Магнитные элементы электронных устройств.-1

Расчет электромагнитных показателей

1. Габаритная мощность

2. Рабочая индукция

30

Здесь взято 1, среднерасчетное;

Mp 4 кф n0 кok кзс B0 f10 4 1,11 0,5 0,35 1 0,2 10000 1554 В;

м

Здесь для синусоидального напряжения кф = 1,11 и величина n0 для трансформатора равна 0,5.

Получаем,

3. Сечение магнитопровода

31

0,0006м2 6 см2.

4.Плотность тока

5. Линейные размеры магнитопровода

h28 1,3 36 мм.

Втабл. П.12 гостовских размеров выпускаемых чашечных МЭ нет близких к расчетным. Поэтому полученные значения а, с, h оставляем без изменения.

6. Число витков обмоток

Первичной:

32

Вторичной:

W2 U2 1,05 W1 24 1,05 34 4 витка.

U1 220

7. Сечения проводников обмоток

Первичной:

Вторичной:

Проводники первичной и вторичной обмоток необходимо сделать многожильными, так как рассчитанные сечения значительно больше Snf 0,7мм2 при частоте 20 кГц.

8. Раскладка проводников обмоток в окне МЭ

Высота для одного слоя (ряда) витков обмотка в катушке

hсл (hк h) 2 к 36 2 2 32 мм,

где к — толщина каркаса катушки; для напряжения до 1 кВ

к 2 мм.

Поскольку Sn1 > Snf в 4 и Sn2 > Snf в 22 раза, мотать обмотки нужно многожильными проводами, рассчитывая их диаметры по формуле

33

где кзж 0,8 — коэффициент заполнения провода жилой;

u — толщина изоляции, при напряжении до 1 кВ,

u 0,1мм.

Диаметр многожильного провода с изоляцией первичной обмотки:

Диаметр многожильного провода с изоляцией вторичной обмотки:

Число витков в слое первичной обмотки

Wсл1 hсл кук 32 0,85 11 витков. d1u 2,6

Число витков в слое вторичной обмотки

Wсл2 hсл кук 32 0,85 4 витка. d2u 7

Здесь кук — коэффициент укладки, учитывающий неплот-

ность прилегания витков. Число слоев:

nсл1 W1 34 3 слоя, для первичной обмотки;

Wсл1 11

34

Толщина катушки:

cк1 d1u nсл1 с(nсл1 1) к ом;

ск1 2,6 3 0,1(3 1) 2 0,2 10,2 мм;

cк2 d2u nсл2 с(nсл2 1) ом;

cк2 7 1 0,1(1 1) 0,2 7,2 мм; cк cк1 cк2 ;

cк 10,2 7,2 17,4 мм < (с = 17 мм).

Здесь с — толщина межслойной изоляции, в среднем — 0,1 мм. Между обмотками выполняется дополнительный слой изоляции (кроме межслойной) с толщиной мо 0,2 мм.

Нужно увеличить ширину окна с на 1÷2 мм, так как нет места для технологического зазора, принимаем c 19 мм.

Раскладка проводников показана на рис. 2.

9. Параметры схемы замещения

Активное сопротивление обмоток

Ri k Wi Lкi ,

Sni

где k — удельное сопротивление Ом*мм2/м при заданном перегреве τ;

Wi, Lкi— число витков и средняя длина витка [м] i-ой обмотки;

Sni — сечение провода, мм2 (без изоляции, чистое).

Средняя длина витка первичной обмотки

Lк1 (a cк1) 3,14 (28 5,2) 104 мм. 2

Рис. 2 — Раскладка проводников

Активное сопротивление вторичной обмотки

R2 k W2 Lк2 0,034 10 3 4 131 0,62 10 3 Ом. Sn2 29,4

Индуктивное сопротивление обмоток. Поток рассеяния

36

Xs 2 f1 Ls ,

где Ls — индуктивность рассеяния.

Ls 0 Lк cк W12 , 3 hк nк

где Lк, nк — средняя длина катушки по периметру и число катушек на магнитопроводе;

cк, hк — толщина и высота катушки; W1 — число витков первичной обмотки. Средняя длина катушки по периметру

Lk (a c) 3,14 (28 17) 141мм.

Численное значение индуктивности рассеяния

Сопротивление индуктивности рассеяния

Xs 2 f1 Ls 2 3,14 20000 3,6 10 5 4,53 Ом;

Xs1 X 's2 0,5 Xs;

Xs1 X 's2 0,5 4,53 2,27 Ом.

Сопротивления контура намагничивания

R R0 R02X02X02 ;

37

R0 U12 .

Pc

Потери мощности в магнитопроводе

Длина силовой линии

Lc 2 (h c 0,5 a) 2 36 17 0,5 28 134 мм.

Вес магнитопровода

Gc Sc Lc gc 0,0006 0,1134 5 103 0,4 кг.

Потери мощности в магнитопроводе

Сопротивления контура намагничивания

38

10. Технические показатели

Вес проводников катушки:

Gk Sni Lki Wi gk 3,6 10 6 0,113 34 2,7 103

29,4 10 6 0,135 4 2,7 103 0,043 кг.

Общий вес трансформатора:

G Gс Gk 0,4 0,043 0,443 кг.

Потери мощности в активных сопротивлениях обмотки

36,3 10 3 1330 50 0,062 10 3 2,97 Вт. 24

Потери мощности в магнитопроводе

Потери в изоляции катушек

Pиз 0,05 Pk Pc 0,05 2,98 2,97 0,298 Вт.

Фактическое соотношение потерь