Проектирование маломощного трансформатора

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 13Следующая ⇒

После расчета всех выпрямителей, обеспечивающих питание узлов усилителя, выполняем расчет силового трансформатора выпрямителя.

Существует много методик такого расчета. Мы будем пользоваться упрощенным вариантом расчетов. Тем не менее, для маломощных трансформаторов (до 100 Вт) такой подход дает достаточно точные результаты, позволяющие использовать полученные данные на практике.

Определяем полную мощность трансформатора

Она определяется как сумма габаритных мощностей всех выпрямителей, питающихся от данного трансформатора:

. (4.6)

2 Находим параметр трансформатора

Для выбора магнитопровода необходимо найти произведение площадей поперечного сечения магнитопровода (стали) и окна для размещения обмотки .

; ; , (4.7)

где a, b, c, h – геометрические параметры сердечника, показанные на рисунке 4.7;

- коэффициент полезного действия трансформатора. Для маломощного трансформатора 0, 7 ÷ 0, 85;

- частота сети, Гц;

- максимальное значение индукции в сердечнике, Т. Для ленточных трансформаторов, которые рекомендуется использовать на малых мощностях, следует принимать 1, 5 ÷ 1, 65 Т;

- плотность тока в обмотке трансформатора, А/мм^5. Для обмоток с воздушным охлаждением трансформаторов малой мощности можно взять 3 ÷ 5 А/мм²;

- коэффициент заполнения окна медью. Обычно 0, 22 ÷ 0, 28;

- коэффициент заполнения поперечного сечения сердечника сталью. Для ленточных магнитопроводов 0, 93 ÷ 0, 95.

По величине и таблице 5.2 находим нужный типоразмер сердечника, у которого произведение будет не меньше, чем рассчитанное по формуле 4.7.

Таблица 4.2 – Параметры броневых ленточных сердечников типа ШЛ

Типоразмер а, мм b, мм с, мм h, мм S_C, см² S_OK, см² S_СS_ОК, см⁴

ШЛ4х8 0, 32 0, 4 0, 128

ШЛ6х8 0, 48 0, 9 0, 432

ШЛ8х10 0, 80 1.60 1, 280

ШЛ8х16 1, 28 1, 60 2, 048

ШЛ10х16 1, 60 2, 50 4, 000

ШЛ12х20 2, 40 3, 60 8, 640

ШЛ12х25 3, 00 3, 60 10, 80

ШЛ16х16 2, 56 6, 40 16, 38

ШЛ16х20 3, 20 6, 40 20, 48

ШЛ16х25 4, 00 6.40 25, 60

ШЛ16х32 5, 12 6, 40 32, 77

ШЛ20х20 4, 00 10, 00 40, 00

ШЛ20х25 5.00 10, 00 50, 00

ШЛ20х32 6, 40 10, 00 64, 00

ШЛ20х40 8, 00 10, 00 80, 00

ШЛ25х25 12, 5 62, 5 6, 25 15, 63 97, 66

ШЛ25х32 12, 5 62, 5 8, 00 15, 63 125, 0

ШЛ25х40 12, 5 62, 5 10, 00 15, 63 156, 3

ШЛ25х50 12, 5 62, 5 12, 50 15, 63 195, 3

ШЛ32х32 10, 24 25, 60 262, 1

ШЛ32х40 12, 80 25, 60 327, 7

ШЛ32х50 16, 00 25, 60 409, 6

ШЛ40х40 16, 00 40, 00 640.0

ШЛ40х50 20, 00 40, 00 800, 0

ШЛ40х64 25, 00 40, 00

ШЛ40х80 32, 00 40, 00

Выбрав сердечник, нужно в пояснительной записке привести его чертеж с указанием размеров, как показано на рисунке 4.7

Проверку на размещение обмотки в выбранном окне допускается не проводить.

Рисунок 4.7 – Ленточные броневые магнитопроводы типа ШЛ

Определяем число витков в обмотках трансформатора

Число витков в первичной обмотке

, (4.8)

где - напряжение сети (первичной обмотки трансформатора), В;

- потери напряжения в первичной обмотке, %.

Значения величин , , - те же, что использовались в выражении (4.7).

Потери в обмотках определяются по графику на рисунке 4.8.

Рисунок 4.8 – Потери напряжения в обмотках трансформатора

Площадь магнитопровода берется из таблицы 4.2 в см^5.

Число витков во вторичной обмотке

, (4.9)

где - напряжение сети (первичной обмотки трансформатора), В;

- потери напряжения во вторичной обмотке, %.

Расчет диаметра и выбор проводов обмоток

Диаметр провода вторичной обмотки без учета толщины изоляции находим по действующему значению тока в обмотке , определенному ранее.

[мм], (4.10)

где - плотность тока в обмотке, которая принималась ранее для выражения (4.7).

Ток в первичной обмотке будет равен

. (4.11)

Диаметр провода первичной обмотки будет

[мм]. (4.12)

Полученные диаметры проводов округляем до ближайших стандартных по таблице 4.3.

Выбираем марку обмоточных проводов (например, ПЭВ-1, ПЭВ-2) и указываем в пояснительной записке его диаметр с изоляцией.

Таблица 4.3 – Провода медные круглые

Номинальный диаметр провода по меди, мм	Сечение провода по меди, мм²	Диаметр провода с изоляцией, мм
ПЭВ - 1	ПЭВ - 2	ПЭЛ	ПЭТВ	ПНЭТ	ПЭЛШО

0, 02	0, 00031	0, 027	-	0, 035	-	-	-
0, 025	0, 00051	0, 034	-	0, 04	-	-	-
0, 03	0, 00071	0, 041	-	0, 045	-	-	-
0, 032	0, 0008	0, 043	-	0, 046	-	-	-
0, 04	0, 0013	0, 055	-	0, 055	-	-	-
0, 05	0, 00196	0, 062	0, 08	0, 07	-	-	0, 14

Продолжение таблицы 4.3


0, 06	0, 00283	0, 075	0, 09	0, 085	0, 09	-	0, 15
0, 063	0, 0031	0, 078	0, 09	0, 085	0, 09	-	0, 16
0, 07	0, 00385	0, 084	0, 092	0, 092	0, 1	-	0, 16
0, 071	0, 00396	0, 088	0, 095	0, 095	0, 1	-	0, 16
0, 08	0, 00503	0, 095	0, 105	0, 105	0, 11	-	0, 16
0, 09	0, 00636	0, 105	0, 12	0, 115	0, 12	-	0, 18
0, 1	0, 00785	0, 122	0, 13	0, 125	0, 13	0, 125	0, 19
0, 112	0, 0099	0, 134	0, 14	0, 125	0, 14	0, 135	0, 2
0, 12	0, 0113	0, 144	0, 15	0, 145	0, 15	0, 145	0, 21
0, 125	0, 0122	0, 149	0, 155	0, 15	0, 155	0, 15	0, 215
0, 13	0, 0133	0, 155	0, 16	0, 155	0, 16	0, 16	0, 22
0, 14	0, 0154	0, 165	0, 17	0, 165	0, 17	0, 165	0, 23
0, 15	0, 01767	0, 176	0, 19	0, 18	0, 19	0, 18	0, 24
0, 16	0, 02011	0, 187	0, 2	0, 19	0, 2	0, 19	0, 25
0, 17	0, 0227	0, 197	0, 21	0, 2	0, 21	0, 2	0, 26
0, 18	0, 02545	0, 21	0, 22	0, 21	0, 22	0, 21	0, 27
0, 19	0, 02835	0, 22	0, 23	0, 22	0, 23	0, 22	0, 28
0, 2	0, 03142	0, 23	0, 24	0, 23	0, 24	0, 23	0, 3
0, 21	0, 03464	0, 24	0, 25	0, 25	0, 25	0, 25	0, 31
0, 224	0, 0394	0, 256	0, 27	0, 26	0, 27	0, 26	0, 32
0, 236	0, 0437	0, 26	0, 285	0, 27	0, 28	0, 27	0, 33
0, 25	0, 04909	0, 284	0, 3	0, 275	0, 3	0, 29	0, 35
0, 265	0, 0552	0, 305	0, 315	0, 305	0, 31	0, 3	0, 36
0, 28	0, 0615	0, 315	0, 33	0, 315	0, 33	0, 31	0, 39
0, 3	0, 0708	0, 34	0, 35	0, 34	0, 34	0, 33	0, 41
0, 315	0, 078	0, 35	0, 365	0, 352	0, 36	0, 35	0, 43
0, 335	0, 0885	0, 375	0, 385	0, 375	0, 38	0, 37	0, 45
0, 355	0, 099	0, 395	0, 414	0, 395	0, 41	0, 39	0, 47
0, 38	0, 1134	0, 42	0, 44	0, 42	0, 44	0, 42	0, 5
0, 4	0, 126	0, 44	0, 46	0, 442	0, 46	0, 44	0, 52
0, 425	0, 142	0, 465	0, 485	0, 47	0, 47	0, 46	0, 53
0, 45	0, 16	0, 49	0, 51	0, 495	0, 5	0, 5	0, 57
0, 475	0, 177	0, 525	0, 545	0, 495	0, 53	0, 51	0, 6
0, 5	0, 196	0, 55	0, 57	0, 55	0, 55	0, 53	0, 62
0, 53	0, 2206	0, 58	0, 6	0, 578	0, 6	0, 58	0, 66
0, 56	0, 247	0, 61	0, 63	0, 61	0, 62	0, 6	0, 68
0, 6	0, 283	0, 65	0, 67	0, 65	0, 66	0, 64	0, 72
0, 63	0, 313	0, 68	0, 7	0, 68	0, 69	0, 67	0, 75

Окончание таблицы 4.3


0, 67	0, 352	0, 72	0, 75	0, 72	0, 75	0, 72	0, 8
0, 71	0, 398	0, 76	0, 79	0, 77	0, 78	0, 75	0, 82
0, 75	0, 441	0, 81	0, 84	0, 81	0, 83	0, 8	0, 87
0, 8	0, 503	0, 86	0, 89	0, 86	0, 89	0, 86	0, 95
0, 85	0, 567	0, 91	0, 94	0, 91	0, 94	0, 91	1, 0
0, 9	0, 636	0, 96	0, 99	0, 96	0, 99	0, 96	1, 05
0, 93	0, 6793	0, 99	1, 02	0, 99	1, 02	0, 99	1, 08
0, 95	0, 712	1, 01	1, 04	1, 02	1, 04	1, 01	1, 1
1, 0	0, 7854	1, 07	1, 1	1, 07	1, 11	1, 06	1, 16
1, 06	0, 884	1, 13	1, 16	1, 14	1, 16	1, 13	1, 21
1, 08	0, 9161	1, 16	1, 19	1, 16	1, 19	1, 16	1, 24
1, 12	0, 9852	1, 19	1, 22	1, 2	1, 23	1, 2	1, 28
1, 18	1, 092	1, 26	1, 28	1, 26	1, 26	1, 25	1, 34
1, 25	1, 2272	1, 33	1, 35	1, 33	1, 36	1, 33	1, 41
1, 32	1, 362	1, 4	1, 42	1, 4	1, 42	1, 39	1, 47
1, 4	1, 5394	1, 48	1, 51	1, 48	1, 51	-	1, 56
1, 45	1, 6513	1, 53	1, 56	1, 53	1, 56	-	1, 61
1, 5	1, 7672	1, 58	1, 61	1, 58	1, 61	-	1, 68
1, 56	1, 9113	1, 63	1, 67	1, 64	1, 67	-	1, 74
1, 6	2, 01	1, 68	1, 71	1, 68	1, 71	-	-
1, 7	2, 2697	1, 78	1, 81	1, 78	1, 81	-	-
1, 74	2, 378	1, 82	1, 85	1, 82	1, 85	-	-
1, 8	2, 54468	1, 89	1, 92	1, 89	1, 92	-	-
1, 9	2, 8105	1, 99	2, 02	1, 99	2, 02	-	-
2, 0	3, 1415	2, 1	2, 12	2, 1	2, 12	-	-
2, 12	3, 5298	2, 21	2, 24	2, 22	2, 24	-	-
2, 24	4, 0112	2, 34	2, 46	2, 34	2, 46	-	-
2, 36	4, 3743	2, 46	2, 48	2, 36	2, 48	-	-
2, 5	4, 9212	2, 6	2, 63	2, 6	2, 62	-	-

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

Варианты заданий для курсовой работы приведены в таблице 5.1. В ней приняты обозначения в соответствие с пунктом 5.1 настоящей методики.

Таблица 5.1 – Варианты заданий для курсовой работы

№ Вар.	Ег, В	Rг, кОм	Rн, Ом	Рн, Вт	Данные фильтра	fc, Гц	fн, Гц	fв, Гц
тип	аппроксимация	порядок

	0, 01	0, 1			ФНЧ	Баттерворта
	0, 02	0, 3			-//-	Чебышева q1=0, 5 дБ
	0, 03	0, 5			-//-	Чебышева q1=1, 0 дБ
	0, 04	1, 0			-//-	Чебышева q1=2, 0 дБ
	0, 05	5.0			-//-	Инверс. Чебышева q2=-40 дБ
	0, 06			1, 3	-//-	Эллиптич. q1=0, 5 дБ, q2=-40 дБ
	0, 08			1, 5	-//-	Бесселя
	0, 1			0, 5	-//-	Баттерворта
	0, 12			0, 4	-//-	Чебышева q1=0, 5 дБ
	0, 15				ФВЧ	Чебышева q1=1, 0 дБ
	0, 18				-//-	Чебышева q1=2, 0 дБ
	0, 25				-//-	Инверс. Чебышева q2=-40 дБ
	0.3	0, 1			-//-	Эллиптич. q1=0, 5 дБ, q2=-40 дБ
	0, 4	0, 3		1, 3	-//-	Бесселя
	0, 5	0, 5		1, 5	-//-	Баттерворта
	0, 6	1, 0		0, 5	-//-	Чебышева q1=0, 5 дБ
	0, 7	5.0		0, 4	-//-	Чебышева q1=1, 0 дБ
	0.8				-//-	Чебышева q1=2, 0 дБ

Продолжение таблицы 5.1


1, 0			-//-	Инверс. Чебышева q2=-40 дБ
2, 0			ППФ	Эллиптич. q1=0, 5 дБ, q2=-40 дБ
3, 0			-//-	Бесселя
4, 0		1, 3	-//-	Баттерворта
5, 0		1, 5	-//-	Чебышева q1=0, 5 дБ
0, 04		0, 5	-//-	Чебышева q1=1, 0 дБ
0, 05	0, 1	0, 4	-//-	Чебышева q1=2, 0 дБ
0, 06	0, 3		-//-	Инверс. Чебышева q2=-40 дБ
0, 08	0, 5		-//-	Эллиптич. q1=0, 5 дБ, q2=-40 дБ
0, 1	1, 0		ФНЧ	Бесселя
0, 12	5.0		-//-	Баттерворта
0, 15		1, 3	-//-	Чебышева q1=0, 5 дБ
0, 18		1, 5	-//-	Чебышева q1=1, 0 дБ
0, 25		0, 5	-//-	Чебышева q1=2, 0 дБ
0.3		0, 4	-//-	Инверс. Чебышева q2=-40 дБ
0, 4			-//-	Эллиптич. q1=0, 5 дБ, q2=-40 дБ
0, 5			-//-	Бесселя
0, 6			-//-	Баттерворта
0, 7	0, 1		ФВЧ	Чебышева q1=0, 5 дБ
0.8	0, 3	1, 3	-//-	Чебышева q1=1, 0 дБ
1, 0	0, 5	1, 5	-//-	Чебышева q1=2, 0 дБ
0, 04	1, 0	0, 5	-//-	Инверс. Чебышева q2=-40 дБ

Продолжение таблицы 5.1


0, 05	5.0	0, 4	-//-	Эллиптич. q1=0, 5 дБ, q2=-40 дБ
0, 06			-//-	Бесселя
0, 08			-//-	Баттерворта
0, 1			-//-	Чебышева q1=0, 5 дБ
0, 12			-//-	Чебышева q1=1, 0 дБ
0, 15		1, 3	-//-	Чебышева q1=2, 0 дБ
0, 18		1, 5	ППФ	Инверс. Чебышева q2=-40 дБ
0, 25		0, 5	-//-	Эллиптич. q1=0, 5 дБ, q2=-40 дБ
0.3	0, 1	0, 4	-//-	Бесселя
0, 4	0, 3		-//-	Баттерворта
0, 5	0, 5		-//-	Чебышева q1=0, 5 дБ
0, 6	1, 0		-//-	Чебышева q1=1, 0 дБ
0, 7	5.0		-//-	Чебышева q1=2, 0 дБ
0.8			-//-	Инверс. Чебышева q2=-40 дБ
1, 0			ФНЧ	Эллиптич. q1=0, 5 дБ, q2=-40 дБ
0, 04			-//-	Бесселя
0, 05			-//-	Баттерворта
0, 06		1, 3	-//-	Чебышева q1=0, 5 дБ
0, 08		1, 5	-//-	Чебышева q1=1, 0 дБ
0, 1		0, 5	-//-	Чебышева q1=2, 0 дБ
0, 12	0, 1	0, 4	-//-	Инверс. Чебышева q2=-40 дБ
0, 15	0, 3		-//-	Эллиптич. q1=0, 5 дБ, q2=-40 дБ

Продолжение таблицы 5.1


0, 18	0, 5		-//-	Бесселя
0, 25	1, 0		ФВЧ	Баттерворта
0.3	5.0		-//-	Чебышева q1=0, 5 дБ
0, 4		1, 3	-//-	Чебышева q1=1, 0 дБ
0, 5		1, 5	-//-	Чебышева q1=2, 0 дБ
0, 6			-//-	Инверс. Чебышева q2=-40 дБ
0, 7			-//-	Эллиптич. q1=0, 5 дБ, q2=-40 дБ
0.8			-//-	Бесселя
1, 0			-//-	Баттерворта
0, 04			-//-	Чебышева q1=0, 5 дБ
0, 05	0, 1	1, 3	-//-	Чебышева q1=1, 0 дБ
0, 06	0, 3	1, 5	ППФ	Чебышева q1=2, 0 дБ
0, 08	0, 5	0, 5	-//-	Инверс. Чебышева q2=-40 дБ
0, 1	1, 0	0, 4	-//-	Эллиптич. q1=0, 5 дБ, q2=-40 дБ
0, 12	5.0		-//-	Бесселя
0, 15			-//-	Баттерворта
0, 18			-//-	Чебышева q1=0, 5 дБ
0, 25			-//-	Чебышева q1=1, 0 дБ
0.3		1, 3	-//-	Чебышева q1=2, 0 дБ
0, 4		1, 5	ФНЧ	Инверс. Чебышева q2=-40 дБ
0, 5			-//-	Эллиптич. q1=0, 5 дБ, q2=-40 дБ
0, 6			-//-	Бесселя
0, 7	0, 1		-//-	Баттерворта
0.8	0, 3		-//-	Чебышева q1=0, 5 дБ

Окончание таблицы 5.1


1, 0	0, 5		-//-	Чебышева q1=1, 0 дБ
0, 04	1, 0	1, 3	-//-	Чебышева q1=2, 0 дБ
0, 05	5.0	1, 5	-//-	Инверс. Чебышева q2=-40 дБ
0, 06		0, 5	-//-	Эллиптич. q1=0, 5 дБ, q2=-40 дБ
0, 08		0, 4	ФВЧ	Бесселя
0, 1			-//-	Баттерворта
0, 12			-//-	Чебышева q1=0, 5 дБ
0, 15			-//-	Чебышева q1=1, 0 дБ
0, 18			-//-	Чебышева q1=2, 0 дБ
0, 25		1, 3	-//-	Инверс. Чебышева q2=-40 дБ
0.3	0, 1	1, 5	-//-	Эллиптич. q1=0, 5 дБ, q2=-40 дБ
0, 4	0, 3		-//-	Бесселя
0, 5	0, 5		-//-	Баттерворта
0, 6	1, 0		-//-	Чебышева q1=0, 5 дБ

Библиографический список

[1] Хорвиц, П. Искусство схемотехники [Текст] / П. Хорвиц, У. Хилл, Т.1.5. - М.: Мир, 1985. – 598 с., 590 с.

2 Титце, У. Полупроводниковая схемотехника [Текст] / Ульрих Титце, Кристоф Шенк Т.1. Пер. с нем. – М.: ДМК Пресс, 2007. – 832 с. – Т.2 – 942 с.

3 Титце, У. Полупроводниковая схемотехника [Текст] / Ульрих Титце, Кристоф Шенк Т.5. Пер. с нем. – М.: ДМК Пресс, 2008. – 942 с.

Приложения

Приложение А

(обязательное)

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒