Методические указания к выполнению ргр по расчету электропреобразовательных устройств (558133), страница 3
Текст из файла (страница 3)
П2.2 УЯ~ Находим максимальный ток базы К7': - Х,«'Л (2.14) Кя эиьм «тля и«««яээя эп~~« Ясли Х„~~~~<(3...5) Х,, то следует увеличить число транзисторов, вхф~шцих в составной, еще на один. Предельная««мощность, которую может рассеять мощный транзистор без радиатора, составляет 1+2 Вт, что обычно недостаточно для силового транзистора СН.
Площадь радиатора дополнительного теплоотвода, если он необходим, может быть определена как Ф ~««'й«,т -т уэ.-ю,„.-««1ж„), и. > где Т„, — максимальная температура перехода транзистора; Х',„ тепловое сопротивление переход-корпус; Чэ«... — тепловое сопротивление корпус-редиатор; Й„ — козффициент теплоотдачи радиатора, равный О,В 10 Бт««(см2.~С) для черненого ребристого радиатора из алюминия. Значения 7„~~ и Ю, указаны в справочниках, а 2.
„ обычно лежит в диапазоне (О,б .1,6) С/Бт. Расчет сопротивлений делителя У и Х' выполняют на основе соотношения (2.1). Согласно техническим условиям на МС ток через делитель должен быть не менее 1,5 ьй. Обычно его выбирают в пределах 1,5.5 вА. Величину 6~«т следует брать равной 1,5 В для К142ЕН1, ЖН2 и 2,6  — для К142ЕН3, ЕН4. Рис. 2.5 31 Из табл. П1.4 выбираем резисторы с номинальными значениями: = ™М ~~'м л К =А,~ и 7. По уточненным значениям,;,, $ И' , Ь" „ Е - и Е на выходной характериатике МТ, строим рабочую область, в пределах которой будет перемещатьая рабочая точка транзистора. Это построение показано на рис. 2.5.
Рабочая область, помеченная штриховкой, не выходит эа пределы максимально допустимых параметров выбранно- . го транзистора 8. Б заключение определим максимальное и минимальное значения КПЛ стабилизатора: Ру~цм~ ~ ~ ( а к1тап мР.мтп Ква ряб, дм) = У 4/~ У.~ + Я~,Ю+2 /У+~7,Я+9.2 10 ~) = ЮЮУ; Р 1- - л/~4+Р„'~ял 6.. ~~„1= - У ~ГУУ-Ф+Ж~+З,8г+Ю,И+ОУ.г щ'~= р,ц, где Р , определяют при Ц~ ,-„, а — р Р— и и Г . Р находят по (2.7) при Х = 1 Рис.
2.6 Принципиальная схема рассчитанного СН показана на рис. 2.6. 3. ЭЛЕКТРОМАЛЙТНЫЕ ЭЛЕМЕНТ ИНЗП Функции, выполняемые электромагнитными элементами (ЭЗ) источников питания разнообразны. "ограничения пульсаций и броаков тока (дроссель), накопление энергии магнитного поля (; реактор), преобразование переменного напряжения одного номинала в переменное напряжение другого номинала с гальванической развязкой (трансформатор). Вес и габариты ЭЗ в значительной степени определяют вес и габариты ИВЭП, поэтому необходима оптимизация ЭЭ по этим параметрам.
К ЭЭ ИБЭП предъявляют. весьма разнообразные требования, связанные со спецификой конкретного иаточника питания, поэтому в отличие от таких комплектующих изделий, как резисторы, конденсатор~, полупроводниковые приборы, выпуакаемых серийно, ЭЭ разрабатываются, как правило, индивидуально. По этой причине стоимоать ЭЭ составляет значительную долю стоимоати ИНЭП. ЭЭ состоит из двух основных элементов: магнитопровода (МП), изготовленного из ферромагнетика (электротехничеакие стали, пермаллои, ферриты, аморфные сплавы и т.д.) и обмотки (обмоток), и~— полненной, как правило, из медного провода. МП по типоразмерам стандартизированы и могут иметь конструкцию типа Ш (броневой) (рис. 3.1), типа П (стержневой) (рис. 3.2), типа О (кольцевой, тороидальный) (рис. 3.3), типа Б (рис.
3.4). перемагничивания, кГц; 3 — максимум магнитной индукции, Тл. Потери в обмотках могут быть определены по формуле: Ф ~„„- Х ~.'~. Э где 1; — эффективное значение тока ю'-й обмотки; Ю; — активное сопротивление т -й обмотки; Х- число обмоток. Кэк правило„ плотность тока в обмотках выбирают одинаковой.
С учетом сказанного Р .-УлА„~К,, % 4,, (З.З) где,У вЂ” платность тока; у — удельное сопротивление (для меди ~ = = 0,0175 †,~ — ., с„, — коэффициент заполнения окна МП медью; 3~,— Ом-мм . объем обмотки; для стандартных МП 3~ = 2К (3' — объем МП); ~~!- коэффициент, учитывааций возрастание сопротивления с ростам частоты (см. табл. П3.5); ~- = 1 + 0,004 ( 7" -ЯЮ); 7' — температура ЗЭ. установившаяся температура нагрева ЭЭ определяется по формуле Т = 7 +- ~ )Р $~ + Р~~~ У~ , (3.4) 7~;„ — температура окружахщей среды; Р, — тепловое сопротивление ЭЭ.
К мокет быть оценено по формуле Ю вЂ” ~/К,5' „„ (3.5) где 6 = 1,2"10 Вт/(см . С) — коэффициент теплоотдачи в свобод- -3 2 о ном воздушном пространстве при нормальных атмосферных условиях; Я„„„- полнея поверхность охлаждения ЭЭ, Рис. 3.2 Рис.
3.1 Рис. 3.4 Рис. 3.3 Основные типоразмеры МП и их характеристики приведены в табл. П3.1, П3.2, а данные обмоточных проводов круглого сечения — в табл. ПЗ.З. Основным фактором, определяющим вес и габариты ЭЭ, являются потери мощности в нем, которые разделяются на потери в МП и потери в обмотке (обмотках). Потери в МП, приведенные к единице объеме„ (1 см ), определяют по следующей эмпирической зависимости: ! ~с48у (3.1) где Я,, ~,„ — коэффициенты, средние значения которых для основных магнитсмнгких материалов приведены в табл.
П3.4; ~ - частота 32 3.1. Расчет осселя льт Основным параметром дросселя является его индуктивность (З.И вЂ” 9 где ~И„ = Фй' 10 Гн/см; /~~А - эквивалентная относительная магнитная проницаемость МП; при наличии зазора (который необходим, так как дроссели фильтра работают при сильном подмагничивании) !!! Я' (3.7) Следует также заметить, что столь малый перегрев .н рассмотренном случае связан с тем, что ближайший типоразмер МП оказался аущественно превосходящим требуемый по,.Я' . Это привело к завышению объема и веса дросселя. Тут можно рекомендовать несколько повысить ~ы,„и повторить расчеты.
Такой итеративный алгоритм расчета, характерный для проектирования любых сложных элементов, совершенно необходим при Расче- 33. 3.3. Основными параметрами трэнсформатора являются: действукцие значения токов и напряжений на всех его обмотках (1,' К- ), частота ~ , температура окружающей ареды Т, , установившаяся температура Ту" . Габаритная мощность трансформатора У - — -.'Е г1, (3.11) уапц Я - г (где Л~ — число обмоток) определяет габариты и вес трансформатора: У,„~ - ЯЖ В УФ Ф ~Ф„5', (3.12) где 1~- коэффициент формы напряжения на обмотках (ф,„= 1,11 для синусоидального напряжения и Ф~, = Т для напряжения формы "меандр"); А.
— коэффициент заполнения сечения МП ферромагнитным материалом ( сталью" ), зависит от толщины ленты, пластин ( 4): Н трансформаторе минимального веса максимальное значение индукции в МП 3 рекомендуют выбирать следующим образом: I 37ПА( ту Т иЯ($0 Ф„) ~ ф р /"~) 1,75 Я) 1,75~6-Р,Х) (3.13) где Й„= Е + О,ОО4 Л~~ -7,), Т= 20оС; Йр = 1,5...2; А = О 25.0 3. —,; Ф~ — коэффициент, учитываэнций увеличение потерь в МП р э ~> е ф в ° ° ~ е вследствие резки (для ленточных МП); значение Ф приведено в табл. ПЗ.6.
Р (см. выражение (3.1) и табл. П3.4). атериал, обладающий максимальным показателем пер мой мощности обеспечит минимальный вес трансформатор , одн о и боре материала следует учитывать и факторы атоимости, технологичности и т д. Объем ЫП определяют по следующему выражению: ~г,~~ ~Ь~т Рак 4,. /' ~ ~уст-~акр) (3.16) Я =~.У) ~~) — -е (3 ° 14) причем ~ = ТООО Гц. р" 10-4 о с,см2 Ф Полученное значение 3 является лишь оценочным, так как окончательный выбор 3 возможен лишь после выбора типоразмера МП. Ма— териал магнитоцровода выбирают из предполагаемого ряда после определения для каждого материала показателя передаваемой мощности: С 2) п,= ~ в (3.15) где С- ~ ,Э 2 я=р„у 'в (3.17) 1 Гц и В = 10 Тл.
значению 3" выбрать бли— и определить геометри— ц МП „з ферритов и других магнитодиэлектриков г р и 3 определяют потери в трансформаторе (с"' ния (3.1), (3.3)) и являются взаимозависимыми величинами: узеличе— ние 3 приводит к снижению1 и наоборо~. В связи с изложенным, транаформатор одной и той же габаритной мощности на одном и том же материале МП может быть реализован при различных комбинациях З и У в зависимости от того, какую цель при проектировании пресле- дуют: достижение минимального веса, минимальных габаритов или стоимости, (см- (3.1), (3.14) ) потеРи в мн, приведенные 1 смЗ при у Выражение (3.16) позволяет по численному жайший типоразмер (см.
табл. ЦЗ.Т, ПЗ.2) ческие параметры ВБ. Р-Р'К . (3 20) Рис. 3.5 Т а б л и ц а За1 р, г. -ря' 38 Уточненное значение 3 , можно определить по формуле ~г з =рнй ~р ' фф р~~У ~;~Ф Р 4' и Число витков в обмотках находят по известным соотношениям: (3.19) 4й~, ~Я 3 Плотность тока в обмотках выбирают из условия равенства потерь в МП и обмотках (условие максимального КПД транс$ормато- После определения расчетного перегрева по Формуле Т вЂ” Т =ЯР У (3.21) уйк пкр п р т и- — ' (3.22) делают окончательный вывод о соответствии рассчитанного транс4арматора предъявляемым требованиям. Наыечанин: а) прин~енные раечетнне ооотноаеиин ориентиронаны прение нчего на раочет транофорееторон поиыаеиной чаототы (более 1 кГц); для трансформаторов промышленной частоты (50 Гц и 400 Гц) разработана более точная методика„ основанная на накопленном богатом опыте проектирования таких трансформаторов, при которой исходя из типа МП, габаритной мощности частоты выбирают рекомендуемые значения У, В,„,Ж и далее по выражению (3.12) определяют типоразмер МП и т.д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
