3. Выбор и расчет трансформатора

0. Определение действующих значений I₁ и I₂ :

I₁= n₂₁*I_0MAX ;

I₁=0,041*10* =0,41 А ;

I₂= I_0MAX ;

I₂= 10* =7,88 А .

0. Определяем 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=5,8*7,88*0,5*(1+,06)/(2*0,6)=30,47 Вт;

Гц/Вт ;

Выбираем плотность тока j=6*10⁶ А/м² ;

S_CT*S_OK = ;

S_CT*S_OK= =0,04*10^-6 м⁴ = 4 см⁴ .

0. По значению S_CT*S_OK выбираем тип магнитопровода и уточняем его параметры:

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

Тип магнитопровода Ш12х15 ;

S_CT *S_OK=4,86 см⁴ ;

S_CT=1,8 см⁴ ;

Размеры L=42 мм, I₀=12 мм, I=30 мм, B=15 мм, H=21 мм, h=15 мм, L_CP=84 мм;

Марка феррита 3000НМС;

Масса магнитопровода М_Ф=46х2 г.

Рис4 Броневой ферритовый магнитопровод

0. Определяем число витков W1 и W2:

W1= γ_МАХ* U_1m/( S_CT*∆B*fn) ;

W1=0.5*141.714/(1,8*10^-4*0,1*40000)=98 витков ;

W2=W1* n₂₁ ;

W2=98.4*0,041=4 витка.

0. Определяем поперечное сечение жил провода q₁ и q₂:

q₁=I₁/j ;

q₁=0,41/6*10⁶=0,07*10^-6 м² = 0,07 мм²;

q₂=I₂/j ;

q₂=7,88/6*10⁶=1,31*10^-6 м² = 1,31 мм² ;

По рассчитанным значениям выбираем тип провода ПЭЛШО (провод медный, изолированный эмалью и одним слоем натурального шелка)

Для сечения жил провода q₁ выбираем провод ПЭЛШО 0,07548 :

Диаметр по меди 0,31 мм;

Диаметр с изоляцией d1=0,43 мм;

Пороговое сопротивление Rп=0,239 Ом*м.

Для сечения жил провода q₂ выбираем провод ПЭЛШО 1,3270 :

Диаметр по меди 1,3 мм;

Диаметр с изоляцией d2=1,46 мм;

Пороговое сопротивление Rп=0,0132 Ом*м.

Пересчитываем q₁ и q₂ с учетом изоляции:

q₁= ;

q₁= =0,145 мм² ;

q₂= ;

q₂= =1,67 мм² ;

Рассчитываем S_OK:

S_OK= S_CT*S_OK/ S_CT;

S_OK=4,86/1,8=2,7 см² = 2,7*10² мм².

0. Проверяем условие размещения обмотки в окне магнитопровода:

(q₁*W1+ q₂*W2)/ S_OK≤K_OK ;

(0,145*98+1,67*4)/2,7≤0,25 ;

0,08≤0,25.

Так как условие соблюдается то обмотка разместится в окне магнитопровода.

0. Расчет суммарной величины немагнитного зазора Iз:

∆ Iз=W1*µo* S_CT/L_W1 ;

∆Iз=98²*4*3,14*10^-7*1.8*10^-4/0,0066=3,3*10^-4 м².

µo=4*π*10^-7 Гн/м.

3. Порядок расчета элементов силовой части преобразователя

0. Исходя из значения U_{вых m} , определяем значение выходной емкости Сн:

Сн= γ_МАХ* I_0MAX/(2* U_{вых m}*fn);

Сн=0,5*10/(2*0,05*40000)=0,00125 Ф = 1250 мкФ.

Согласно значения Сн выбираем конденсатор К50-29 U_НОМ=29 , Сн=2200 мкФ, U_f50=12%.

Определяем амплитуду переменной составляющей напряжения U_f :

U_f= U_f50*K;

U_f=0,12*0,015=0,0018 B

где К=0,015 определяется из рис5

Рис5 Зависимость коэффициента снижения амплитуды от частоты

0. Определяем максимальное значение тока коллектора I_KMAX транзистора VT1 и VT2:

∆I_L=U₀(1- γ_МIN)/(fn* n₂₁²*L_W1);

∆I_L=5*(1-0,379)/(40000*0,041²*0,0066)=6,99 A ;

I_K1MAX= n₂₁*(I_0MAX/(1- γ_МАХ)+∆I_L/2)/η ;

I_K1MAX =(0,041*(10/(1-0,5)+6,99/2)/0,6=1,6 А.

0. Определяем максимальное значение напряжения на закрытом транзисторе U_КЭМАХ:

U_КЭ1МАХ=U_ВХМАХ+U₀/ n₂₁;

U_КЭ1МАХ=200,025+5/0,041=321,98 В.

0. По рассчитанным значениям I_K1MAX и U_КЭ1МАХ выбираем тип биполярных транзисторов:

Необходимо чтобы:

I_KMAX≥ I_K1MAX;

U_КЭМАХ≥ 1,2*U_КЭ1МАХ.

Выбираем биполярный транзистор 2T887Б:

Таблица 3 Биполярные транзисторы

Тип транзистора	Тип проводимости	IK (IKMAX) А	UКЭ(UКЭНАС) В	РКМАХ, Вт	h21	ti, мкС
2T887Б	p-n-p	2(5)	600(1,4)	75	20..120	(0,7..5)P

Задаёмся следующими значениями:

Напряжение база-эммитер U_БЭНАС=0,8 В

Коэффициент насыщения К_НАС=1,2

t_CП=0,05/fn;

t_CП=0,05/40000=1.25*10^-6 c

t_ВЫКЛ=t_РАСП+t_CП;

t_ВЫКЛ=1*10^-6+1,25*10^-6=2,25*10^-6 c .

t_ВКЛ=1,25*10^-6 c

0. Определяем значение мощности транзистора Рк:

Рк=I_0МАХ*n₂₁*U_КЭНАС* γ_МАХ+0,5*fn* U_КЭ1MAX(t_ВКЛ+ t_ВЫКЛ)+ γ_МАХ*K_НАС*U_БЭНАС*I_K1MAX/ h₂₁:

Рк=10*0,041*1,4*0,5+0,5*40000*321,98*1,6*(1,25+2,25)* 10^-6+0,5*1,2*0,8*1,6/25=36,38 Вт.

Проверяем условие Р_КМАХ>1,2* Р_К

75>43,66

Условие соблюдается значит выбранный транзистор можно использовать в данной схеме преобразования.

0. Определяем параметры диода VD1:

I_VD1MAX=I_0MAX/(1- γ_МАХ)+∆I_L/2;

I_VD1MAX=10/(1-0,5)+6,99/2=23,495 A;

U_VD1MAX=U₀/ γ_МIN;

U_VD1MAX=5/0,379=13,19 В.

По рассчитанным параметрам выбираем диод VD1:

Таблица4 Параметры диода VD1

Тип диода	UОБР.МАХ, В	IПР.СР.МАХ, А	IПР.УД., А	fПРЕД., кГц
2Д2998Б	15	30	600	200

Находим мощность диода:

Р_VD1=U_ПРVD*I_0MAX/(1- γ_МIN)+fn* U_VD1MAX* I_VD1MAX*0,01/ f_ПРЕД;

Р_VD1=0,7*10/(1-0,379)+40000*13,19*23,495*0,01/200000=11,89 Вт.

0. Определяем коэффициент передачи в контуре регулирования:

К_ОС= ;

К_ОС =