2.Выбор и расчёт схемы

2.1 Определяем максимальную выходную мощность преобразователя:

Р₀=U₀*I_0MAX

Р₀=27*10,0=270 Bт

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

U_C=U_Ф=127 В ,

U_ВХМАХ= *U_С*(1+а_МАХ+к_А/2) ,

U_ВХМАХ= *127*(1+0,1+0,05/2)=202,05 В ,

U_ВХМIN= *U_С*(1-а_МIХ-к_А/2) ,

U_ВХМIN= *127*(1-0,15-0,05/2)=148,17 B ,

U_ВХ= *U_С*(1-к_А/2) ,

U_ВХ= *127*(1-0.05/2)=175,11 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 270≈2,43

Lg175,11≈2,24

Согласно графика рис.2 выбираем схему преобразователя рис.3

Рис.2 График областей предпочтительного применения различных типов преобразователей.

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

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*175,11=8,75 B;

∆U₂=0,05*U₀ ;

∆U₂=0,05*27=1,35 B;

U_1m= U_ВХ- U_КЭНАС-∆U₁ ;

U_1m=175.11-1-8,75=165.36B ;

U_2m= ;

U_2m= =41.38 В .

2.5 Определяем коэффициент трансформации:

n₂₁= U_2m/ U_1m ;

n₂₁=41.38/165.36=0,251 .

2.6 Определяем значение γ_МIN:

γ_МIN= U₀/( n₂₁* U_ВХМАХ) ;

γ_МIN=27/(0,251*202,05)=0.532 ;

Так как γ_МIN=0,532>0,15 , устройство реализуемо.

2.7 Определяем критическую индуктивность:

L=U₀(1- γ_МIN)/(2*fn*I_0MIN) ;

L=27(1- 0.532)/(2*40000*2)=0.000078 Гн .

2.8 Определяем значение γ:

γ= U₀/( n₂₁* U_ВХ) ;

γ=27/(0,251*175,11)=0.614.

Таблица. 2 Результаты расчётов

γ	γМIN	γМАХ	n21	U1m, В	U2m, В	Lкр, Гн
0,614	0,532	0,7	0,251	164.36	41.38	0,000078

3.Выбор и расчет трансформатора

3.1Определение действующих значений I₁ и I₂ :

I₁= n₂₁*I_0MAX ;

I₁=0,251*10* = 2.10А ;

I₂= I_0MAX ;

I₂= 10* =8.36 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=8.36*41.38*0,7*(1+0,6)/(2*0,6)=322.87 Вт;

Гц/Вт;

Выбираем плотность тока j=5.4*10⁶ А/м²

S_CT*S_OK = ;

S_CT*S_OK= = 6.3см⁴

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*164.36/(3,2*10^-4*0,1*40000)=90 витков ;

W2=W1* n₂₁ ;

W2=90*0,251 =23 витков.

3.5Определяем поперечное сечение жил провода q₁ и q₂:

q₁=I₁/j ;

q₁=2.10/5.4*10⁶=0,38*10^-6 м² = 0,38мм²;

q₂=I₂/j ;

q₂=8.36/5.4*10⁶= 1.54*10^-6 м² = 1,54 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 0,62 мм;

Диаметр с изоляцией d1=0,69 мм;

Пороговое сопротивление Rп=0,0571 Ом*м.

Для сечения жил провода q₂ выбираем провод ПЭЛШО 1,0568:

Диаметр по меди 1,40 мм;

Диаметр с изоляцией d2=1,56 мм;

Пороговое сопротивление Rп=0,0113 Ом*м.

Пересчитываем q₁ и q₂ с учетом изоляции:

q₁= ;

q₁= =0,54 мм² ;

q₂= ;

q₂= =1,91 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 ;

(0,37*90+1,91*23)/4,17*10²≤0,35 ;

0,18≤0,35.

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