Материал: Параметры трансформатора

2.13 Коэффициент полезного действия трансформатора

2.14 Активные падения напряжения и сопротивления обмоток трансформатора

Относительные активные падения напряжения в обмотках:

Активные сопротивления обмоток

1,248 Ом.

Активные сопротивления короткого замыкания обмоток

2.15 Индуктивные падения напряжения и сопротивления обмоток трансформатора

Относительные индуктивные падения напряжения в отдельных обмотках:

Индуктивные сопротивления короткого замыкания пары обмоток

2.16 Полные сопротивления и напряжения короткого замыкания обмоток трансформатора

Полные сопротивления короткого замыкания пары обмоток

Напряжения короткого замыкания пары обмоток

2.17 Проверка трансформатора на нагревание

где

Отсюда:

Температура нагрева трансформатора будет:

2.18 Сводные данные

Масса стали сердечника………………………………………….. 0,301 кг

Удельный расход стали………………………………………. 3,01 кг/кВт

Масса меди обмоток…………………………………………….…0,23 кг

Удельный расход меди…………………………………………2,3 кг/кВт

Отношение массы стали к массе меди………………………………1,3

Магнитные потери в сердечнике……………………………….. 1,37 Вт

Потери в меди обмоток…………………………………………8,52 Вт

Отношение потерь в меди к потерям в стали……………………6,02

К.п.д…………………………………………………………….…72%

Превышение температуры……………………………………………..32^оС

Намагничивающий ток………………………………………………50%

Относительные изменения напряжения…………………………..22%

Расчет выпрямителя

Выпрямитель - устройство (механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое), предназначенное для преобразования входного переменного напряжения и тока в выходное постоянное напряжение или ток.

При конструировании блоков питания для выбора выпрямительных диодов используют следующие параметры:

- максимальное обратное напряжение диода. следует брать в 2 раза больше реального выходного напряжения трансформатора.

(2.2.1)

Максимальный ток диода должен превышать ток выпрямителя в 1,5 - 2 раза.

;(2.2.2)

Используя данные таблицы выбираем подходящий диод: КД202А

Параметры полупроводникового диода:

I_пр.ср = 5 А; I_пр.и = 9 А; U_обр = 50 В; U_пр. = 0,9 В.

Расчет сглаживающего фильтра.

Сглаживающие фильтры питания предназначены для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Принцип работы простой - во время действия полуволны напряжения происходит заряд реактивных элементов (конденсатора, дросселя) от источника - диодного выпрямителя, и их разряд на нагрузку во время отсутствия, либо малого по амплитуде напряжения.

Выходное напряжение c мостового выпрямителя будет определено следующим образом:

Максимальное выходное напряжение на выходе выпрямителя:

(2.3.2)

Емкость сглаживающего конденсатора выбираем из условия:

Учитывая условие, при котором емкость конденсатора должна быть намного больше полученному значения, по приведенному условию, выбираем конденсатор ёмкостью более чем в пять раз больше расчётного значения.

Используя данные таблицы выбираем подходящий конденсатор  K-50-6-100мФ-160В

Номинальное напряжение: U=160 В;

Номинальная емкость: C1 = 100 мкФ

Расчет компенсационного стабилизатора напряжения импульсного регулирования

Выбор транзистора.

Определим максимальное напряжение на переходе коллектор-эмиттер транзистора:

Определим мощность, рассеиваемую на транзисторе:

Транзистор должен удовлетворять этим требованиям с некоторым запасом. Кроме этого его максимальный ток коллектора должен быть больше удвоенного тока нагрузки, т.к. в режиме насыщения транзистора его ток коллектора должен вдвое превосходить необходимый ток нагрузки, потому что ему необходимо питать нагрузку и заряжать конденсатор. Конденсатор должен заряжаться примерно таким же током, какой идет в нагрузку. Это необходимо для обеспечения равномерных пульсаций выходного напряжения, а ток заряда конденсатора непосредственно влияет на время его заряда.

Данным требованиям удовлетворяет транзистор КТ816Г.

Параметры транзистора КТ816Г:

статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ при U_КЭ=1 В, I_К=1 А, β менее 275

граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ не менее 3Мгц.

напряжение насыщения U_КЭнас не более 0,6 В.

напряжение открытого перехода БЭ U_БЭот=1,2 В.

обратный ток коллектора не более 100 мкА.

максимальный постоянный ток коллектора 6 А.

постоянная рассеиваемая мощность при t=-40..+25°С - 25 Вт.

Расчет конденсатора C₁

Конденсатор С₁ играет роль входного фильтра. Он необходим для сглаживания пульсаций входного напряжения. Напряжение на вход схемы подается с выпрямителя с частотой 400Гц.

Определим период изменения входного напряжения:

Время заряда и разряда конденсатора будут примерно одинаковы. Исходя из этого, определим время заряда конденсатора:

Емкость конденсатора фильтра может быть определена из формулы:

Средний ток, протекающий через конденсатор, равен току, уходящему в нагрузку. Определим максимально допустимое изменение входного напряжения в схеме:

Возьмем минимально допустимое значение входного напряжения с запасом в 2-3 В. U_вх.min=16 В. По формуле (2.4.4) определим допустимое изменение входного напряжения:

Разброс входного напряжения влияет на ток коллектора транзистора в насыщенном режиме, поэтому я решил взять конденсатор большей емкости для лучшего сглаживания пульсаций напряжения на входе. Я взял конденсатор С₁ К50 - 6 - 100 В - 50 мкФ. Рассчитаем изменение входного напряжения при этом конденсаторе:

Расчет резистора R₁

Резистор R₁ должен обеспечить отвод I_К0 из базы транзистора, когда он находится в отсечке. Это необходимо для надежного закрывания транзистора.

Номинал этого резистора должен быть таким, чтобы ток через него превышал ток через переход БЭ транзистора хотя бы на порядок, т.е.

Ток через резистор определяется как отношение падения напряжения на переходе БЭ транзистора к номиналу резистора.

Выразим из формулы (2.73) номинал R₁ и найдем его, подставив числовые значения. Причем падение напряжения на переходе БЭ транзистора должно быть не достаточным для его открывания. Возьмем U_БЭ=5 В. I_К0=100мкА.

В стандартном ряду сопротивлений есть такой номинал. Рассчитаем мощность, рассеиваемую на этом сопротивлении:

Максимальный ток необходимо брать для обеспечения некоторого запаса. Ток через это сопротивление будет максимальным, когда переход БЭ будет открыт. При этом на нем падает напряжение U_БЭот=0,8В.

Я решил взять распространенный резистор R₁ МЛТ - 0,125 - 55к ±5%.

Расчет резистора R₃

Воспользуемся следующей формулой:

При этом необходимо, чтобы при среднем входном напряжении ток коллектора вдвое превышал ток нагрузки. При выполнении этого условия будет обеспечено равенство времен заряда и разряда конденсатора С₂, что в свою очередь обеспечит равномерность импульсов выходного напряжения. При расчете конденсатора С₁ мы определили, что.

Поэтому  Выразим из формулы (2.4.10) сопротивление R₃ и подставим численные значения всех величин:

Ближайшее стандартное сопротивление 18 Ом. Рассчитаем среднюю рассеиваемую на нем мощность, причем средний ток, протекающий через него равен току нагрузки: