2.Выбор и расчёт схемы

2.1 Определяем максимальную выходную мощность преобразователя:

Р₀=U₀*I_0MAX

Р₀=12*10=120 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)= 235.764B ,

U_ВХ= *U_С*(1-к_А/2) ,

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

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 120≈2,08

Lg262,708≈2.419

Согласно графика рис.2 выбираем схему преобразователя рис.5

Рис.2 График областей предпочтительного применения различных типов преобразователей.

Рис.5 Схема однотактного обратноходового преобразователя с пониженным напряжением на транзисторах.

2.4 Определяем U_1m и U_2m при этом задаёмся следующими значениями:

Напряжение коллектор-эммитер в режиме насыщения U_КЭНАС=2 B;

Максимальная длительность открытого состояния транзистора γ_МАХ=0,5;

Напряжение на диодах в открытом состоянии U_ПРVD=0,7 B

Находим напряжение на активном сопротивлении первичной и вторичной обмоток трансформатора:

∆U₁=0,05*U_ВХ ;

∆U₁=0,05*262.708=13.139B;

∆U₂=0,05*U₀ ;

∆U₂=0,05*12=0,6 B;

U_1m= U_ВХМIN- U_КЭНАС-∆U₁ ;

U_1m=235,764-2-13,139=220.625B ;

U_2m= ;

U_2m= =13,3 В .

2.5 Определяем коэффициент трансформации:

n₂₁= U_2m/ U_1m ;

n₂₁=13,3/220,625=0.06.

2.6 Определяем значение γ_МIN:

γ_МIN= U₀/( n₂₁* U_ВХМАХ+ U₀) ;

γ_МIN=12/(0,06*330,069+12)=0,2 ;

Так как γ_МIN=0,2>0,15 , устройство реализуемо.

2.7 Определяем критическую индуктивность:

L_W1=L_W1КР ;

L_W1КР=U_ВХ* γ_МАХ²/(2*fn* n₂₁*I_0MIN) ;

L_W1КР=262,708*0,5²/(2*60000*0,06*3)= 0.03Гн .

2.8 Определяем значение γ:

γ= U₀/( n₂₁* U_ВХ+ U₀) ;

γ=12/(0,06*262,708+12)= 0.43.

Таблица. 2 Результаты расчётов

γ	γМIN	γМАХ	n21	U1m, В	U2m, В	LW1, Гн
0,43	0,2	0,5	0,06	220,625	13,3	0,03

3.Выбор и расчет трансформатора

3.1Определение действующих значений I₁ и I₂ :

I₁= n₂₁*I_0MAX ;

I₁=0,06*10* = 0.6 А ;

I₂= I_0MAX ;

I₂= 10* =8,9 А .

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

Задаёмся значениями:

Коэффициент заполнения медью окна магнитопровода К_ОК=0,35

Приращение магнитной индукции ∆В=0,15 Тл ;

Коэффициент полезного действия η=0,6

Определяем габаритную мощность трансформатора:

Р_Г= I₂* U_2m* γ_МАХ(1+ η)/(2* η) ;

Р_Г=8,9*13,3*0,5*(1+0,6)/(2*0,6)= 78,8Вт;

Гц/Вт;

Выбираем плотность тока j=5,7*10⁶ А/м²

S_CT*S_OK = ;

S_CT*S_OK= =0.2*10^-6 м⁴ = 20 см⁴

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 Ш20х28;

S_CT *S_OK=29,6 см⁴ ;

S_CT=5,7 см² ;

Размеры L=65 мм, I₀=20 мм, I=44 мм, B=28мм, H=32 мм, h=22мм, L_CP=144мм;

Марка феррита 2000НМ1;

Рис.4 Броневой ферритовый магнитопровод.

3.4Определяем число витков W1 и W2:

W1= γ_МАХ* U_1m/( S_CT*∆B*fn) ;

W1=0.5*220,625/(3,2*10^-4*0,15*60000)= 39 витков ;

W2=W1* n₂₁ ;

W2=39*0,06 =3 витков.

3.5Определяем поперечное сечение жил провода q₁ и q₂:

q₁=I₁/j ;

q₁=0,6/5,7*10⁶=0.1*10^-6 м² = 0,1 мм²;

q₂=I₂/j ;

q₂=8,9/5,7*10⁶=1,56 *10^-6 м² = 1,56 мм² ;

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

Для сечения жил провода q₁ выбираем провод ПЭТВ 0,38: 0,1134 (мм²):

Диаметр по меди 0,38 мм;

Диаметр с изоляцией d1=0,44мм;

Пороговое сопротивление Rп=0,152 Ом*м.

Для сечения жил провода q₂ выбираем провод ПЭЛШО 1,45: 1,6513 (мм²):

Диаметр по меди 1,45 мм;

Диаметр с изоляцией d2= 1,61 мм;

Пороговое сопротивление Rп=0,0106 Ом*м.

Пересчитываем q₁ и q₂ с учетом изоляции:

q₁= ;

q₁= = 0.15 мм² ;

q₂= ;

q₂= = 2,03 мм² ;

Рассчитываем S_OK:

S_OK= S_CT*S_OK/ S_CT;

S_OK=29,6 /5,7=5,2 см² = 5,2*10² мм².

3.6 Проверяем условие размещения обмотки в окне магнитопровода:

(q₁*W1+ q₂*W2)/ S_OK≤K_OK ;

(0,15*39+2,03*3)/5,2*10²≤0,35 ;

0.02≤0,35.

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

3.7Расчет суммарной величины немагнитного зазора Iз:

∆Iз=W1²*µo* S_CT/L_W1 ;

∆Iз=39²*4*3,14*10^-7*3,2*10^-4/0,03=2,03*10^-4 м.

µo=4*π*10^-7 Гн/м.