Трансформатор питания

Расчет ведем, исходя из допустимого перегрева .

1. Зная величину , выбираем сталь марки Э310 с толщиной лент .

2. Определяем мощность вторичной обмотки (3.1)

; (3.1)

.

По известным величинам и для стержневого трансформатора с двумя катушками определим [1, П12] ориентировочное типоразмер магнитопровода, нужные параметры которого заносим в табл.1.3

Таблица 1.3 - Основные параметры магнитопровода ПЛ 12,5X25-32

3. Находим номинальный ток в первичной обмотке (3.2)

; (3.2)

Значения и определяем по [1, рис.34]: , .

Тогда:

.

4. Принимаем для холоднокатаной стали Э310 [1] .

5. Определяем потери в стали для индукции (3.3)

, (3.3)

где - удельные потери в стали [1, рис.35а], .

.

6. Находим активную составляющую тока холостого хода по формуле (3.4)

; (3.4), .

7. Находим намагничивающую мощность, исходя из удельной реактивной мощности [1, рис.35б] и массы стали по формуле (3.5)

; (3.5)

.

8. Находим реактивную составляющую тока холостого хода по формуле (3.6)

; (3.6)

.

9. Находим по формуле (3.7) ток холостого хода

; (3.7)

.

10. Определяем ток холостого хода (3.8) в% при

; (3.8)

.

11. Определяем ориентировочное падения напряжения , и из [1, табл.15]

;

.

12. Находим число витков , и по формулам (3.9) и (3.10). При последовательном соединении обмоток на стержнях напряжение каждой из катушек будет в два раза меньше

; (3.9)

; (3.10)

витков;

витков;

витков.

13. Находим плотность тока , исходя из величин , и конструкции трансформатора по [1, табл.14] .

Для стержневого трансформатора рекомендуется выбирать плотность тока , исходя из (3.11)

э;

.

14. Определяем ориентировочное значение проводов . Выбираем марку проводов ПЭВ-1. А затем по [1, П14] уточняем их стандартные сечения и выписываем нужные параметры. Полученные данные заносим в табл.1.4

Таблица 1.4 - Результаты выбора провода марки ПЭВ-1

15. Уточняем фактические плотности тока для каждой обмотки по выбранным стандартным сечениям проводов (3.11)

; (3.11)

;

;

.

16. Определяем испытательные напряжение обмоток [1] , т.к .

17. Производим конструктивный расчет обмоток.

а) Выбираем сборную конструкцию каркаса с толщиной стенок и щек 0,5мм; вид намотки - рядами, т.к провод достаточно толстый; выбираем цельные концентрические обмотки.

б) Определяем вид изоляции и ее толщину согласно рекомендациям, изложенных в [1] и [1, рис.32]:

- толщина гильзы с одним слоем бумаги К-12;

-один слой бумаги ЭИП-50;

- два слоя К-12;

-один слой бумаги К-12;

- два слоя К-12;

-один слой бумаги ЭИП-50;

- два слоя К-12 + батистовая лента (0,16мм);

;

;

.

в) Определяем осевую длину обмотки по формуле (3.12)

; (3.12)

.

г) Находим число витков в одном слое (3.13)

, (3.13)

где - коэффициент укладки, учитывающий неплотное прилегание витка к витку и заход междуслоевой изоляции на щеку каркаса. Согласно [1, табл.16] ; ; .

витка;

витка;

витка.

д) Определяем число слоев каждой обмотки по формуле (3.14)

; (3.14)

;

;

.

е) Находим радиальные размеры обмоток для каркасной конструкции и концентрического выполнения обмоток. Если межслоевая изоляция прокладывается через каждый слой, то толщина первичной и вторичных обмоток находится согласно (3.15)

; (3.15)

;

;

.

ж) Находим радиальный размер катушки по формуле (3.16)

, (3.16)

где - коэффициент выпучивания при намотки и после пропитки, определяем согласно [1, табл.1] .

.

з) Определяем расстояние между катушкой и сердечником согласно формуле (3.17)

; (3.17), ,

что допустимо.

18) Определяем потери в меди.

а) Находим средние длины витков по формулам (3.18) - (3.20)

; (3.18)

;

; (3.19)

;

; (3.20)

.

б) Находим массу меди в каждой из обмоток (3.21)

; (3.21)

;

;

.

Находим массу проводов в каждой из обмоток (3.22)

; (3.22)

;

;

Определим суммарную массу проводов в трансформаторе (3.23)

; (3.23)

.

в) Находим потери в каждой из обмоток (3.24), считая, что повод ПЭВ-1 нагревается до температуры

; (3.24)

;

;

.

Находим суммарные потери в меди (3.25)

; (3.25)

.

19) Проверяем тепловой режим.

а) Определяем тепловые сопротивления:

тепловое сопротивление катушки (3.26)

, (3.26), где

;

.

.

тепловое сопротивление границы катушка - среда (3.27)

, (3.27)

где

;

.

тепловое сопротивление границы сердечник - среда (3.28)

(3.28)

где;

;

;

;

;

.

.

тепловое сопротивление гильзы (3.29)

, (3.29)

где ;

;

- зазор между катушкой и сердечником.

.

б) Определяем величину теплового потока катушка - сердечник (3.30)

(3.30)

.

в) Определяем тепловое сопротивление катушки от максимально нагретой области до гильзы по формуле (3.31):

; (3.31)

.

Если тепловое сопротивление меньше нуля, то необходимо найти (3.32)

; (3.32)

.

г) Определяем величину максимального превышения температуры катушки по формуле (3.33) при

; (3.33)

.

д) Определяем, исходя из , максимальную температуру, до которой нагреются обмотки трансформатора (3.34)

; (3.34)

.

Такое превышение температуры допустимо для выбранного нами провода ПЭВ-1.

20) Определяем активное сопротивление каждой из обмотки (3.35)

; (3.35)

;

;

.

В горячем состоянии при температуре активное сопротивление каждой из обмотки определяется согласно (3.36)

, (3.36)

где .

;

;

.

21) Определяем уточненное активное падение напряжения во всех обмотках (3.37)

; (3.37)

;

;

.

22) Т.к. мощность , то влияние реактивного сопротивления по сравнению с активным можно пренебречь.

23) Трансформатор работает на вентильную систему. При этом активная составляющая мощности, потребляемой от сети (3.38)

; (3.38)

.

Определим КПД трансформатора (3.39)

; (3.39)

.

24) При расчете трансформатора, исходя из активной составляющей тока (3.40)

; (3.40),

находим (3.41), ; (3.41)

.

4. Описание конструкции и технологии

ПАСПОРТ

В процессе выполнения данного курсового проекта была разработана конструкция трансформатора питания. Обеспечены минимальные габаритные размеры путем выбора стержневого магнитопровода с максимальной магнитной индукции, а также выбором максимально возможной плотности тока в обмотках. Определены конструкторские и технические параметры трансформатора. Произведен выбор материалов, необходимых для изготовления трансформатора и его составных частей. Выполнены необходимые расчеты по определению электрических и конструктивных параметров трансформатора. Получены определенные навыки расчета параметров и разработки технической конструкторской документации на изготовление элементов электронной аппаратуры.

Рассчитанный трансформатор поддается автоматизации, что позволяет изготавливать трансформатор серийно.

Список литературы

1. Векслер Г.С. Расчет электропитающих устройств. - К.: Техника, 1978г.

2. М.И. Белопольский, Л.Г. Пикалова. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности. - М.: Энергия, 1970г.

3. Малогабаритные трансформаторы и дроссели: Справочник / И.Н. Сидоров, В.В. Мукосеев, А.А. Христинин: Радио и связь, 1985г.

4. Практическое пособие по учебному конструированию РЭА/В.Т. Белинский, В.П. Гондюл, А.Б. Грозин и др. - К.: Вища школа, 1992г.

5. В.А. Волгов Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Энергия, 1977.