Методические указания к выполнению ргр по расчету электропреобразовательных устройств (558133), страница 4
Текст из файла (страница 4)
1121н б) приведенные расчетные соотношения обеспечивают точность не выше 20$, что является в большинстве случаев приемлемым, так кан разброс магнитных свойств используемых на этих частоты фэрромагнетиков превышает +-30~. 3.4. П име асчета т анс" матс а Пусть необходимо рассчитать трансформатор для двухтактного инвертора со следующими параметрами: йт и 7Г 2~ц Х Е 1А Ц = 12 В; ~,= 3,15 А (рис. 3.5); ~ = 10 кГц, Форма напряжения — андр; Т~, 100оС. ~ 50оС 1. Быбираем материал МП.
Предположим, в распоряжении имеются: феррит марки 2ОООНМЗ, Феррит марки 25ООНМС-1 и пер- маллой 50 Н с толщиной лен- ты 0,08 мм; параметры указан— ных материалов см. в табл. 3.1. Для каждого материала определяем В и П см выраже ния (3.11), (3.13), (3.15): для 2ОООНМЗ 8 = ~И.~ 1 ~ 1~'-~1ОО-~В)~'. ~~,~ 1Ы' для 250ОКМС-1 З „О,М дю:~у-ад- ~ ъ74-Ч4,Я Фо 0и-хю)3" ~~ х.~ ы) 4иоо ~п ~ 1 Вб4 иби ~'~) ~'р' Ю Ф для 50 Н 5и 1~,я'46-~кю-ий У,л.~,ю' аиб ~ /,У- УЯ'- 10060~" ) ~ ~~ ~® Ът Ужр кр (4.1) Рис. 4.2 Рис. 4.1 ~6~- Фзии -Е.-зал (4.4) Рис. 4.4 Рис. 4.3 4. ПРЕОБРАЗОВАТИ1И И ИННЕРТОРЫ ИБЭП В преобразователях (Пр) и инверторзх [Ин) постоянное напряжение преобразуется в переменное повышенной частоты (до ю 1ОО кГц) с последукадми выпрямлением в постоянное непряжение другого номинала (в Пр) или другого качества (более стабильное в стабилизирующем Пр).
Известные к настоящему времени Пр и Ин, используемые в ИВЭП радиоаппаратуры; условно можно разделить на однотактные и двухтактные. Габариты и масса трансформатора у двухтактных меньше, чем у однотактных (при прочих равных условиях), однако вторые обладают более простыми схемами упрэвления, имеют меньше электронных ключей и стоимость их ниже. В свою очередь, однотактные Пр различаются на прямоходовые (с прямым включением выпрямительного диода) и обратноходовые (с обратным включением выпрямительного диода) (рис. 4.1, 4.2), а двухтактные — на Ин с дифференциальным трансформатором, мостовые Ин и полумостовые (см. рис.
3.Ь, 4.3, 4.4). Масса и габариты Пр и Ин в значительной степени определяются массой и габаритеми ЭЭ, используемых в них (трансформаторы, реакторы, дроссели), причем масса и габариты ЭЭ существенно зависят от частоты переменного напряжения, на которую преобразуется постоянное напряжение: с ростом частоты масса и габариты ЭЭ уменьшаются вплоть до частоты Г . На частотах выше Г масса и габа- Я К~) Я'/ф риты ЭЭ уже не зависят от частоты. Это связано с тем, что с ростам частоты существенно растут потери в МП и обмотках и возрастают параэитные параметры ЭЭ, в частности, 7, — индуктивность рассеяния. Лля трансформатора граничная частота определяется следуиицщ выражением: где Ф вЂ” приведенные потери в материале МП (3.17) (оценочные значения Я приведены в табл.
П3.4); Р ~ — габаритная мощность трансформатора (3.11); ( T — М' ) — перегрев ЭЭ. С ростом частоты преобразованйя также начинают расти динами— ческие потери в транзисторных ключах, вентилях выпрямителя и других элементах; рост этих потерь вынуждает применять радиаторы большой массы и габаритов. Точный расчет потерь в транзисторных ключах затруднителен, так как требует предварительных знаний о траектории рабочей точки, паразитных параметрах цепей коммутации и т.д. Практика показала, что в качестве оценки этих потерь может быть,иойользовано выражение: где 1„ — ток коллектора; И„~ „- максимальное напряжение коллектор-эммитор; ~ — частота преобразования.„ 1 „ — длительность фронта нарастания Е„; 1 — длительность спада Т, йричем где „6д — коэффициент усиления по току в сж.
ОЭ для Т„ (обычно в справочниках приводится график зависимости Б (Е )) ~~ — время ~.т, к йм включения (указывается в справочнике);2' Š— ток базы и так д имФ'~ л'язву к ллектора, для которых указывается ~у<, ° ~~-дд — ток базы вклют анзисторного ключа (рекомендуемое значени Хц~~= г — О - ток базы запирания транзисторного ключа (обратный ток перехода змиттер-база в режиме запирания) . Т~ у Флам ) 1 след ет выбрать 1 имеют место Кроме динамических потерь в транзисторных ключах имеют и статические потери: ров, имея в виду, что частота преобразования должна быть меньше~, д потери в силовой части должны приближаться к значениям, достигнутым в современных разработках (табл. 4.1). Таблица 4 1 К вЂ” апряжение нааыщения коллектор-аммитер; . т — длитель- ЮВ чае ность замкнутого состояния ключа; T- период коммутации.
При выборе типа силового транзистора необходимо руководатво— ваться сле~у~ющим: а) токи и напряжения на электродах не должны превосходить предельно допуатимые; б) мощность, рассеиваемая в транзисторе, должна быть меньше допуатимой для заданной температуры окружакщей среды. Наиболее часто используемые силовые транзиаторы и их параметры приведены в табл П4.1. 4.1. Расчет силовой епи инве то ов и и еоб зователей Основными параметрами Ин и Пр являются напряжение на нагрузке (6„), мощность в нагрузке (Р,), напряжение питания (Е) и допустимый перегрев ( 7 7у~р ) . Вибо типа Ин и Пр основывается на учете целого ряда Фактов ров, связанных ао спецификой требований, предъявляемых к ор т к ИВЭП особенностей технологической базы и т.д., отдавая предпочтение тому типу, которы п й ри минимуме затрат максимально обеспечит требования.
Что касается конкретных схем силовой цепи, то к изложенному следует добавить: в Ин с ди44еренциальным трансформатором габаритная мощность трансформатора больше ( - 2ОЯ); в мостовой и полумоатовой схеме напряжение на транзисторных ключах меньше (- в 2 раза); в мостовой схеме велико чиало ключей и сложна схема управле- ния ~ в полумоатовой схеме выше пульсации напряж ния яжения (после выпрям— ления). Если задана марка магнитного материала, то выбор частоты преобразования должен учитывать также весьма большое число факторо- 44 Иц( силовой цепи ИВЭП в зависимости от выходной мощности и напряжения К на нагрузке (5) .
) Приближение расчетных характеристик к достигнутым в настоящее время являются признаком правильноати выбора частоты преобразбвания. П име счета силовой епи Ин. Пусть необходимо расачитать силовую цепь двухтактного инвертора с дифференциальным трана4орматором (см. рис. 3.5), ао следующими характеристиками: Е= 27  — напряжение питания; Р, = 4О Вт — мощность в нагрузке; Ь' = К = 15  — напряжение на нагрузке; Т„ — Т = 40~С вЂ” допустимый перегрев; Т, = 6О~С вЂ” температура окружающей среды, материал МП вЂ” Феррит 25ОО ннсз-2 1. Определим ~'„„ (см. (4.1)): л — см. табл.
П3.4 8 4~с" % Рра~= Р А 2= 4О 1,2 = 48 Вт. 2. Выби ем ~= 1оо гц (с 45О 3. Определяем габаритную мощность трансформатора, для чего определим Г~, 1„, К. К вЂ” действующие значения токов на напряжений на первичной и вторичной обмотках трансформатора (см.
риа. 4.3) Х = — =Д ьу ф ° 4. и ~~ ~у Ри ъ~ (-' "'- К" =1,5В) б=Е-РГ 255В Х Х Ю = д И. Ю с,. ~Ко 02 4о -И2 -б' д1 ~ = (1+Фд«-6,5.Ю- ~ ~п с так как импульсы тока в первичной обмотке имеют форму прямоугольных импульсов а длительностью т' = — , Х =Х 0,707 = 1,12 А: Р ~ ~Р*Т К +1 К«-0,5('и ~,~а 25,5+152,67«=48,6 Вт Т *~ ~ л~ Таким образом, имеются необходимые данные для расчета трансформатора (см. п.
3). 4. Выбираем ключевые транзисторы: ~~У»-»»~З-Ф Этим требованиям удовлетворяет транзистор КТВЗЕВ (см. табл. П4.1) со следующими предельно дапуатимыми режимами: 5. Оцениваем потери в транзисторных ключах (4.3), (4.4) -ю д,1 д,1 ~ф = (3+40) 0.5.10 — Ь В ,Г Е ф0 (выбираем 1 = 0,2 Ат 0,1); Куап -Б Х Р ~ ~м-д,Я(/ 05 Ю +дМ'~д «~0 =5~~ Я» 'Р Таким образом, мощность» рассеиваемая на транзисторе, превышает предельно допуатимую (5,69> 5); транзистор выбран неверно, так как не обеспечивает необходимого быстродействия. Возвращаемся к и. 4 (выбор транзистора). 4 . Выбираем транзистор 2ТВ61Б, обладелций более высоким быстродействием: 1 = 2 А К = 70 В; Г„' = 10 Вт; ~тщ — — 2,5 С/Вт; А' »»иж Оеп» УУ»»ии дев дну»„,»~ = 0 35 Въ ~~„»,= 0»1.10 с при Х„.»~~»,= 1 Аъ 5 .
Оцениваем потери в транзисторном ключе (для 2Т86ХБ): = (1+Фд«0,1 10 . — '~п -Ю д/ 0,~ т дУ СИ » 40 У 53 = ( 1+40«0,1.10 -~ ф/ — * — 08 с — 0»8 ~,58- Я - ( д ~~ Ю + д, дд ~д «У~- ~, Вр 8,- Иию Р = (О и ~,5В)- 05 = О,ж 8~. Суммарные потери в транзисторном ключе." Р = Р~„„+ Р, = 1,136 + 0,25 = 1,42 Вт, что меньше предельно допустимого (10 Вт).
б'. Если предположить» что К1Щ трансформатора =0,9, то потери в нем составят Р ,, = 0,1 ° 40 = 4 Вт (зто является типовым значением для трансформатора с такими параметрами), то .полные потери в силовой цепи составят: Р = Р ~-Я'Р = 4+ 2 1,42 = 6,84 Вт, а ИЩ силовой цепи: — — .= 0,83. что соглвоу»тая с»»»ныи» табл.
4.1. " 4 Р + Роац 40ФБВУ 3 а и е ч а н и я: а) при расчете полагали, что потери от сквозных токов и односторонней намагниченности пренебрежимо малы, поэтому при реализации Ин с данной аиловой цепью необходимо нред7- смотреть меры, сокращающие названные потери; б) расчет плсщади радиатора изложен в разд. 2.3. КТ815А Б В г КТ817А Б В Г КТ805БМ ВМ АМ КТ819А Б В г КТ844А КТ819АМ -БМ ВМ 2Т819В Б А 2ТЯ66А 10 125 1,5 5 2,5 2,5 3,3 15 20 1~Э 10... 50 15 20. 15 125 175 1О 100 15 150 100 15...100 1,5 30 окончание табл. П2.2 З.я,яй~ ц „,~. ~ ~. ж4'~.„"' 9й~ Ьл "- Ъ.М "М~"- Приложение 3 Т а б л и ц а П3 1 Эффективные геометрические параметры замкнутых МП тяпа Ш 1рие.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
