Магнитные элементы электронных устройств.-1

19

2,25 106A/м2 2,25 A/мм2.

5.Линейные расчёты магнитопровода:

c a x 28,5 1,4 40 мм,

20

Рис. 1 — Эскиз рассчитываемого трансформатора

6. Число витков обмоток:

Первичной:

Вторичной:

где nк — число катушек в трансформаторе.

7. Сечения проводников обмоток:

Первичной:

21

Snf 35 мм2 > Sn1 и Sn2.

Решено мотать Вторичную обмотку проводом прямоугольного сечения (шинка) с ширенной аn2 = 2,44 мм и высотой bn2 = = 14,5 и толщиной изоляции ∆и = 0,5 мм (таблица П.13) . Первичную обмотку нужно мотать одним проводником с сечением Sn1 = = 2,06 мм2 и диаметром с изоляцией d1и = 1,73 мм стандартным проводом марки ПЭВ-2 (таблица П.14) .

8. Конструктивные параметры катушки:

Высота для одного слоя витков обмотки в катушке: hсл (hк h nh) 2 к ,

где к — толщена каркаса катушки; для напряжения до 1кВк 2 мм, nh = hк/h = 1 для полного заполнения, nh — относительная величина, показывающая во сколько раз высота катушки меньше высоты окна.

hсл 80 1 2 2 76 мм Число витков в слое:

Wсл1 hсл кук , Wсл2 hсл кук

d1u b2u

где кук — коэффициент укладки, учитывающий неплотность прилегания витков;

d1u — диаметр провода с изоляцией первичной W1 обмотки. d1u 1,73 мм (выбрано в пункте7)

Ширина шинки для W2 c изоляцией.

а2u аn2 2 и 2,44 2 0,5 3,44 мм.

Высота шинки для W2 c изоляцией:

b2u bn2 2 и 14,5 2 0,5 15,5 мм;

кук = 0,85, так как d1u>1мм (таблица 11,4).

Wсл1 76 0,85 38 витков. 1,73

22

Wсл2 76 0,85 5 витков 15.5

Число слоев:

nсл Wi ,

Wслi

132

nсл1 38 4 слоя.

8

nсл2 5 2 слоя.

Толщина катушки:

cк1 dnu1 nсл1 мо сл nсл1 1 ; cк2 anu2 nсл2 мо сл nсл2 1 ,

где сл — толщена межслойной изоляции, в среднем — 0,1 мм; мо — изоляция между обмотками и с наружи катушки

мо 0,2 мм

cк1 1,73 4 0,2 0,1 4 1 7,4 мм; cк2 3,44 2 0,2 0,1 2 1 7,2 мм;

с= ск1 + ск2 + ∆к = 7,4 + 7,2 + 2 = 16,6 мм.

9.Параметры схемы замещения:

Активные сопротивления

Ri ki Wi Lki ,

Sni

где ρk — удельное сопротивление материала проводников обмоток;

Sn — сечение провода без изоляции; Lk —средние длины витков катушек:

ck = 0,5 c;

первичная обмотка:

Lk1 2 (а b 2 (cк1 к));

23

R2 0,021 8 0,200 0,017 Ом. 33,33

Реактивные сопротивления

XS 2 f1 LS;

XS1 X 'S2 0,5XS ,

где LS — индуктивность рассеяния обмоток

LS 0 ck W12 Lk , 3hk nk

где Lк (Lк1 Lк2) 0,5.

Lк (201 200) 0,5 200,5 мм;

LS 4 10 7 0,0074 2642 0,2005 2,7 10 4Гн; 3 0,080 2

XS1 2 0,4 103 2,7 10 4 0,678 Ом;

XS11 X 'S2 0,5 0,678 0,339 Ом.

10. Весовые показатели трансформатора:

24

Вес магнитопровода:

2,8 5,8 2 (8 4 3.14 2,8) 0,85 7,65 3,4 103г 3,4 кг. 2

Вес обмоток:

G 0,5 4 20,05 2 (8 4 3,14 2,8) 0,35 8,8 4 103г 4 кг.

Общий вес трансформатора:

G Gc Gк 3,4 4 7,4 кг.

Удельный вес на единицу мощности:

Эg G 7,4/1,06 кг/кВт 6,9 г/ВА.

P1

Сопротивления контура намагничивания

Силовая линия магнитопровода:

Потери мощности в магнитопроводе:

Сопротивление параллельных ветвей:

Потери мощности в активных сопротивлениях обмотки:

Б

Pк Пок 1 ;

ПокПЗ 2 с h Lк b

2 (0,040 0,08) 0,2005 0,058 34 10 3м2;

Pк 50 10 34 10 3 2,5 20,4 Вт. 1 1

Потери в изоляции катушек:

Pиз 0,05 Pк Pс 0,05 20,4 33 2,67 Вт.

Фактическое соотношение потерь:

где Ux P1 XS 1064 1,4 6,8 В. U1 220

cos 2202 6,82 1. 220

Коэффициент потерь мощности Δη и КПД:

Pк Pс Pиз 20,4 33 2,67 0,053;

26

11. Раскладка проводников:

Рис. 2 — Раскладка проводников.

На рисунке 2 обозначено:

∆к — толщина изоляции каркаса для магнитопровода; ∆сл — толщина изоляции в слое; ∆мо — толщина межобмоточной изоляции;

h, а, c — геометрические параметры.

Раскладка сделана верно, если выполняется условие:

с 2 ск с,

где ∆с — технологический зазор ∆с = 2 мм. Имеем:

с с 2 ск 40 2 16,6 6,8 мм.

Раскладка верна, так как ∆с = 6,8 мм > 2 мм, что допускается.

4.7Пример выполнения и оформления ИЗ1

сшифром ЧАЕ9МВ

Рассчитать двухобмоточный трансформатор с алюминиевыми (А) обмотками на чашечном (Ч) магнитопроводе, работающий в условиях естественного воздушного охлаждения. Трансформатор должен удовлетворять критерию минимального веса (МВ) на единицу входной мощности при номинальных данныхпервичное: напряжение U1, В 220;

Рассчитать:

1.Габаритную мощность.

2.Рабочую индукцию.

3.Сечение магнитопровода.

4.Плотность тока обмоток.

5.Линейные размеры магнитопровода.

6.Число витков обмоток.

7.Сечение проводников обмоток.

8.Конструктивные параметры катушки.

9.Параметры схемы замещения:

активные сопротивления R1, R2.

реактивные сопротивления Xs1, Xs2, Xs.

сопротивления контура намагничивания Xμ и Rμ.

10.Технические показатели.

11.Сделать раскладку проводников обмоток в катушке.

Решение.

Естественное охлаждение разрешает принять для расчетов значение коэффициента теплоотдачи σ = 10 Вт/м2·град. Температура перегрева элементов трансформатора над окружающей средой не задана, поэтому принимается среднерасчетное τ = 50 ºС и общая температура нагрева

t t0 20 50 70 °C.

Низковольтность обмоток (до 1 кВ) и невысокая температура их нагрева (до 105 ºС) позволяет использовать простые обмоточные провода с изоляцией класса А и применять для межслойной и межобмоточной изоляции недорогую конденсаторную или кабельную бумагу с пропиткой.

28

Наибольшее сечение проводников обмоток допускается не более

При заданной рабочей частоте f1= 20 кГц материалом для магнитопровода выбрать феррит.

Выбранные исходные данные для расчетов сведены в табл. 1 и табл. 2.

Таблица 1 — Показатели материала магнитопровода

Таблица 2 — Показатели материала обмоток и геометрии для минимальной стоимости

Эскиз рассчитываемого чашечного трансформатора представлен на рис. 1.