Расчет понижающего трансформатора. Понижающий трансформатор преобразует напряжение электросети 220 В в напряжения необходимые для питания модулятора.
Он должен содержать первичную и две вторичные обмотки. Трансформатор должен иметь следующие параметры действующее напряжение первичной обмотки В, действующие напряжения вторичных обмоток выбираем с учетом повышения напряжения на конденсаторах сглаживающих фильтров В, В, ток вторичных обмоток А. Частота сетевого напряжения Гц. 3.1.1.2. В качестве магнитопровода трансформатора выбираем ленточный стержневой магнитопровод, так как он имеет перед броневым магнитопрводом ряд существенных преимуществ меньшая приблизительно на 25 масса трансформатора, Меньшая примерно на 30 индуктивность рассеивания, более высокий КПД, меньшая чувствительность к внешним электромагнитным полям, поскольку, ЭДС помех, наведенные в обмотках расположенных на разных стержнях, имеют противоположные знаки и взаимно компенсируются. 3.1.1.3. Определяем ток первичной обмотки трансформатора 3.1 А 3.2 3.1.1.4. Определяем габаритную мощность трансформатора 3.3 Вт 3.4 3.1.1.5. Далее необходимо рассчитать магнитопровод трансформатора.
Сначала рассчитываем произведение площади поперечного сечения стержня на площадь окна магнитопровода. Стержнем называется участок магнитопровода на котором размещена катушка 3.5 где, В магнитная индукция, ТЛ j плотность тока в обмотках , А мм ? КПД n число стержней магнитопровода - коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью - коэффициент заполнения окна магнитопровода медью.
Рекомендуемые значения магнитной индукции, среднего значения плотности тока, КПД и коэффициента заполнения окна для частоты f 50 Гц приведены в таблице 3.1. Коэффициент заполнения сечения магнитопровода для сталей 3411 3415 равен 0,95 0,97, а для сталей 1511 1514 0,89 0,93. Поскольку имеющийся магнитопровод изготовлен из стали марки 3415 из выше-сказанного принимаем 0,96 Таблица 3.1. Pгаб, Вт В, Тл, при частоте 50Гц и толщине ленты Плотность тока, j, А мм КПД ? 0,05 0,1 0,35 0,5 10 20 40 70 100 200 400 700 1000 1,2 1,4 1,55 1,6 1,6 1,51 1,43 1,35 1,3 1,1 1,26 1,37 1,39 1,35 1,25 1,13 1,05 1 4,8 3,9 3,2 2,8 2,5 2 1,6 1,3 1,2 0,85 0,89 0,92 0,94 0,95 0,96 0,97 0,97 0,97 Из таблицы 3.1 для расчета принимаем В 1,26 Тл j 3,9 А мм 0,26 ? 0,89 n 2. см 3.6 3.1.1.6. Определяем толщину стержня магнитопровода 3.7 см 3.8 Параметры различных магнитопроводов приведены в таблице 3.2. При выборе магнитопровода необходимо стремится, чтобы сечение магнитопровода было близко к квадрату, поскольку в этом случае расход обмоточного провода минимален.
Из таблицы 3.2 выбираем магнитопровод ПЛР12,5Х20 со следующими параметрами толщина стержня a 12,5 мм ширина ленты магнитопровода b 20 мм высота окна h 40 мм, ширина окна магнитопровода с 10 мм произведение Sст Sок 10 см Sст 2,5 см Sок 4 см . 3.1.1.7. Определяем минимальную ширину ленты магнитопровода 3.9 см 3.10 Из формулы 3.10 следует, что магнитопровод выбран правильно. 3.1.1.8. Далее рассчитываем обмотки трансформатора.
Определяем ЭДС одного витка 3.11 В 3.12 Таблица 3.2. Тип магнитопр. а, мм b, мм с, мм А, мм H, мм h, мм h1, мм Масса, г Scт, см Sок, см Sст Sок, см Lср, см Vст, см ПЛР10Х12 ПЛР10Х16 ПЛР10Х20 ПЛР10Х25 10 12 16 20 25 8 28 54 32 10 94 120 151 188 1,25 1,6 2 2,5 2,56 3,2 4,1 5,12 6,4 11,1 13,9 17,8 22,3 27,8 ПЛР12,5Х12 ПЛР12,5Х16 ПЛР12,5Х20 ПЛР12,5Х25 ПЛР12,5Х32 12,5 12 16 20 25 32 10 35 5 40 12,5 148 188 235 294 377 1,56 2 2,5 3,13 4 4 6,25 8 10 12,5 16 13,9 21,8 27,8 34,8 43,5 55,7 ПЛР14Х12 ПЛР14Х16 ПЛР14Х20 ПЛР14Х25 ПЛР14Х32 ПЛР14Х36 14 12 16 20 25 32 36 11 39 73 45 14 166 238 297 372 475 535 1,75 2,24 2,8 3,5 4,48 5,04 5,18 9,06 11,5 14,4 18,1 23,1 26 15,7 27,4 35,1 43,9 54,9 70,3 79,1 3.1.1.9. Рассчитываем падение напряжения на обмотках трансформатора 3.13 В. 3.14 В 3.15 В 3.16 3.1.1.10. Рассчитываем число витков первичной обмотки 3.17 3.18 3.1.1.11. Рассчитываем число витков во вторичной обмотке 3.19 3.20 3.21 3.1.1.12. Рассчитываем диаметр обмоточного провода без изоляции 3.22 мм 3.23 Поскольку токи вторичных обмоток одинаковы, то и диаметр провода в них тоже будет одинаков. мм 3.24 3.1.1.13. Из таблицы 3.3 выбираем обмоточные провода для первичной обмотки марки ПЭЛ 0,2 мм, для вторичных обмоток ПЭЛ 0,45 мм. 3.1.1.14. Рассчитываем среднюю длину витка обмотки 3.25 м 3.26 3.1.1.15. Определяем длину провода в обмотках 3.27 м 3.28 м 3.29 м 3.30 3.1.1.16. Уточняем величину падения напряжения на обмотках 3.31 Таблица 3.3. Справочные данные некоторых обмоточных проводов марки ПЭЛ. Диаметр медной жимы, мм Сечение медной жилы, мм Сопрот. 1 м провода, при 20?С, Ом Доп. ток, при плот. 2 А мм , А Диаметр провода, мм Масса 100 м провода, г 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2 0,21 0,35 0,38 0,41 0,44 0,47 0,49 0,02 0,0227 0,0255 0,0284 0,0314 0,0346 0,0962 0,1134 0,132 0,1521 0,1735 0,1855 0,873 0,773 0,688 0,618 0,558 0,507 0,182 0,155 0,133 0,115 0,101 0,093 0,0402 0,0454 0,051 0,0568 0,0682 0,0692 0,192 0,226 0,264 0,304 0,346 0,378 0,18 0,19 0,2 0,21 0,225 0,235 0,39 0,42 0,45 0,49 0,52 0,54 18,4 20,8 23,3 25,9 28,7 31,6 87,1 103 120 138 157 171 В 3.32 В 3.33 В 3.34 3.1.1.17. С учетом полученных уточненных значений падения напряжения в обмотках вычисляем количество витков первичной обмотки по формуле 3.17 3.35 3.1.1.18. С учетом полученных уточненных значений падения напряжения в обмотках вычисляем количество витков во вторичных обмотках по формуле 3.19 3.36 3.37 3.1.1.19. Поскольку трансформатор содержит две катушки то в каждой катушке будет содержатся 3040 2 1520 витков первичной обмотки, 552 2 276 и 164 2 82 витков вторичных обмоток. 3.1.1.20. Определяем массу проводов обмоток , 3.38 где, М погонная масса обмоточных проводов из таблицы 3.3 деленная на 100. г 3.39 г 3.40 г 3.41 3.1.1.21. Из таблицы 3.2. определяем массу магнитопровода Мм 235 г. 3.1.1.22. Определяем массу трансформатора без учета деталей крепления 3.42 г 3.43 3.1.1.23. Определяем максимальные размеры трансформатора 3.44 3.1.1.24. Определяем коэффициент трансформации 3.45 3.46 3.1.1.25. Далее необходимо рассчитать мощность потерь.
Сначала определяем потери в магнитопроводе , 3.47 где удельные потери в магнитопроводе, для данного магнитопровода равны 0,339. Магнитопровод изготовлен из стальной ленты 3413 толщиной 0,35 мм, удельные потери для него равны 1,3 Вт кг. Вт 3.48 3.1.1.25. Определяем активное сопротивление обмоток , 3.49 где погонное сопротивление проводов, определяемое из таблицы 3.3. Ом 3.50 Ом 3.51 Ом 3.52 3.1.1.26. Пересчитываем ток вторичных обмоток в ток первичной обмотки 3.53 А 3.54 3.1.1.27. Определяем ток первичной обмотки с учетом потерь , 3.55 где КПД трансформатора по таблице 3.1 для габаритной мощности 20 Вт. А 3.56 3.1.1.28. Определяем потери в обмотке на активном сопротивлении проводов 3.57 Вт 3.58 3.1.1.29. Полная мощность трансформатора с учетом потерь равна 3.59 Вт 3.60 3.1.1.30. Определяем КПД трансформатора 3.61 3.62 3.1.2.