2.Выбор и расчёт схемы

2.1 Определяем максимальную выходную мощность преобразователя:

Р₀=U₀*I_0MAX

Р₀=25*15=375 Bт

2.2 Определяем номинальное входное напряжение минимальное, максимальное и значение входного напряжения преобразователя:

U_C=U_Ф= *110 В=190.526 В ,

U_ВХМАХ= *U_С*(1+а_МАХ+к_А/2) ,

U_ВХМАХ= *190.526*(1+0,2+0,05/2)= 330.069 В ,

U_ВХМIN= *U_С*(1-а_МIХ-к_А/2) ,

U_ВХМIN= *190.526 *(1-0,1-0,05/2)= 235.764 B ,

U_ВХ= *U_С*(1-к_А/2) ,

U_ВХ= *190.526 *(1-0.05/2)= 262.708 B .

2.3 По найденным значениям Р₀ и U_ВХ с помощью графика рис. 2 выбираем схему преобразователя:

Так как шкала логарифмическая, то считаем логарифмы Р₀ и U_ВХ:

Lg 375≈2,57

Lg 262,708≈2.419

Согласно графика рис.2 выбираем схему преобразователя рис.5

Рис.2 График областей предпочтительного применения различных типов преобразователей.

Согласно графика рисунка 2 и с учётом рекомендаций приведённых в методичке, выбираем схему №7.

Рисунок 3 – Схема однотактного прямоходового преобразователя с пониженным напряжением на транзисторах

В этой схеме транзисторы VT1 и VT2 управляются синхронно. Диоды VD_р1 и VD_р2 обеспечивают рекуперацию энергии, запасенной трансформатором Т1 в источник питания. Достоинством схемы рисунка 3 является меньшее напряжение на закрытых транзисторах VT1 и VT2, которое не превышает величины U_вх.

2.4 Оп ределяем U_1m и U_2m при этом задаёмся следующими значениями:

Напряжение коллектор-эммитер в режиме насыщения U_КЭНАС=1 B;

Максимальная длительность открытого состояния транзистора γ_МАХ=0,7;

Напряжение на диодах в открытом состоянии U_ПРVD=0,6 B

Находим напряжение на активном сопротивлении первичной и вторичной обмоток трансформатора:

∆U₁=0,05*U_ВХ ;

∆U₁=0,05*262.708 =13,14 B;

∆U₂=0,05*U₀ ;

∆U₂=0,05*25=1,25 B;

U_1m= U_ВХ- U_КЭНАС-∆U₁ ;

U_1m=262.708 -1-13,14 =248,57 B ;

U_2m= ;

U_2m= =38.38 В .

2.5 Определяем коэффициент трансформации:

n₂₁= U_2m/ U_1m ;

n₂₁=38.38/248,57 =0,154 .

2.6 Определяем значение γ_МIN:

γ_МIN= U₀/( n₂₁* U_ВХМАХ) ;

γ_МIN=25/(0,154*330.069)=0.491 ;

Так как γ_МIN=0,491>0,15 , устройство реализуемо.

2.7 Определяем критическую индуктивность:

L=U₀(1- γ_МIN)/(2*fn*I_0MIN) ;

L=25(1- 0.491)/(2*60000*3)=0.000035 Гн .

2.8 Определяем значение γ:

γ= U₀/( n₂₁* U_ВХ) ;

γ=25/(0,154*262.708)=0.618.

Таблица. 2 Результаты расчётов

γ	γМIN	γМАХ	n21	U1m, В	U2m, В	Lкр, Гн
0,618	0,491	0,7	0,154	248,57	38.38	0,000035

3.Выбор и расчет трансформатора

3.1Определение действующих значений I₁ и I₂ :

I₁= n₂₁*I_0MAX ;

I₁=0,154*15* = 1,93 А ;

I₂= I_0MAX ;

I₂= 15* =12,55 А .

3.2Определяем поперечное сечение стержня на поперечное сечение окна S_CT*S_OK:

Задаёмся значениями:

Коэффициент заполнения медью окна магнитопровода К_ОК=0,25

Приращение магнитной индукции ∆В=0,1 Тл ;

Коэффициент полезного действия η=0,6

Определяем габаритную мощность трансформатора:

Р_Г= I₂* U_2m* γ_МАХ(1+ η)/(2* η) ;

Р_Г=12,55 *38.38*0,7*(1+0,6)/(2*0,6)=449,56 Вт;

Гц/Вт;

Выбираем плотность тока j=5.4*10⁶ А/м²

S_CT*S_OK = ;

S_CT*S_OK= = 8.3см⁴

3.3По значению S_CT*S_OK выбираем типа магнитопровода и уточняем его параметры:

Для данной схемы предпочтительней применять разрезной магнитопровод с броневым ферритовым сердечником.

Тип магнитопровода Ш16х20;

S_CT *S_OK=13,37 см⁴ ;

S_CT=3,2 см² ;

Размеры L=54 мм, I₀=16 мм, I=38 мм, B=20мм, H=27 мм, h=19мм, L_CP=123мм;

Марка феррита 3000НМС 2500НМС2;

Рис.4 Броневой ферритовый магнитопровод.

3.4Определяем число витков W1 и W2:

W1= γ_МАХ* U_1m/( S_CT*∆B*fn) ;

W1=0.7*248,57/(3,2*10^-4*0,1*60000)=90,62 витков ;

Принимаем W1=91

W2=W1* n₂₁ ;

W2=90,62*0,251 =22,74 витков.

Принимаем W2=23

3.5Определяем поперечное сечение жил провода q₁ и q₂:

q₁=I₁/j ;

q₁=1,93/5.4*10⁶=0,34*10^-6 м² = 0,34мм²;

q₂=I₂/j ;

q₂=12,55 /5.4*10⁶= 2,32*10^-6 м² = 2,32 мм² ;

По рассчитанным значениям выбираем тип провода ПЭТВ (провод эмалированный термостойкий с лаковой изоляцией)

Для сечения жил провода q₁ выбираем провод ПЭТВ:

Диаметр по меди 0,67 мм;

Диаметр с изоляцией d1=0,75 мм;

Пороговое сопротивление Rп=0,0488 Ом*м.

Для сечения жил провода q₂ выбираем провод ПСК:

Диаметр по меди 1,74 мм;

Диаметр с изоляцией d2=2,04 мм;

Пороговое сопротивление Rп=0,00737 Ом*м.

Пересчитываем q₁ и q₂ с учетом изоляции:

q₁= ;

q₁= =0,44 мм² ;

q₂= ;

q₂= =3,26 мм² ;

Рассчитываем S_OK:

S_OK= S_CT*S_OK/ S_CT;

S_OK=13,37/3,2=4,17 см² = 4,17*10² мм².

3.6Проверяем условие размещения обмотки в окне магнитопровода:

(q₁*W1+ q₂*W2)/ S_OK≤K_OK ;

(0,44*91+3,26*23)/4,17*10²≤0,35 ;

0,27≤0,35.

Так как условие соблюдается, то обмотка разместится в окне магнитопровода.