Расчет трансформатора электропитания

Расчет трансформатора электропитания

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт инженерной физики и радиоэлектроники

Кафедра «Радиотехника»

Предмет «ЭПУРЭС»

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1

«РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ»

Студент, РФ12-35Б А.Ю. Туктаров

Красноярск 2014

1. Цель работы

1)      изучить принцип действия трансформатора;

2)      освоить методику компьютерного расчета маломощного трансформатора электропитания;

)        рассчитать трансформатор и представить чертеж общего вида трансформатора.

Оборудование и приборы: вычислительный комплекс, состоящий из:

)        персонального компьютера;

2)      монитора 17” с разрешением 1024x768;

3)      программа Trans32;

4)      методическое пособие (МП) №2317.

2. Данные для расчета

Таблица 1 - Начальные данные для расчета трансформатора

. Ход работы

Найдем коэффициенты трансформации:

 (1, 2)

Вычислим нагрузочную составляющую тока в первичных обмотках I1н:

  (3)

Теперь необходимо задаться некоторым значением КПД η для определения габаритной мощности ST, примем η = 0.9.

Находим SТ:

Из таблицы 1 МП возьмем ближайшее значение SТ к получившемуся, примем: SТ = 1,563В.А, там же видим, что предполагаемое и приведенное КПД (смотрим ближайшие к заданному значению частоты данные) совпадают. Выберем магнитопровод. Произведение площади поперечного сечения магнитопровода Sст и площади окна Sок:

 (5)

Далее пользуемся программным расчетом (заодно поясним параметры в формуле 2). Для трансформатора, работающего на высокой частоте, лучше применять ферритовый сердечник. Согласно МП, в этом случае коэффициент заполнения окна сталью Кст = 0.73. Возьмем кольцевой тип магнитопровода. Получим в программе плотность тока в обмотках J = 8.03А/мм2. По МП коэффициент заполнения окна Км = 0.2, удельные потери Pуд = 15Вт/кг. Марка материала - М2000НМ-7. Индукцию (B) берем в виде 70% - 90% от значения индукции насыщения BS = 0.16Тл, тогда B = 0.2Тл. Коэффициент формы для прямоугольных импульсов Кф = 1.11.

Вычислим диаметры проводов обмоток трансформатора d1, d2, d3:

  (6, 7, 8)

По величине Sст.Sок = 0.08см4 выберем обозначение магнитопровода: К16х8х6. Тогда его параметры: внешний диаметр D=16мм, внутренний диаметр d=8мм, высота h=6мм, средняя длина магнитной силовой линии lс=3.7см, Sст= 0.32см2, Sст.Sок=0.1536см4, масса Gст = 0.005кг. По таблице 8 МП выбираем диаметр проводов обмоток трансформатора с учетом изоляции, а так же тип провода: d1 = 0.09мм + 0.03мм = 0.12мм, d2 = 0.40мм + 0.06мм = 0.46мм, d3 = 0.40мм + 0.06мм = 0.46мм, тип - ПЭВ-2. Выбираем реальные значения толщины межслоевой изоляции, возьмем одну и ту же величину для этого: 0.06 мм. Расчет окончен, результаты приведены на рисунке 2.

Рис. 1 Кольцевой стержень.

трансформатор ток провод ферритовый

Рисунок 2 - Результаты расчета трансформатора

Рис. 2

Выводы

Ток в первичной обмотке зависит от режима работы трансформатора. При холостом ходе энергия тратится только на поддержание магнитного потока, потери в проводах ничтожно малы (во вторичных обмотках они вообще отсутствуют, так как тока в них нет). В режиме короткого замыкания наоборот. Ток первичной обмотки можно найти, зная коэффициенты трансформации по напряжению и токи вторичных обмоток (вследствие выполнения приближенного равенства отношений токов и напряжений). Габаритную мощность мощно найти, исходя из примерного равенства полных входной и выходной (со всех вторичных обмоток) мощностей. Происходит нахождение среднеарифметического, а так же учитываются потери коэффициентом полезного действия.

Для маломощных трансформаторов может применяться эмалевая изоляция, что сильно уменьшает габариты (если сравнивать с пластиковой изоляцией), ведь с ней провод становится шире примерно на 10%.

Рассчитываемые габариты должны быть минимальными, особенно при работе на повышенных частотах, ведь ферритовые стержни занимают больше места, чем стальные пластины, так как в них создается меньшая величина потока. Температура перегрева незначительно превысила комнатную, толщина катушки не зашла за сантиметр, внешний диаметр кольца 1,6 см, что позволяет использовать трансформаторы иной раз в более или менее компактных радиотехнических устройствах.