Материал: Расчёт трансформатора однотактного прямоходового преобразователя

Диаметр отверстия в окне сердечника с обмоткой равен:

 мм.   (43)

При расчёте диаметров слоёв не учитывалась радиальная не плотность укладки слоёв. Однако, учитывая достаточно значительный диаметр отверстия в окне обмотки (равный 3,24 мм), можно утверждать, что все обмотки разместятся в окне магнитопровода.

Мощность потерь в сердечнике  на перемагничивание и вихревые токи рассчитываем по формуле:

                   (44)

где  Вт/кг - удельная мощность потерь в сердечнике из феррита марки 1500НМ3 при частоте кГц и амплитуде магнитной индукции Тл;

 кг - масса магнитопровода, состоящего из двух колец К20×12×6;

 - коэффициент влияния частоты на потери;

 - коэффициент влияния индукции на потери;

 кГц - рабочая частота;

 - амплитуда переменной составляющей магнитной индукции, определяемая по формуле:

          Тл.      (45)

Рассчитываем среднюю длину витка обмотки по формуле:

                (46)

где  мм - внешний диаметр кольцевого сердечника;

мм - внутренний диаметр кольцевого сердечника;

мм - высота одного кольца сердечника;

 мм - внутренний диаметр седьмого слоя обмотки.

. Расчёт мощности потерь и перегрева

Рассчитываем длину провода каждой k-й обмотки по формуле:

,

где  - число витков k-й обмотки.

Длина провода первичной обмотки равна:

.         (47)

Длина провода вторичной обмотки равна:

. (48)

Ток в размагничивающей обмотки незначителен, поэтому потери мощности в размагничивающей обмотке не учитываем.

Рассчитываем активные сопротивления провода k-х обмоток при температуре + 20°С:

,

где Ом·мм2/м - удельное сопротивление меди;

 - диаметр провода k-й обмотки без изоляции.

 - площадь сечения провода k-й обмотки без изоляции.

Активное сопротивление провода первичной обмотки при температуре + 20°С равно:

 Ом.        (49)

Активное сопротивление провода вторичной обмотки при температуре + 20°С равно:

 Ом.     (50)

Исходя из класса нагревостойкости используемых материалов, задаёмся максимальной температурой катушки , и рассчитываем сопротивления обмоток  для этой температуры. Для катушек из медного провода активное сопротивление k-й обмотки равно:

,

где  - температурный коэффициент удельного сопротивления для меди;

 - превышение температуры катушки над нормальной температурой.

Активное сопротивление провода первичной обмотки при максимальной температуре равно:

Ом. (51)

Активное сопротивление провода вторичной обмотки при максимальной температуре равно:

          Ом. (52)

Вычисляем суммарные потери в катушке по формуле:

          Вт,      (53)

где  и - действующие значения токов соответственно в первичной и вторичной обмотках.

Рассчитываем тепловой режим трансформатора исходя из мощностей, теряемых в обмотках  и в сердечнике , которые выделяется в виде тепла внутри трансформатора. Полагаем, что трансформатор работает в стационарном режиме, при котором существует баланс мощностей и выделяемая и излучаемая мощности равны. Температурный режим трансформатора оцениваем некоторой средней величиной , которая называется температурным перегревом:

          ,   (54)

где  - температура нагрева обмоток трансформатора;

 - температура окружающей среды.

Приближённо температурный перегрев тороидального трансформатора может быть вычислен по следующей формуле:

          ,      (55)

трансформатор преобразователь обмотка магнитопровод

где  - площадь поверхности охлаждения катушки, м2;

 - коэффициент теплоотдачи катушка-окружающая среда, Вт/(м2·град).

Для естественного охлаждения (без обдува воздухом) принимаем  Вт/(м2·град).

Определяем наружный диаметр катушки:

   (56)

Определяем высоту обмотки:

             (57)

Определяем площадь поверхности охлаждения катушки:

          мм2, (58)

Определяем температурный перегрев тороидального трансформатора:

град,

В заключении определяем температуру нагрева обмоток трансформатора . Температура нагрева обмоток трансформатора  выше температуры окружающей среды  на величину перегрева:

.

Рассчитанная температура  не превышает максимальную температуру обмоток , поэтому расчёт трансформатора считается законченным.

Список литературы

1. Хныков А.В. Теория и расчёт трансформаторов источников вторичного электропитания. - М.: СОЛОН-Пресс, 2004. - 128 с.

. Сидоров И.Н., Скорняков С.В. Трансформаторы бытовой радиоэлектронной аппаратуры: Справочник - М.: Радио и связь, 1994, - 320с.

. Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электротехнические чертежи и схемы. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 288 с.