Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование (2-е изд., 2001) (1096748), страница 23
Текст из файла (страница 23)
8 4О -Я- Ю о а 44 М 4О 13.2. У второй обмотки 442 = [4У2«ни 2+ (442 1)бз]брз, Б х 42 а .8 й .0 с 8 эс 4С о Ю со сэ 13.3, У третьей обмотки Ьз = [4Уз«ииз+ (4Уэ — 1)бз]йрз, йь сэ С> С4 Оъ 424 С4 а а с о Ц2 О. Б о а а Ю о Сэ С> 4'4 сэ сз 4О » С4 132 133 Число слоев округляем в сторону больших значений: М4 = 5.
12.2. Во второй обмотке согласно п.9 число слоев 4У2 —— ! 12.3. В третьей обмотке число слоев Третью обмотку размещаем в незаполненном слое первой обмотки с промежутком 5 мм от крайнего витка первой обмотки. 13. Размеры обмоток по высоте намотки Высота т'-й обмотки (рис. 3.22) где й — коэффициент разбухания обмотки; б — толщина межслоевой изоляции (табл. 3.7); 4 = 1; 2; 3. 13.1. У первой обмотки б4 = 0,12 мм — толщина слоя иэолирующеи бумаги марки К-120. При- нимаем коэффициент разбухания ср4 — 1,15. Таким образом, 142 = [5 0,88+ (5 — 1) - 0,12] 1,15 = 5,612 мм. бз — — 0,12 мм.
Принимаем коэффициент разбухания ср2 = 1,2 мм. Таким образом, 52 — — [1 1+ (1 — 1) . 0,12] 1,2 = 1,2 мм. бз = 0,12 мм. Принимаем коэффициент разбухания йрз = 1,1. Таким образом, Иэ =' [1. 0,56+ (1 — 1) 0,12] 1,1 = 0,616 мм. 14. Изолирующие зазоры в конструкции катушки Воздушный зазор между магнитопроводом и каркасом составляет обычно 0,4...0,5 мм.
Выбираем зазор равным 0,4 мм. Толщина каркаса К о д ад о Щ о и Я 0 5 В о В и а О о о и о н М И до О О определяется размерами магнитопровода и значением испытательного напряжения.'Для приведенных выше условий она принята Л„= 0,8 мм. Межслоеаая и межобмоточная изоляция выбирается в соответствии с рекомендациями, помещенными в табл.3.7.
/ Между каркасом и первой обмоткой помещены два слоя изоляционной бумаги марки К-120 (толщина двух слоев 0,12 ммх2=0,24 мм) и один слой пленки марки ПЭТ-Э толщиной 0,012 мм. Так же выполнены изоляция между первой и второй обмотками и внешняя изоляция. Кроме того, дополнительно снаружи помещается слой ленты из бумаги К-120 (толщина слоя 0,12 мм). Таким образом, суммарная толщина изоляции Лс 1 между каркасом и первой обмоткой равна 0,252 мм.
Такая же толщина изоляции Лг 2 = 0,252 мм между первой и второй обмотками. Толщина внешней изоляции Ль„= 0,252+ 0,12 = 0,372 мм. 15. Толщина катушки, включающая е себя обмотки, каркас и электроизоляционные зазоры, Лд = 0,4 + 0,8 + 0,24+ 0,012 + 5,612+ 0,24+ 0,012+ 1,2+ +0,24+ 0,012 + 0,12 = 8,888 мм. Полученное значение Лд меньше минимального размера окна магнитопровода Ла — — 9 мм, что обеспечивает размещение катушки в окне. 16. Длины средних витков обмоток 16.1.
Длина среднего витка первой обмотки где р — удельное электрическое сопротивление медного провода, рав ное 0,0175 Ом ммз/м; 41 — сечение провода первой обмотки из п 5 1 (два провода по 0,5 ммт); 0 0175, 84 353 10-5 2, 32 5 1 17.2. Сопротивление второй обмотки рЬсргпг 0,0175.107336 10-з,1 42 25 =7,5 10 50м. 17.3. Сопротивление третьей обмотки РХсрзпз 0,0175 84,353. 10-5 . 2,5 Чз 0,196 18. Сопротивление обмоток переменному току Я;=Л 4Я;, где Й; — коэффициент увеличения активного сопротивления от часто- ты /, определяемый по рис. 3.23; 1 = 1; 2; 3.
7ср1 = 26 + 2с+ 2х(гх + Лк-г + Лг/ ) = 2 ° 12,8+ 2 ° 16+ 26(1~2+ +0,252+ 5,612/2) = 84,353 мм. 16.2. Длина среднего витка второй обмотки Лера — — 26 + 2с+ 2з (г„+ Лк г + Л| + Л| 2+ Л2/2) = = 2 ° 128+2 16+2сг(1,2+0252+5612+0252+1,2/2) = 107336мм.
16.3. Длина среднего витка третьей обмотки Лсрз = Есрг = 84,353 мм. 17. Сопротивление обмоток постоянному току при температуре окружающей среды 4 = +20'С. 17.1. Сопротивление первой обмотки рЬср1 2п1 77г —— 4г 134 (У !У 17 15 !4 13 11 Рис.
5.25. Зависимость коэффициента увеличения активного сопротивления Л от частоты / при различных диаметрах медных проводов а: ! — 4 = 20...2,5 мм; 2 — Ы = 1,4...2,02 мм; 3 — Ы = 1,56...1,74 МКС 4 — Ы = 1,3...1,5 мм; 5 — Н = 1,04...1,25 мм; 5 — Ы = 0,6 .,1 мм; Н ы 0,64...0,77 мм; 6 — 4 = 0,06...0,62 мм 135 ЬР = 90 — 20 = 70' С и температурный коэффициент 19. Масса' меди обмоток 19.1. Масса первой обмотки Мс = Есрспг4с7 Руд = Ра 19.2. Масса второй обмотки = 1+ иЕ1В. 137 136 18.1.
Сопротивление первой обмотки Л с — -lс сЕЕс = 1,18 0,096= 0,113 Ом, где !с определен по кривой 6 на рис. 3.23 для И = 0,8 мм при частоте / = 50 кГц. 18.2. Сопротивление второй обмотки В з = !с зЯз— - 1,18 7,5.10 = 8,85 10 Ом, где !с определен по кривой б на рис. 3.23 для с! = 1,0 мм при частоте / = 50 кГц. 18.3. Сопротивление третьей обмотки Я = )с ~Е4 —— 1,05 0,0183 = 0,0192 Ом. где 7 — удельная масса медного провода, равная 8,9 г/см; з. Мс —— 84,353 10 '(2 32,5) 1.
10 ~ . 8,9 = 0,0488 кг. Мт гд ЕсрзпзсЕг7 = 107,336. 10 ' 1 25 10 8,9 = 0,0239 кг. 19.3. Масса третьей обмотки М = Ечьзп~4~7 = 84,353 10 ' .2,5 .0,196 .10 ~ 8,9 = 0,00037 кг. Суммарная масса меди обмоток М = М! + Мз + Мз = 0,0488+ 0,0239+ 0,00037 = 0,073 кг. 20. Потери в меди обмоток Рмс де !свЕс Е! с г где Гсв — температурный коэффициент сопротивления, учитывающий температуру перегрева обмотки Ьд относительно температуры окружа- ющей среды !дс = 20'С; с = 1; 2; 3; Для меди коэффициент ю = 0,004 1/'С. Задаемся допустимым значением нагрева обмоток дд „вЂ” — 90'С.
Тогда перегрев относительно температуры окружающей среды +20 С составит !св = 1+ 0,004. 70 = 1,28; Рм! = lсвЕсзИ- с = ! 28 2г 0 113 0,578 Вт; Рмз = )свЕ~Я-з = 1,28 60 8,85 10 = 0,408 Вт; Рмэ — — !свЕзВ-з = 1,28 0,5~ 0,0192 = 0,006 Вт. Суммарные потери в меди обмоток Рм = Рмс+Рмз+Рмз = 0,578+ 0408+0,006 = 0,992 Вт.
21. Потери в феррите магнитопровода Рф Рудбф где Руд — удельные потери в магнитопроводе, определяемые по фор- муле где /' = 1 кГц — базовое значение частоты; В' = 1 Тл — базовое значение индукции; Ра, а и !у — коэффициенты, полученные из экспериментальных данных и приведенные в табл. 3.8 для некоторых марок ферритов; суф — масса магнитопровода, равная суммарной массе двух Ш-образных деталей: бф = 0,046 кг 2 = 0,092 кг. Из табл. 3.8 находим для феррита марки М2000НМ1 Ре = 68 Вт/кг, а = 1,2; !У = 2,8.
Таблица 3.8 Коэффиииенты для опенки потерь в иагнитопроводе Значение рабочей частоты / = 50 кГц берем из исходных данных значение индукции Вм = 0,115 Тл — согласно п,7. Таким образом, Р„л = 68(50/1) с'з(0,115/1)т'э = 17,427 Вт/кг, Рф = 17,427. 0,092 = 1,603 Вт. 22. Потери в трансформаторе Р,р = Р„+ Рф = 0,992+ 1,603 = 2,595 Вт. 23. Проверяем значение КПД на основании полученных расчетных значений мощностей: г1 = Рэ/(Рэ+ Рта) = 245/(245+ 2,595) = 0,9895.
Таким образом, значение КПД принято в п.2 с достаточно хорошим приближением и изменения его не требуется. 24. Уточняем значение входного тока трансформатора. Активная составляющая тока холостого хода 7~ х = Рф/Уг = 1 603/132 = 0 0121 А. Реактивная составляющая тока холостого хода 1,„= НЬерф/пы Н = ' = 55,13 — = 0,5513 —; 0,115 А А 4х 10-т 1655 ' м ' см' 0,5513 9,67 325 Ток холостого хода трансформатора г..
= %Р+ вс г = Уточненное значение входного тока = 0,164 А. г',„, =,~~* .«4 = т0Анв ~-СС1188ннх Г=1сн ~, где Н = В/1са1св; В = 0,115 Тл берется из п.7; па = 4т . 10 т Гн/м; р = 1655 — эквивалентная магнитная проницаемость, определяемая из табл. 3.5 для магнитопровода Ш12х15; Ь,рф = 9,67 см — длина средней линии магнитопровода Ш12х15 из табл. 3.5: Учитывая возможные отклонения от технологии сборки, принима 1„„= 0,18 А. Окончательное уточненное значение входного тока 25.
Определяем падения напряжения на обмотках трансформатора Падение на первой обмотке ЬУг = /св 1г~~„,Я с = 1,28 2,1 0,113 = 01303 В. Падение на второй обмотке АУз = lсвХзЯ г = 1,28 60. 8,85 10 з = 0,0068 В. Падение на третьей обмотке ЬУз = Ев1зВ з = 1,28 .
0,5 . 0 0192 = 0 0123 В. В процентном выражении: ЛУ,"' = — 100 % = 0,229 %; 1 У Ь Уэ = — . 100 % = 0,17 %; Уз АУз" = — 100% = 0,123%. Уз Проверяем принятые в пп.7 и 10 значения падений напряжений. Для этого определяем приведенные падения напряжения ЛУГ (на об- мотках 1 и Я) и ЛУгд з (на обмотках 1 и Ю): ЬУ1 ' э = У~~+ Уз~ = 0,229+0,17 = 0,399%; АУг~-э = Уп + Уз = 0 299+ 0 123 = 0 352 %- Полученное значение ЛУг% э меньше значения 0,5 %, принятого в п.9, а значение ЬУг%з меньше значения 0,4 %, принятого в п.10, Таким образом, принятые значения падений напряжений и, следовательно, чи- сло витков не требуют уточнения.
26. Перегрев обмоток трансформатора АР = Ргвйв, где Ев = 9,17 С/Вт — температурный коэффициент мощности из табл. 3.5; сИ = 2,595. 9,17 = 23,8' С. При температуре окружающей среды +65сС нагрев обмоток со- ставит д = 65+ 23,8 = 88,8' С ( дл„— — 90' С. Если полученное значение д больше допустимого дл „, принятого в п 20, то следует перейти на больший типоразмер магнитопровода 138 139 З.З. Полупроводниковые диоды В источниках электропитания диоды используются для выпрямлении переменного напряжения, обеспечения проводимости и блокировки транзисторных ключей в обратном направлении. При выборе типа диода основными его характеристиками являются обратное напряжение и прямой ток.
При импульсном характере тока с большой скважностью проверяется соответствие максимального значения тока допустимому уровню для заданных значений длительности, частоты повторения или скважности импульсов. Потери мощности Рпр„в диоде для статического режима работы определяются из зависимости "прст = ~17пр/прср, где сз17 — падение напряжения на диоде при среднем значении тока пр При частоте коммутации, равной десяткам килогерц, диод долпрср. жен иметь малое время перехода из открытого состояния в закрытое. Это время определяет динамические потери диода и максимальное значение всплеска тока ключевого транзистора инвертора, при отпирании которого происходит выключение диода.
В источниках электропитания с входным напряжением 380 В трех-. фазного тока частоты 50 Гц рабочее напряжение может достигать 600 В. В таких цепях используются диоды с допустимым рабочим напряжением не ниже 1000 В, Чтобы обеспечить указанное рабочее напряжение, кремний и-типа для изготовления диодов должен иметь удельное сопротивление р ж 40 Ом см, что соответствует концентрации донорной примеси 10ге см з. При работе в составе инвертора время 1, ,вр восстановления обратного сопротивления диодов должно быть в несколько раз меньше времени включения 1 „„ транзисторов.
Если время составляет примерно 1 мкс, то время 1ппспвр не должно превышать 0,25...0,3 мкс. При этом время восстановления обратно пропорционально концентрации золота. Увеличение концентрации золота приводит к улучшению частотных свойств, но в то же время повышается прямое напряжение диодов. Когда концентрация № золота становится соизмеримой с концентрацией Аг доноров, удельное сопротивление кремния резко возрастает.
Для иск ходного кремния с сопротивлением р = 40 Ом см и удельными концентрациями золота и доноров № = Фп — — 10ге см з минимальное значение времени восстановления 1 „вр,п определяется зависимостью Свпспвр лип = 2,5 ' 10 /№ = 0,26 10 с. Таким образом, время восстановления диодов с обратным напряжением У вр ) 1000 В не может быть полУчено менее 0,25. 10 з с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
