2÷4; α=2,5; f=50 Гц;
В – рабочее значение индукции, В=1,1 Тл ;
j- плотность тока в обмотках трансформатора, j=2,5 А/мм2;
Выбираем сердечник ленточного типа ШЛ 32х50 [5], параметры которого:
активная площадь сечения магнитопровода, Sc=14,2см2, а площадь окна, Sок.=25,6см2.
Определим число витков первичной обмотки, W1:
W1 = U1/(4BScf)=8,81•104/(4•1,1•14,2 •50)=28,2 витков. (18)
Принимаем W1=29 витков.
Число витков вторичной обмотки, W2:
W2 = W1/kтр = 29/0,0397= 730 витков.
Уточним величину коэффициента трансформации:
kтр = W1/W2 = 29/730 = 0,0397.
Сечение провода первичной обмотки, q1:
q1 = I1N/j =17,86/2,5 = 7,14 мм2.
Сечение провода вторичной обмотки, q2:
q2 = I2N/ j = 1/2,5 = 0,4 мм2.
Провода для обмоток выбираем по справочным данным, приведенным в [5].
Для вторичной обмотки берем провод марки ПЭЛ, сечением 0,43 мм2.
Для первичной обмотки берем провод прямоугольного сечения марки ПБД сечением 7,14 мм2.
Определим коэффициент заполнения окна трансформатора kзап. Учтем при этом, что трансформатор содержит две первичные полуобмотки.
kзап=(2q1W1+q2W2)/Sок=(2•7,14•29+0,43•730)/2560=0,284.
Коэффициент заполнения окна трансформатора не должен превышать 0,3. Рассчитанный трансформатор удовлетворяет этому требованию.
Определим загрузку транзисторов по току и напряжению. Из схемы инвертора видно, что к закрытому транзистору прикладывается двойное напряжение источника питания. С учетом двойного запаса по напряжения необходимо выбирать транзистор на напряжение не менее 50В (2•2•12=48В). При активном характере нагрузки ток, протекающий по первичной обмотки трансформатора, имеет прямоугольную форму. Амплитудное значение этого тока равно: I1m=Iк m=I2m/kтр. (19)
В задании указано действующее значение тока нагрузки I2N=1A. При прямоугольной форме кривой тока нагрузки (γ=1) амплитудное значение тока равно действующему значению. Следовательно, I1m=Iк m=I2m/kтр=1/0,0397=25,2А. С учетом необходимого двойного запаса по току и напряжению необходимо выбрать транзистор на номинальный ток не менее 50А и на напряжение не менее 50 В. Из табл. 8, приведенной в конце учебного пособия, выбираем полевой транзистор типа BUZ102S4, параметры которого: номинальный ток стока, IcN=52A; номинальное напряжение сток-исток, Uc-и N=54В; cопротивление прямого канала открытого транзистора, Rнас=16•10-3Ом. Обратим внимание, что прямое падение напряжения на одном открытом транзисторе составит ΔUкэ нас=Iк mRс-и=25,2•16•10-3=0,4 В. Ранее в первом приближении было принято падение напряжения на транзисторе равное 1,0 В. Выбранные транзисторы обеспечивают несколько меньшее падение напряжения, что вполне приемлемо. Гармонический состав выходного напряжения при широтном регулировании следует определить по формулам (2) и (3) и графикам, приведенным на рис. 8. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ 1. Поясните принцип работы однофазного полумостового инвертора напряжения. 2. Укажите достоинства и недостатки однофазного инвертора напряжения с выводом нулевой точки первичной обмотки трансформатора. 3. Укажите наиболее предпочтительную область применения полумостовой схемы инвертора напряжения. 4. Как рассчитать загрузку транзисторов по току и напряжению? 5. Как определить исходные данные, необходимые для расчета выходного трансформатора? 6. Перечислите основные этапы методики расчета выходного трансформатора.