2 Расчетная часть

2.1 Электрический расчет каскадов

2.1.1 Расчет маломощного трансформатора

Расчет маломощного трансформатора осуществляется на основе методики, изложенной .

Расчет трансформатора целесообразно начать с выбора магнитопровода, т. е. определения его конфигурации и геометрических размеров.

Наиболее широко распространены три вида конструкции магнитопроводов, приведенные на рис. 3.

Для малых мощностей, от единиц до десятков Вт, наиболее удобны броневые трансформаторы. Они имеют один каркас с обмотками и просты в изготовлении.

Трансформатор с кольцевым сердечником (торроидальный) может использоваться при мощностях от 30 до 1000 Вт, когда требуется минимальное рассеяние магнитного потока или когда требование минимального объема является первостепенным. Имея некоторые преимущества в объеме и массе перед другими типами конструкций трансформаторов, торроидальные являются вместе с тем и наименее технологичными (удобными) в изготовлении.

Рисунок 6 - Конструкции магнитопроводов трансформаторов: а) броневого пластинчатого; б) броневого ленточного; в) кольцевого ленточного

Исходные данные: напряжение сети U₁=220 B; частота сети f=50 Гц; параметры вторичной обмотки U₂=9 В, I₂=0,8 А.

Мощность трансформатора в соответствии с формулой (1):

Р_г=U₂•I₂ (1)

P_г=9*0,8=7.2 B•A

Выбираем сталь 1511, магнитопровод из пластин толщиной 0,5 мм, у которого k_C=0,93, а так же находим параметры, соответствующие P_г=7,2 B•A, а именно, В=1,1 Тл, J=4,8 A/мм², k₀=0,22, η=0,85

Ток I1 в соответствии с формулой (2) и с учетом, что cosφ=0,9:

(2)

Исходная расчётная величина ScSo в соответствии с формулой (3) определяется:

(3)

см⁴

Согласно полученному ScSo вбираем броневой магнитопровод из пластин Ш20х32, у которого ScSo=64 см⁴ со следующими параметрами: а=20 мм, с=20 мм, h=50 мм, b=12 мм, Sc=5,82 см²

Число витков в обмотках трансформатора согласно формулам (4) и (5):

(4)

(5)

где =5÷4, =10÷8

Сечение проводов обмоток в соответствии с формулой (6) определяется:

(6)

По найденным сечениям проводов для провода марки ПЭВ-1 находим соответствующие диаметры проводов обмоток с изоляцией. Таким образом,

d1=0,135 мм, d2=0,55 мм.

Определяем возможность размещения обмоток в окне выбранного магнитопровода, для чего производим расчёты согласно формулам (7), (8), (9):

– число витков в первичной обмотке в одном слое:

(7)

где h–высота окна магнитопровода, мм;

ε1–расстояние обмотки до ярма, обычно ε1=2÷5 мм;

d1–диаметр провода обмотки, мм.

Полученное значение округляется до меньшего ближайшего числа.

– число слоёв обмотки:

(8)

Полученное значение округляется до большего ближайшего числа.

– толщина обмотки:

δ₁=m₁(d₁+γ₁) (9)

где γ₁ – толщина изоляционной прокладки, которая применяется, если напряжение между сломяи превышает 50 В (γ₁=0,05÷0,08 мм).

Обмотка ω₁:

Число витков в одном слое обмотки:

ω₁₁=(50–2•3.5)/0,135=319

Число слоёв обмотки

m₁=1478/319=4,6 Примем m₁=5

Толщина всей обмотки δ₁ с учётом, что γ₁=0

δ₁=5•0,135=0,675 мм.

Обмотка ω₂:

Число витков в одном слое обмотки:

ω₁₂=(50–2•3.5)/0,55=78

Число слоёв обмотки

m₂=58/78=0,74 Примем m₁=1

Толщина всей обмотки δ₂ с учётом, что γ₂=0

δ₂=1•0,55=0,55 мм.

Необходимая ширина окна определяется в соответствии с формулой (10):

С_НЕОБХ=k(ε₂+δ₁+ δ_1,2+ δ₂+ δ_2,3+…+ δ_N-1+ δ_N-1,N+ δ_N + ε₃)+ ε₄ (10)

где k–коэффициент разбухания обмоток за счёт неплотного прилегания cлоёв, k=1,2÷1,3;

ε₂–толщина изоляции между обмотками и стержнем, ε₂=1,0÷2,0 мм;

ε₃–толщина наружной изоляции катушки, ε₃=0,5÷1,0 мм;

ε₄–расстояние от катушки до второго стержня, ε₄=1÷4 мм;

δ_1,2, δ_2,3, …, δ_N-1,N–толщина изоляции между обмотками, она составляет 0,5÷1,0 мм.

Учитывается, что k=1,25; ε₂=1,5; δ_1,2= δ_2,3=0,75; ε₃=0,75; ε₄=2,5.

С_НЕОБХ=1,25(1,5+0.675+0,75+0,55+0,75+0,75)+2,5=8,7 мм.

Таким образом, С_НЕОБХ не превышает ширину окна выбранного магнитопровода, которая равна 20 мм, следовательно, обмотки трансформатора разместятся в окне данного магнитопровода.