4.3.10 Габаритные размеры трансформатора
Определяем окончательные габаритные (внутренний диаметр, внешний диаметр и ширина) размеры трансформатора с учетом коэффициента выпучивания:
(4.65)
(4.66)
(4.67)
где Кв=1,15 – коэффициент выпучивания;
По итогам расчета выполнен чертеж трансформатора, представленный в графической части дипломного проекта.
4.4 Оценка теплового режима
4.4.1 Основные положения
Перенос тепловой энергии из одной части радиоэлектронного устройства в другую ее часть и в окружающую среду, а также отвод тепла различными хладагентами будем называть теплообменом радиоэлектронного устройства, а его температурное состояние, т.е. пространственно-временное изменение температуры, тепловым режимом радиоэлектронного устройства.
Процесс переноса тепловой энергии из одной части пространства в другую осуществляется тремя различными способами: теплопроводностью (кондукцией), конвекцией и излучением. Обычно все три способа переноса тепловой энергии существуют одновременно и в своей совокупности определяют тепловой режим устройства.
Перенос тепла кондукцией в чистом виде наблюдается в пространстве, заполненном твердым веществом, а также жидкостью, когда в ней отсутствует конвективный перенос вещества.
Конвективный перенос вещества происходит в жидкой или газообразной среде, где наблюдается перемещение объемов газа или жидкости относительно друг друга. В жидкой или газовой среде существует также перенос тепла с помощью теплопроводности, но удельный вес этого процесса, как правило, мал по сравнению с конвективным переносом.
Теплообмен излучением характеризуется тем, что часть энергии тела превращается в лучистую энергию и в этой форме (электромагнитные волны) переносится в пространстве.
Интерес к этой задаче вызван следующими причинами. Значительная часть различных форм энергии в РЭС превращается в тепловую, что приводит к повышению температуры деталей в устройстве. Известно, что с ростом температуры надежность элементов падает. Увеличение температуры в устройстве вызывает ухудшение изоляционных свойств отделочных материалов, изменение плотности и подвижности носителей тока в полупроводниках, снижение индуктивности насыщения в сердечниках, общее увеличение интенсивности старения материалов и т.д. Все эти факторы могут привести к искажению сигналов на выходе устройства или даже к выходу устройства из строя. Следовательно, нормальный тепловой режим является необходимым (но не единственным) условием его надежной работы.
Для обеспечения нормального теплового режима прибора следует выбрать оптимальную систему его охлаждения и габариты, определенным образом разместить отдельные части устройства относительно друг друга. Таким образом, конструкция радиоэлектронного устройства во многом определяется его тепловым режимом.
Расчет теплового режима на этапе эскизного проектирования проводится с целью проверки соответствия тепловых режимов элементов в выбранной конструкции РЭА техническим условиям на элементы и техническому заданию на разработку аппаратуру.
Большинство радиотехнических устройств, потребляя от источников питания мощность, измеряемую десятками ватт, отдают полезной нагрузке от десятых долей до единиц Вт. Остальная электрическая энергия превращается в тепловую, и выделяется внутри прибора.
Надежность элементов РЭА сильно зависит от температуры окружающей среды. Для каждого типа элемента в технических условиях указывается предельная температура, при превышении которой элемент нельзя эксплуатировать. Поэтому одна из важнейших задач конструктора состоит в том, чтобы обеспечивать правильные тепловые режимы для каждого элемента.
В силу того, что источники тепловой энергии распределены по объему прибора неравномерно и с различной интенсивностью происходит передача теплоты, то точное определение температуры в каждой конкретной точке аппарата представляет собой сложную задачу, которую на практике решают приближенными методами.