4. Выбор и расчёт трансформатора

Трансформатор является одним из основных элементов преобразователя, во многом определяющим его энергетические и массо-объёмные показатели. Принципиально трансформаторы преобразователей могут быть выполнены на любом магнитопроводе. Для трансформатора схемы №6 преобразователя используются как разрезные, так и замкнутые магнитопроводы.

4.1. Определяем действующее значение токов первичной I₁ и вторичной I₂ обмоток трансформатора:

I₁= n₂₁ I_0max

I₁=0,1816

I₂= I_0max

I₂=16

4.2. Определяем произведение поперечного сечения стержня на поперечное сечение окна S_стS_ок:

При этом задаёмся:

• коэффициентом заполнения медью окна магнитопровода k=0,35;

• приращением магнитной индукции В на частоте преобразования (для наиболее часто применяемых материалов М2000НМ-1 и 2500НМС-1) - В=0,2 (Тл);

•  - коэффициент полезного действия преобразователя =0,8;

• плотность тока i в обмотках трансформатора i=510⁶ (А/м²)

Габаритная мощность трансформатора:

Р_Г=U_2mI₂_max(1+)/(2)

Р_Г=25,48160,5(1+0,8)/(20,8)=229,32 (Вт)

f_п/P_Г=40000/229,32=174,43 (Гц/Вт)

Отсюда следует, что плотность тока i=510⁶ (А/м²)

S_стS_ок=2U_1m_maxI₁/k_okjf_пВ

S_стS_ок=2138,670,52,88/0,35510⁶4010³0,2=0,02810^-6 м⁴=2,8 см⁴

4.3. По известному произведению S_стS_ок выбираем тип магнитопровода и уточняем его параметры:

Для данной схемы применяем разрезной магнитопровод, наибольшее применение нашли броневые, ферритовые магнитопроводы.

Тип магнитопровода и его параметры по таблице:

Тип магнитопровода Ш12х15 I=30 H=21

L=42 B=15 h=15 I₀=12

S_стS_ок=4,86см⁴=4,8610^-8 м⁴

Марка феррита 3000НМС - S_ст=1,8 см²=1,810^-4м² L_ср=97 мм

Марка магнитопровода М_ф=462Г

Рисунок 4. Тип магнитопровода.

4.4. Определяем число витков первичной w1 и вторичной w2 обмоток трансформатора:

W₁=_maxU_1m/S_стBf_п

W₁=0,5138,67/1,810^-40,24010³=48,15

Принимаем W₁=49 витков

W₂=W₁n₂₁

W₂=48,150,18=8,66

Принимаем W₂=9 витков

4.5. Определяем поперечное сечение провода первичной q₁ и вторичной q₂ обмоток трансформатора.

По приложениям в методичке выбираем стандартный провод, имеющий ближайшее большее значение поперечного сечения. Производим пересчёт поперечного сечения провода с учётом изоляции (q₁^; q₂^).

Обмоточные провода обозначаются следующим образом: сначала буквами указываются марка провода, определяющая тип изоляции (материал, толщину, термостойкость, пробивное напряжение), а далее цифрами указывается диаметр провода без изоляции в миллиметрах (чистый диаметр проводника).

Выбор проводника:

q₁=I₁/j

q₁=2,88/510⁶=0,57 10^-6 (м²)

Так как ток I₁=2,883 (A), то выбираем провод ПЭТВ – провод медный, с эмалевой изоляцией.

q₂=I₂/j

q₂=16/510⁶=3,210^-6 (м²)

Так как ток I₂=165 (A), то выбираем провод ПСК – провод медный, изолированный эмалью и одним слоем из натурального шёлка.

Выбираем поперечное сечение без учёта изоляции:

q₁=0,5710^-610⁶=0,57 (мм²)

q₂=3,210^-610⁶=3,2 (мм²)

Выбираем провод площадью поперечного сечения

а) ПЭТВ 0,86: 0,5709 (мм²) – диаметр меди равен 0,86 (мм)

диаметр с изоляцией равен 0,95(мм)

R_пог=0,0297 Омм

б) ПСК 2,02: 3,205 (мм²) – диаметр меди равен 2,02 (мм)

диаметр с изоляцией равен 2,32(мм)

R_пог=0,0106 Омм

Пересчитываем q₁ и q₂ с учётом изоляции:

q₁=d²/4=3,140,95²/4=0,708(мм²)

q₂=d²/4=3,142,32²/4=4,23(мм²)

4.6. По известным значениям q₁, q₂, W₁, W₂, S_ок необходимо проверить условие размещения обмотки в окне магнитопровода:

(q₁W₁+q₂W₂)/ S_окk_ok

(0,70849+4,239)/2,710²0,35

0,270,35

S_ок=4,86/1,8=2,7 см²=2,710² мм²

Так как условие соблюдается, обмотка разместится в окне магнитопровода.