Москатов Е.А. Источники питания (2011) (1096749), страница 20
Текст из файла (страница 20)
В связи с тем, что через первичную обмотку трансформатора протекает не гармонический ток, а импульсы тока, для получения верного результата необходимо выполнить разложение в ряд Фурье (177, с. 5б): 70 Компоненты источнипоа питания , Кисее ~е перв.эффп ееК яс — и в=123 ... ,4— 12 перв эфф.п где и — номер гармоники; 1п,р,,фф „— эффективная сила импульсов тока л-й гармоники; Кяс/Косп — коэффициент добавочных потерь на частоте п 2 и / т.
Найдем омнческое сопротивление первичной обмотки в омах, учитывая, что длина провода дана в метрах, а диаметр жилы — в миллиметрах: Ком.перв = (р 1.внт.перв 4 1О ) /(я с(1 Хперв). Вычислим мощность потерь в первичной обмотке на омнческое сопротивление, Вт: Ром.перв = 1лерв.макс.эфф Ком.перв. Рассчитаем мощность потерь на вихревые токи в лнтцендрате первичной обмотки, Вт: Рвнхр.перв = Ром.перв . (Кяс/Кос — 1). Приступим к расчету длины провода, коэффициента близости н мощности потерь во вторичной обмотке. Найдем суммарную толщнну меди первичной обмотки н всех слоев изоляции, мм: Ьвсех = Ьвсех + Ьмо, где Ьмо — толщина межобмоточной изоляции, мм. Определим оставшийся внугренннй диаметр кольца, пригодный для размещення вторичной обмотки, мм: Ьост = Ьост — 2 Ьмо.
Рассчитаем суммарную толщину меди н диэлектрика всех намотанных ранее слоев обмотки н изоляции, мм: Ьвсех = Ьвсех + 0пр.втор. Вычислим длину одного витка в слое вторичной обмотки, мм: (.п.сл.втор= Асоге — Всоге+(2 Ссоге)+ я (Ьвсех+ 0,5 Опр.втор). Найдем длину средней линии слоя вторичной обмотки, мм: 1.ср.л.втор = я (Ьост — Рпр.втор). Определим общую длину провода вторичной обмотки, мм: (,внт.втор = (.п.сл.втор . тэ/втор. Вычислим не занятую вторичной обмоткой часть окна магннтопровода, мм: Ьост = Ьост — 2 Олр.втор.
Предположим, в результате расчета определнлн, что вторичная обмотка заннмает всего один слой. Найдем коэффициент заполнения медью вторичной обмотки в осевом направленнн: Ез.ос = (1)пр.втор эя/втор) / 1.ср.л.втор. Рассчитаем относительную ширину провода вторичной обмотки в осевом направлении, мм: ад.
трансформаторы 71 с!2. 4сз.ос Х= Найдем параметры р и Ч для вторичной обмотки, вычислив гиперболические синусы и косинусы: з1пЬ(2 Х)+з!п(2.Х) ср=Х' созЬ(2 Х)-соз(2 Х) з!пЬ Х - з!и Х 1р=2 Х. созЬХ+ сову Вычислим коэффициент добавочных потерь по формуле Доуэлла для круглого провода вторичной обмотки: АС~ =,р+ О г. ~Сел 1,,р ГКОс Как и в предыдущем случае, выполним разложение в ряд Фурье. Найдем омическое сопротивление вторичной обмотки, Ом: Комвтор = (р Евитвтор 4 1О ) / (к 42'. Нвтор). Вычислим мощность потерь во вторичной обмотке на омическое сопротивление, Вт: Ром.втор =!н.эфф . Ком.втор. Рассчитаем мощность потерь на вихревые токи в литцендрате вторичной обмотки, Вт; Рвихр.втор = Ром.втор (КАс/Кос — 1).
Определим величину мощности потерь во всех обмотках трансформатора на вихревые токи, Вт: Рвихр = Рвихр.перв + Рвихр.втор. Найдем суммарную мощность потерь во всех обмотках на омическое сопротивление, Вт: Ром = Ром.перв + Ром.втор. Рассчитаем обьем Ч тороидального магнитопровода, ем~: Ч =(Ссоге к/4) (Асоге — Всоге ). 1О з.
Найдем массу М магнитопровода, выраженную в граммах, приняв типовую плотность феррита рф = 4,5 г/см [173, с. ! 33): М=рф Ч. Вычислим мощность потерь на гистерезис, Вт: Рг= М Руд 1О '=рф. Ч Руд 10 з. Зная все мощности потерь, рассчитаем уточненное значение КПД импульсного трансформатора: д = Рн.ампл/(Рн.ампл+ Ром+ Рг+ Рвихр). Эмпирическое и вычисленное более точно значения КПД не должны значительно отличаться друг от друга.
72 Компоненты источников питания Найдем площадь заполнения медью первичной и вторичной обмоток окна магннтопровода,мм: Змлч! = 'т1/перв л д1 !к!перв / 4; Ямлч2 = %втор л т12'. !к!втор /4. Вычислим суммарную площадь заполнения окна тороидального магнитопровода трансформатора изоляцией Би, мм: Ьи =х Ьвсех', Рассчитаем суммарную площадь заполнения окна магнитопровода медью и изоляцией, мм: Яз = Ямлч! + Ямлч2 + Би. Если занимаемая изоляцией и медью площадь будут меньше, чем площадь окна магнитопровода, то обмотку можно уместить в окно магнитопровода. Найдем коэффициент заполнения окна магнитопровода медью и изоляцией кш: !се = Бз/Бо.
Если кв = 0,3..0,5, то это указывает на сложность размещения меди обмоток и изоляционных слоев в окне магнитопровода, на трудность крепления кронштейном или арматурой изготовленного трансформатора вследствие слишком малого диаметра окна. Если к|н = 0,55..0,9, то велика вероятность, что изготовить трансформатор будет невозможно или, как минимум, затруднительно. Считают нормальным, когда при мощности нагрузки примерно до 15 Вт коэффициент Ьп = 0,15, а при мощности нагрузки более 15 Вт коэффициент 1ап = 0,1.
На этом расчет можно считать оконченным. 2.5.5. Автотрансформаторы Автоптрансформатороят называют такой трансформатор, обмотки которого не только имеют электромагнитную связь друг с другом, но и соединены электрически. Любой автотрансформатор имеет не менее трех выводов. Автотрансформатор способен отдать большую мощность в нагрузку без разрушения в долговременном режиме, чем трансформатор такой же конфигурации и с таким же магнитопроводом, но без электрической связи между обмотками.
Это обстоятельство объясняется тем, что в автотрансформаторе часть энергии передают в нагрузку, благодаря магнитному полю, а другую часть энергии переносят сугубо электрическим путем 1!2, с. 5001. Следовательно, при заданной неизменной мощности нагрузки автотрансформатор будет иметь меньшие габариты и магнитопровод меньшего типоразмера по сравнению с обычным трансформатором, и на изготовление автотрансформатора будет затрачено меньше обмоточного провода.
Зтн достоинства автотрансформаторов чрезвычайно важны для мощных установок силовой электроники. Автотрансформаторы не имеют гальванической развязки между обмотками, поэтому, с точки зрения техники безопасности, их запрещено использовать для питания паяльников от осветительной сети переменного тока напряжением 220 В, а также — медицинской аппаратуры 154, с. 24]. 2.5.6. Трансформаторы тока Трансформатором тока называют электрический датчик, предназначенный для считывания переменного тока и получения сигнала, практически не сдвинутого по фазе относительно измеренного тока и обладающего информацией о его величине. 2.5.
трансформаторы 73 Выходной сигнал трансформатора тока должен практически линейно соответствовать измеряемому току. Первичную обмотку измерительного трансформатора тока образуют одним или, реже, несколькими витками провода и включают последовательно в цепь с током, который надлежит измерить. Зачастую роль первичной обмотки играет шина большого сечения, на которую надевают магнитопровод с уложенной на него вторичной обмоткой. Магнитопровод следует выбрать таким, чтобы он не вошел в насыщение. Обычно в качестве материала магнитопровода используют аморфные металлы или нанокристаллические сплавы.
Вторичную многовитковую обмотку выполняют обмоточным проводом малого диаметра. Коэффициент трансформации может достигать нескольких тысяч. Вторичных обмоток может быть несколько. Примером служит устройство ТОЛ-10-1-7 !опорный измерительный трансформатор тока, имеющий три вторичных обмотки). Напряжение вторичной обмотки может быть высоким, что накладывает требования использования качественной изоляции с высоким напряжением пробоя и соблюдения норм техники безопасности при обслуживании такого трансформатора квалифицированным персоналом.
Между первичной и вторичной обмоткой часто прокладывают слой изоляции для обеспечения гальванической развязки. В отдельных случаях напряжение гальванической развязки может достигать тысяч киловольт. К выходу трансформатора тока обычно подключают прецизионный резистор и с этого резистора снимают напряжение, соответствующее току через первичную обмотку. Если используют высокоомный резистор или если вовсе не подключают резистор, а снимают напряжение непосредственно с вторичной обмотки, то выходной сигнал будет пропорционален б1/01, и такой трансформатор тока может быть дифференцирующим.
Трансформаторы тока классифицируют по следующим признакам: ° закрытого и открытого исполнений; ° низкого (до! кВ) и высокого (более 1 кВ) номинальных напряжений; ° по месту внедрения — для использования внутри устройств, для работы в помещениях и на открытом воздухе.
К достоинствам трансформаторов тока относят простоту организации гальванической развязки, незначительное тепловыделение и высокую повторяемость параметров от экземпляра к экземпляру. Трансформаторы тока используют в измерителях величины тока и в системах защиты источников питания от перегрузок и коротких замыканий в нагрузках. 2.6.7. Планарные трансформаторы Стремление к снижению габаритов трансформаторов, а также — профиля устройства, вынуждает конструкторов осваивать все более высокие частоты и использовать новые конфигурации давно известных сборочных единиц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
