Расчет трансформатора двухтактных преобразовательных устройств (стр. 3 из 3)
 |
 |
Рис. 2.8.
сердечника обмоткой для сердечника К12´5´5.5.
2.3.5. По полученным графикам определим величину мин, как абсциссу точки пересечения Рт.макс. и Рт.опт. Получили для типоразмера:
К12´8´3: мин =0.6.
К12´5´5.5: мин =0.4.
Для сердечника 2К10´6´3 значение мин очень велико, поэтому не принимали его во внимание. Из других двух типоразмеров выгоднее использовать К12´8´3, т.к. у него более высокий коэффициент заполнения окна обмоткой.
2.4. С использованием данных таблицы 2.2 построили зависимости Vт(lо) и Мт(lо) (рис.2.9, 2.10.). Из рисунка видно, что меньшим объемом и массой обладает сердечник К12´5´5.5. Следовательно, при заданных условиях использование этого сердечника является наиболее выгодным.
2.5 Для выбранного сердечника рассчитали величины B,
DBопт=-72000/497143+[(72000/497143)2+ +1,597/(2×497143×0,000188)]0.5=1,332
Т.к. DBопт > 2Bm поэтому за DB берется 2Bm.
B=0,780Тл,
d=0.5× ((2+1) ×70+2×0.74)/3,271× (60000×0,78)2-70 (1+0.5×2),
Вычислили значения плотностей тока для первичной и вторичной обмоток по формулам:
j1= d×2×DВ×f×S/q×lw , j2=d×2×DВ×f×S/((1+d)×q×lw.
где q- удельное электрическое сопротивление материала провода обмотки, равное 2.477*10-5 Ом×мм;
lw - средняя длинна витка обмотки, м:
S - сечение магнитопровода, м2:
S=0.5×hc(Dc-dc).
Получим:
lw=2×12+(5,52+0,4×52)0,5 - 5× (1-0,4) 0,5 = 26,4;
S=0.5×12(5,5-5)=3 см.
j1=1,71 А/мм2,
j2=1,73 А/мм2.
Зависимость объема трансформатора от коэффициента заполнения окна обмоткой.
 |
Рис. 2.9.
 |
Зависимость массы трансформатора от коэффициента заполнения окна обмоткой.
3. Конструктивный расчет
3.1 Определим конструктивные данные первичной обмотки
3.1.1 Найдем число витков:
W1=E/(2(1+d)×DB×f×S)
W1=6/(2(1+0,0082) ×0,78×60000×3×10-6)=22
Сечение провода в первом приближении:
q1,1=Рвых /(hт×Е×j1)
q1,1=70 /(0,9×6×1,71)=0,076 (мм2).
3.1.2. По вычисленному значению q1,1
найдем по таблице П3[1] диаметр голого провода (без изоляции) dпр и с изоляцией dиз,, и по ним рассчитаем коэффициент заполнения. При рядовой намотке
lп1,1=Ку×(p/4)×(dпр/dиз)2=0,47
lп1,1=Ку×(p/4)×(dпр/dиз)2=0,47
3.1.3. По известным значениям найдем площадь окна сердечника, занятую первичной обмоткой
S1,1=m1×W1×q1,1/lп1,1=7,12 (мм2),
коэффициент заполнения окна сердечника обмоткой
lо1,1=4S1,1/p×dcu2
где dcu - внутренний диаметр изолированного кольцевого сердечника.
После изоляции размеры сердечника:
dcu=dc-2×Dв
Dcu=Dc+2×Dн
hcu=hc+Dв+Dн
где Dв и Dн - толщины изоляции по внутреннему и наружному диаметрам кольцевого сердечника, мм (приняты равными 0,1мм).
Поэтому
lо1,1=0.39.
3.1.4 Найдем среднюю длину витка первичной обмотки:
lw1,1=2×hcu+ÖDcu2+lo1,1×dcu2-dcuÖ1-lo1,1 =28 (мм).
3.1.5 Определим во втором приближении сечение провода первичной обмотки:
q1,2=rt×W1× lw1,1(1+d)2× ((1+d)Pвых+Pc)/(d×E2) =0,193 (мм2).
3.1.6 Точность наших вычислений определяется следующим образом:
2(q1,2- q1,1)/( q1,2+ q1,1)=0.06
Эта величина достаточно мала, чтобы остановить расчет на значении
q1=0.076 мм2.
3.1.7 Определим размеры эквивалентного тороидального сердечника после намотки на него первичной обмотки:
внешний диаметр:
D1=ÖDcu2+lo1,1×dcu2 =6,44 (мм).
внутренний диаметр:
d1=dcuÖ1-lo1,1 =3,75 (мм).
высота:
h1=hcu+0.5(dcu(1-Ö1-lo1,1)+ ÖDcu2+lo1,1×dcu2-Dcu)=13,1 (мм).
3.2 Определим конструктивные данные вторичной обмотки.
3.2.1 Найдем число витков:
W2=U2× (1+d)/2DB×S×f = 862,
сечение провода в первом приближении:
q2,1=P2/U2×j2=0.0017 (мм2).
3.2.2. По величине q1,2 и таб.П3 определим диаметры провода dпр (активное сечение) и dиз, а по ним величину коэффициента lп2,1 по аналогично п.3.1.2.
lп2,1=0.245.
3.2.3 В первом приближении найдем площадь занятую вторичной обмоткой:
S2,1=m2×W2×q2,1/lп2,1=5,98 (мм2),
коэффициент:
l02,1=4S2,1/p×d12=0,54.
среднюю длину витка вторичной обмотки:
lw2,1=2×h1+ÖD12+lo2,1×d12-d1Ö1-lo2,1=30,6 (мм).
и во втором приближении сечение провода вторичной обмотки:
q2,2=rt×W1×lw2,1×P2/d×U22 =0,002 (мм2).
3.2.4. Делаем проверку:
(q2,2- q2,1)/(q2,2+ q2,1)=0.081.
т.е. результат получен с достаточно высокой точностью.
3.2.5 Определим размеры эквивалентного тороидального сердечника, образовавшегося после намотки на него обмоток первичной и вторичной:
внешний диаметр:
D2=ÖD12+lo2,1×d12=7,00 (мм);
внутренний диаметр:
d2= d1Ö1-lo2,1 =2,54 (мм);
высота:
h2=h1+0.5(d1(1-Ö1-lo2,1)+ ÖD12+lo2,1×d12-D1)=14 (мм).
Вывод
В результате выполнения работы рассчитали трансформатор двухтактного преобразовательного устройства. Расчет вели по методу описанному в методичке [1]. На основании первых расчетов был выбран материал сердечника, удовлетворяющий условиям расчета и предельно-допустимым эксплутационным значениям. При выборе сердечника учитывали максимально-допустимую температуру окружающей среды. Так как в задании не сказано на какой нагрузке будет работать трансформатор, необходимо было брать тот сердечник, который проходил по температурным параметрам с запасом.
Произвели выбор типоразмера, на котором будет изготавливаться трансформатор, который должен отвечать следующим требованиям:
а) должен иметь минимальную массу и объем,
б) в нем должно быть как можно меньше активных потерь, иначе будет происходить нагрев трансформатора.
Исходя из этих условий выбрали типоразмер К12´5´5.5 объёмом V=0.8 см3 и массой М=4.1 г.
Произведя конструктивный расчет рассчитали число витков в первичной и вторичной обмотках, а также оптимальный коэффициент заполнения окна сердечника. Выполненные проверки подтверждают правильность сделанного расчета.
Литература
1. Методические указания к выполнению курсового проекта “Расчет трансформатора двухтактных преобразовательных устройств”. СлукинА.М.,1994г.
2. Ферриты и магнитодиелектрики: Справочник Общ. ред. Н.Д. Горбунов, Г.А.Матвеев. М.: Сов. радио, 1972. 239с.
3. Бальян Р.Х. Трансформаторы для радио электроники. – М.: Сов. радио, 1971. 720с.