Второй этап расчета Расчет потерь в высоко частотном трансформаторе, его перегрев и кпд

1. Потри мощности (в ваттах) в меда первичный и вторичной обмотках трансформатора:

2. Суммарные потери в меди в обеих обмотках трансформатора с учетом изменения сопротивления при увеличении температуры будут

3. Рассчитываем по выражению, приведенному далее удельные потери в магнитопроводе в зависимости от частоты и индукции:

Р_уд = Р₁f^α_ΔB^β ( 1 + кТ) = 50 6,5^1,2 0,14^2,76 (1+100 0,008) = 3,74 Вт

где Р₁ = 50 Вт

к = 0,008

Т = 100⁰С

β = 2,76

α = 1,2

Найдем потери в сердечнике трансформатора (в ваттах) на его перемагничивание, пренебрегая потерями на вихревые токи:

4. Теперь можно определить суммарные потери мощности (в ваттах)в трансформаторе:

Р_Σ = Р_м + Р_ст = 0,322 + 7,55 = 7,87 Вт

5. Соответственно найденным суммарным потерям Р_Σ , КПД трансформатора (в процентах) получим из выражения:

ɳ_тр =

6. Для расчета перегрева трансформатора в условиях естественной конвекции вычислим его площадь поверхности охлаждения (в квадратных сантиметрах):

7. Предлагаемая температура перегрева (в градусах Цельсия) трансформатора:

при α_М= 10^-3 Вт/см^{2 о}С

Расчет тока холостого хода трансформатора и его паразитных параметров

1. Активная составляющая тока холостого хода:

I_а.а. = Р_ст / U_1эф = 7,55 / 57,03 = 0,132 А

Реактивная составляющая тока холостого хода:

I_or =

где - длина средней силовой магнитной линии

Н_м – напряженность магнитного поля в сердечнике трансформатора, А/м

Н_м =В_тр.с / μ_оμ = 0,17/2700 4 10^-3 3,14 = 50,13 А/м

В_тр.с = В_r + _ΔВ/2 = 0,1 + 0,14/2 = 0,17 Тл

_ΔВ = 0,14 Тл

В_r = 0,1 Тл

μ = μ₁ + _Δμ = 3000 + 300 = 3300

μ₁ = 300

_Δμ = 300

Эффективное значение тока холостого хода определим из выражения:

2. Найдем индуктивность рассеивания трансформатора ( в генри):

а = Н_обм + Н₁ + Н + 2Δ _с.в. = 9,156 + 2 0,156 + 64 + 5 = 78,47

r = Н_обм + Н₁ +(D_в.н. – D)/2 + 2Δ _с.в = 9,156 + 5 + (100 – 64)/2 + 0,156 =32,47

_Δr = (Н_обм - Н₁)/2 = (9,156 – 5 )/2 = 2,078

D_c = (D_в.н. – D)/2 =( 100 – 64)/2 = 82

3. Расчет емкости между обмотками трансформатора зависит от многих факторов, таких, как геометрия трансформатора.

3.1 Емкость (в пикофарадах) между первым слоем обмотки и магнитопроводом

где εε₀ – абсолютная диэлектрическая проницаемость диэлектрика:

ε = 4; ε₀ = Ф/см;

3.2 Емкость (в пикофарадах) между слоями первичной обмотки

3. Емкость (в пикофарадах) между слоями вторичной обмотки

3. Емкость (в пикофарадах) между обмотками:

3. Емкость, приведенная к первичной обмотке:

3. Полная собственная емкость трансформатора, приведенная к его первичной обмотке:

4.Расчет резонансных частот трансформатора произведем с учетом индуктивности первичной обмотки L_μ1 , индуктивности рассеяния L_s и собственной емкости трансформатора C₀

4.1 Индуктивность для ферритов марки М2000НМ1-А:

4.2 Нижняя резонансная частота трансформатора:

4.3 Средняя резонансная частота трансформатора:

4.4 Верхняя резонансная частота трансформатора