Расчет источника вторичного электропитания

 

 

 

Расчет числа витков в одном слое, число слоев обмоток трансформатора, высота намотки обмоток:

 

По первичной обмотке трансформатора (число витков W1 =  896; намоточный провод ПЭВ-1, dиз = 0,22(мм) – диаметр провода с изоляцией).

 

а) определяем допустимую осевую длину намотки:

hдоп = h – 5,0 = 46 – 5 = 41 (мм),

 

где: h – высота окна магнитопровода (hдоп – является общей для всех обмоток);

 

б) определяем число витков в одном слое и число слоев первичной обмотки:

 

(виток)

(слоев)

где: hd -допустимая осевая намотка. d(из) - диаметр провода  ПЭВ-1 с изоляцией, выбранной для первичной обмотки; Kу  =(1,07-1,15) – коэффициент укладки, зависящий  от диаметра провода намотки.

 

в) высота намотки первичной обмотки:

 

α1= N1 Kуd(из) + (N1-1)Δ(из1)= 5,12 мм

 

где: N1 – число слоев обмотки; Kу - коэффициент укладки; Δ(из) = 0,12 мм – межслоевая изоляция (кабельная бумага толщиной Δ(из) = 0,12 мм).

 

г) определяем высоту намотки второй обмотки   

 

Число витков W2 =73; намоточный провод ПЭВ-1,

d(из) = 0,81 мм – диаметр провода с изоляцией; в качестве межслоевой изоляции используем телефонную бумагу Δ(из) = 0,05 мм;

 

α 2= N2 Kуd(из) + (N2-1)Δ(из2) = 6,78 мм 

 

где:  (витков)

(слоя)

 

 

е) полная высота намотки обмоток трансформатора:

 

α =Δ(з)+Δ(к)+α 1+α 12+ α 2+ α 20= 12,24 мм

 

 где: Δ(з)=0,5 мм - зазор между внутренней частью каркаса (гильзы) и  сердечником; Δ(к)=1,5 мм – толщина каркаса

 

ж) определяем величину зазора между катушкой и сердечником:

Lзаз=С- α = 3,76 мм

Т.к. С- α >(2-4)мм, то катушка нормально размещается в окне сердечника

 

Определение веса меди обмоток трансформатора.

 

Вес меди в каждой обмотке определяется:

 

Gм = lср(витка)Wgпр 10-3 кг

 

Где: Gм- вес меди обмотки; W -  число витков обмотки;

gпр –  вес 1м намоточного провода (г/м).

lср(витка)      -средняя длина витка обмотки;

м

где: ak =а+2(Δ(з)+Δ(к))=18,0 мм

       bk =b+2(Δ(з)+Δ(к))=18,0 мм

 

а) средняя длина витка второй обмотки:

 

м

 

где: α 12 =0,24 мм – толщина  межслоевой изоляции; α 2 = 6,78 мм – толщина намотки второй обмотки.

 

б) вес меди первой обмотки:

Gм1=lср(в1)W1gпр 10-3 кг = 0,02 кг

 

в) вес меди второй обмотки:

Gм2=lср(в2)W2gпр 10-3 кг = 0,03 кг

 

 

Определение потерь в «меди» обмоток трансформатора.

 

Потери в «меди» в каждой обмотке определяем по формуле:

Рм= ρδ2(факт) Gм

где: ρ = 2,7 – температурный коэффициент

при температуре 105°С r = 2,7.

d(факт.) – фактическая плотность тока обмотки; Gм (кг) – вес меди обмотки.

 

Рм1 = r∙d2(факт.1) ∙Gм1 = 2,7∙52∙0,02 = 1,35 (Вт),

 

Рм2 = r∙d2(факт.2) ∙Gм2 = 2,7∙52∙0,03 = 2,025 (Вт),

 

Общие потери мощности в «меди» обмоток трансформатора:

 

Рм(общ.) = Рм1 + Рм2 = 1,35+2,025 = 3,375(Вт).

 

Расчет сопротивлений обмоток трансформатора.

 

Производится согласно формуле:

 

(Ом),

 

где lср.(в) – средняя длина витка (м), W – число витков в обмотке, Sпр.(станд.) – площадь сечения выбранного намоточного провода (мм2).

 

(Ом),

 

(Ом),

 

 

Расчет фактического падения напряжения в каждой обмотке.

Фактическое падение напряжения на обмотках определяется по формуле:

 

,

 

где DU(%) – относительное падение напряжения на обмотке, I – действующее значение (номинальное) тока обмотки, U – действующее значение напряжения на обмотке.

 

,

 

,

 

Расчет коэффициента полезного действия (h).

 

КПД трансформатора определяется по формуле:

 

,

 

где Ртип. (общ.) = 32,0 Вт; Рпот.(общ.) = Рм(общ.) + Рст. = 3,375 + 6 = 9,375, где Рм(общ.) = 3,375 Вт – потери мощности в меди, Рст. = 6 Вт – потери на перемагничивание.

 

.

 

 

Вес, габаритные размеры трансформатора.

 

G = Gст. + Gм(общ.),

 

где Gст. – вес магнитопровода (кг), Gм(общ.) – вес меди проводов (кг).

 

Gст. = 0,25 кг; Gм(общ.) = Gм1 + Gм2 = 0,02+0,03 = 0,05 (кг).

 

G = 0,25 + 0,05 = 0,3 (кг).

 

Габаритные размеры:

 

С´Н´(bк + 2a); 64´56´42,5

где С = 64,

Н = 56 ,

bк = b + 2(DЗ + DК) = 18 мм,

a = 12,24,

bк + 2a = 18,0 + 12,24∙2 = 42,48

 

5.Приложение

 

 

Таблица 1.1

 

№	kст		Р, Вт
			15-50	50-150	150-300	300-1000	1000-2500
1	0,91	В, Тл	1,3	1,3-1,35	1,35	1,35-1,2	–
		δ, а/мм2	5-3,8	3,8-1,9	1,9-1,3	1,3-1,1	–
		kМ	0,22-0,28	0,28-0,34	0,34-0,36	0,36-0,38	–
		ŋ	0,5-0,8	0,8-0,9	0,9-0,93	0,93-0,95	–
2	0,85	В, Тл	1,6	1,6-1,45	1,45-1,20	1,2-0,95	0,95-0,8
		δ, а/мм2	6-4,5	4,5-3,5	3,5-2,5	2,5-1,5	1,5-1,2
		kМ	0,21-0,25	0,25-0,28	0,28-0,30	0,30-0,37	0,37-0,38
		ŋ	0,87	0,87-0,94	0,94-0,96	0,96-0,97	0,97

 

Примечание: Для №1: частота – 50 Гц; конфигурация магнитопровода – броневая (пластичная); марка стали и ее толщина – Э-42, 0,35 мм. Для №2: частота – 400 Гц; конфигурация магнитопровода – броневая (ленточная); марка стали и ее толщина – Э-320, 0,15 мм

 

Таблица 1.

 

 

№		В, Тл
		0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6
1	рст, вт/кг	0,90	1,15	1,47	1,85	2,4	3,2	4,5	–	–
	qст, ва/кг	5	7,5	10	15	22,5	35	65	–	–
2	рст, вт/кг	4,25	6,3	8,0	10	12	14,2	16,5	20	24
	qст, ва/кг	22	36	48	68	90	118	114	180	220

 

Примечание: Для №1: частота – 50 Гц; марка стали и ее толщина – Э-42, 0,35 мм. Для №2: частота – 400 Гц; марка стали и ее толщина – Э-320, 0,15 мм.

 

Таблица 1.3

 

Частота, Гц	ΔU, %	Ртип, Вт
		15-50	50-150	150-300	300-1000	1000-2500
50	ΔU1, %	15-5	5-4	4-3	3-1	–
	ΔU2, %	20-10	10-8	8-6	6-2	–
400	ΔU1, %	8-4	4-1,5	1,5-1	1-0,5	0,5
	ΔU2, %	10-5	5-2	2-1,2	1,2-0,5	0,5

 

 

 

Таблица 1.4

 

Типоразмер магнитопровода	0909-0912	1210-1232	1610-1640	2012-2050	2516-2564	3220-3280	4025-40100
Плотность тока, а/мм2	6,6-7,0	4,4-4,7	3,2-3,5	3,05-3,25	2,6-2,9	1,85-2,2	1,65-1,75

 

 

Таблица 1.5

 

Схема выпрямления	kr	kL
Однофазная однополупериодная	2,3∙103	4,1∙102
Однофазная двухполупериодная с нулевым выводом	4,7∙103	4,3∙102
Однофазная мостовая	3,5∙103	5,0∙102
Однофазная двухполупериодная удвоения	0,9∙103	1,25∙102
Трехфазная с нулевым выводом	6,9∙103	4,1∙102
Трехфазная мостовая	4,5∙103	1,9∙10

 

 

Таблица 1.6

 

Схема выпрямления	kr	kL
Однофазная двухполупериодная с нулевым выводом	6,5∙103	4,5∙102
Однофазная мостовая	5,1∙103	6,4∙102
Трехфазная с нулевым выводом	6,2∙103	3,3∙102
Трехфазная мостовая	2,5∙103	1,0∙102

 

 

                                               Таблица 1.7

 

Наименование параметра		Схема выпрямления
		однополупериодная	двухполупериодная с нулевым выводом	однофазная мостовая	двухполупериодная схема удвоения	трехфазная с нулевым выводом	трехфазная мостовая
Трансформатор	U2*/U0	B	2B	B	0,5B	B	0,576В
	I2/I0	D	0,5D	0,707D	1,41D	0,33D	0,33D
	I2/I0		0,707	0,707	1,41	0,816	0,578
	Ртип/Р0		0,85BD	0,707BD	0,707BD	0,908BD	0,576BD
Вентиль	I0 B/I0	1	0,5	0,5	1	0,33	0,33
	IB/I0	D	0,5D	0,5D	D	0,33D	0,236D
	Iв.max/I0	F	0,5F	0,5F	F	0,33F	0,33F
	Uобр/I0	2,82B	2,82B	1,41B	1,41B	2,44B	1,22B
	Число вентилей	1	2	4	2	3	6
Пульсация	fот	fсети	2fсети	2fсети	2fсети	3fсети	6fсети
	kп**

 

 

 

* Для трехфазной схемы с нулевым  выводом и трехфазной мостовой схемы U2 – фазное напряжение вторичной обмотки. Для этих схем данные приведены при соединении обмоток трансформатора по схеме звезда – звезда.

 

** При определении коэффициента  Н по кривым Н = f(А) значение Н для однополупериодной схемы берется для р = 1; для всех остальных однофазных схем р = 2, для трехфазной р = 3 и для трехфазной мостовой р = 6.

 

Примечание: U2/U0 – действующее значение напряжения вторичной обмотки; I2/I0 – действующее значение тока вторичной обмотки; I1/I0 - действующее значение тока первичной обмотки; Ртип/Р0 – типовая мощность трансформатора; I0 B/I0 – среднее значение тока вентиля; IB/I0 - действующее значение тока вентиля; IВ. макс/I0 – амплитудное значение тока вентиля; Uобр/I0 – обратное напряжение на вентиле; fот – частота основной гармоники; kп – коэффициент пульсации.

 

Таблица 1.8

 

Наименование параметра		Схемы выпрямления
		двухполупериодная с нулевым выводом	однофазная мостовая	трехфазная с нулевым выводом	трехфазная мостовая
Трансформатор	U2*/U0	2∙1,11В	1,11B	0,855B	0,42B
	I2/I0	0,707D	D	0,58D	0,815D
	I1/I0			0,47	0,815
	Ртип/Р0	1,34BD	1,11BD	1,35BD	1,045BD
Вентиль	I0 B/I0	0,5	0,5	0,33	0,33
	IB/I0	0,707D	0,707D	0,58D	0,58D
	IВ. макс/I0	1,0	1,0	1,0	1,0
	Uобр/I0	3,14	1,57	2,09	1,045
	Число вентилей	2	4	3	6
Пульсации	fот	2fсети	2fсети	3fсети	6fсети
	kп	0,67H	0,67H	0,25H	0,057H