Министерство образования и науки Украины

Национальная академия природоохранного и курортного строительства

Факультет водных ресурсов и энергетики

расчётно-графическая работа

на тему:

«Расчет импульсного стабилизатора напряжения (исн)»

Студента группы ЭТ-301

Лесика Владислава

Преподаватель:

Воскресенская С.Н.

Симферополь 2013

Исходные данные

№ вар	Uвх, В	Квх1, %	Квх2, %	Uн, В	Iн, А	Iнmin, А	Uн~, мВ	f, кГц
18	24	0,97	1,03	48	20	9,88	40	4,2

Схема однотактная

Марка феррита М3000 НМ1-А

Число параллельных проводов в первичной и вторичной обмотках трансформатора:

NN1=3

NN2=2

Первый этап расчета.

Определим исходные данные для расчета трансформатора.

1. Мощность нагрузки ИСН

Вт

где U_н – напряжение на нагрузке, В;

I_н – ток в нагрузке, А.

2. Минимальное амплитудное значение напряжения на первичной обмотке трансформатора

В

где В;

- напряжение коллектор-эмиттер силового транзистора в режиме насыщения, на этом этапе принимаем его равным 0,7 В.

3. Минимальное амплитудное значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора

В

где - падение напряжения на дросселе L_ф;

- падение напряжения на выпрямительных диодах; на этом этапе принимается равное 0,7В.

4. Коэффициент трансформации

5. Максимальное амплитудное напряжение на вторичной обмотке трансформатора

В

где =1,03*24-0,7=24,02 В

- максимальное амплитудное напряжение на первичной обмотке трансформатора

6. Минимальное значение коэффициента заполнения импульсов напряжения на трансформаторе

7. Эффективные значения напряжений на первичной и вторичной обмотках трансформатора:

В;

В

8. Эффективные значения токов во вторичной и первичной обмотках трансформатора

А

А

9. габаритная мощность трансформатора

,

Вт,

где k_у – коэффициент потерь на питание схемы (УУ) с учетом ее потребления Р_{потр.у.у.}. Примем k_y=0,02,

добавочная мощность трансформатора:

Вт

10. Рассчитаем параметр характеризующий электромагнитную мощность трансформатора – S_ст.*S_ок. (в см⁴). Это произведение активного поперечного сечения магнитопровода трансформатора S_ст на площадь окна сердечника S_о , заполняемого обмотками трансформатора:

,

см⁴

где - диапазон изменения магнитной индукции в сердечнике трансформатора за время рабочего импульса t и t_л ;

f – частота работы ИСН.

при марке феррита М3000 НМ1-А

(схема однотактная)

Плотность тока в обмотках трансформатора j выбирается в зависимости от выходной мощности ИСН.

j(Рн)=2 А/мм²

Коэффициент полезного действия трансформатора на этом этапе примем:

- для 50 Р_н>11Вт

Коэффициент k_с, учитывающий эффективное заполнение площади поперечного сечения магнитопровода ферридиагнетиком, для феррита равен 1.

Значение коэффициента k_м, учитывающего степень заполнения окна сердечника медью обмоток, на этом этапе принимаем:

k_м=0,15 – при Рн>15 Вт

11. Расчет электрических параметров высокочастотного трансформатора.

Выбираем сердечник тороидальной формы

S=32.6/50.2 x 12

S₀=50.2 см²

S_ст=12 см²

S_ст* S₀=50,2*12=602,4 см⁴ >582.88

j

H

=2 А/мм²

D

D

=c=80 мм

D_вн=c+2a=128 мм

H=b=50 мм

a

D_вн

=24 мм

Sc=a*b=12 см²

m_тр.с. =Gc=2670 г

11.1 Максимальная длительность импульса напряжения на обмотках трансформатора

где Т=10^-3/f;

11.2 Число витков первичной W₁ и вторичной W₂ обмоток силового трансформатора:

;

11.3 Диаметры меди проводов.

для первичной обмотки

мм

для вторичной обмотки

мм

11.4 Из справочных данных для обмоточных проводов выбираем провод, ближайший по значению диаметра. Находим площади поперечного сечения выбранных проводов с учетом изоляции S_1из и S_2из соответственно для первичной и вторичной обмоток.

DM мм	D ном мм	Расчетное сечен мм2	Dнаружн мм	S из мм2	Rпост току Ом/м
3,876	4,10	13,2	4,2	13,85	0,00132
1,983	2,02	3,205	2,12	3,53	0,00547

11.5 Суммарная площадь поперечного сечения , занимаемая в окне сердечника первичной и вторичной обмотками,

,

=13,85*13*3=540,15 мм²

площадь поперечного сечения, занимаемая первичной обмоткой;

=3,53*75*2=529,5 мм²

- площадь поперечного сечения, занимаемая вторичной обмоткой.

см²

11.6 На основе предыдущих данных определим коэффициент заполнения окна сердачники обмотками:

где S_o – площадь сечения окна выбранного нами сердечника трансформатора.

Коэффициент k_o находится в пределе 0,19 k_o 0,22.

11.7 Длина провода, необходимого для намотки первичной и вторичной обмоток:

м

м

где - средняя длина витка при намотке , определяется по выражениям:

мм

=20,72 мм

где D_вн., D и Н – размеры магнитопровода.

11.8 Активное сопротивление постоянному току первичной и вторичной обмоток:

Ом

Ом

где и – сопротивление одного метра намоточного провода данного сечения.

11.9. Рассчитаем полное сопротивление обмоток с учетом эффекта вытеснения тока на высокой частоте

R_n=k_{f *} r_o

где R_n – полное сопротивление проводника с учетом поверхностного эффекта;

r_o – сопротивление проводника постоянному току;

k_f – коэффициент поправки на влияние высокой частоты.

k_f=1,014 (из условия что D_M>0.8 мм)

Полные сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора на высокой частоте:

Ом

Ом

11.10 Найдем среднюю длину намоточного слоя:

мм

где D – внутренний диаметр сердечника;

- толщина изоляционного каркаса сердечника;

Примем - допустимый диаметр внутреннего отверстия катушки (трансформатора).

11.11 Число витков в одном слое первичной обмотки

где =0,6 (из условия что D_из>2.1мм)- коэффициент укладки обмотки;

D_1из или D_2из – диаметр провода с изоляцией.

11.12 Число слоев первичной обмотки N₁

=13/16=1

11.13 Толщина первичной обмотки трансформатора

=1*(4,2+0,03)=4,23 мм

где - толщина межслойной изоляции, ее значение примем

- (напряжение на обмотке < 100 В)

11.14 Число витков в одном слое вторичной обмотки трансформатора

11.15 Толщина вторичной обмотки

=2(2,12+0,03) =4.3 мм

где - толщина межслойной изоляции, при намотке вторичной обмотки; примем

11.16 Рассчитаем внутреннюю толщину всех обмоток

Н_обм=Н₁+Н₂+

где мм толщина изоляции сердечника по внутренней стороне трансформатора, мм

- толщина изоляционного материала для сердечника.

Н_обм=4,23+4,3+0,16=8,69 мм

11.17 Внешний диаметр трансформатора

, где - толщина наружной изоляции трансформатора примем

мм

11.18 Действительный диаметр окна катушки трансформатора.

мм