Стабилизатор напряжения

• напряжение питающей сети U_вх=220 В;
• частота напряжения питающей сети f_c=50 Гц;
• напряжение вторичных обмоток U_вых=23,33 В;
• токи вторичных обмоток I_вых=2,94 А;
• мощность (габаритная) Р_вых=68,6 Вт.

 

1. Для частоты 50 Гц рекомендуются электротехнические стали с толщиной ленты δ=0,5÷0,35 мм [1]. Выбираем δ=0,35 мм. Так как рассчитываемый трансформатор является трансформатором средней мощности, то в качестве магнитопровода будем использовать Ш-образные пластины трансформаторной стали, марки Э43. Выбираем [1, табл. 1.3÷1.7]:

- максимальная индукция в магнитопроводе B_макс=1,65 Тл;

- плотность тока в обмотках j=2.7 А/мм²;

- коэффициент заполнения окна k_ок=0,3;

- коэффициент полезного действия η=0,8;

- коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью k_ст=0,93;

- коэффициент мощности трансформатора cosφ=0,94.

2. Определяем произведение площади сечения стали S_ст и площади окна магнитопровода S_ок:

. (42)

Выбираем магнитопровод [4, табл.4.17] малогабаритный Ш-образный ленточный с уменьшенным отношением окна к толщине навивки ШЛМ25×32 с параметрами:

=54 см⁴;

=8 см²  - площадь сечения стали;

=6,75 см² - площади окна магнитопровода

1_ср=15,9 см- средняя длина витка;

S_c.a=127 см³ - активная объем магнитопровода;

m_ct=875 гр - масса магнитопровода.

а = 25мм;

в=32мм;

с=15мм;

А=80мм;

Н=70мм;

H=45мм;

h₁=12.5мм.

3. Определяем ток первичной обмотки:

. (43)

4. Определяем число витков в обмотке:

; (44)

, (45)

где ΔU₁=2% – падение напряжения в первичной обмотке; Δ U₂=2% – падение напряжения во вторичной обмотке [1, табл.1.8].

5. Рассчитываем предварительные сечения проводов:

; (46)

. (47)

Выбираем марку проводов ПЭВТЛ-1 с параметрами:

1обмотки: S₁=0,1589 мм²; d₁=0,44 мм; d_1из=0,48 мм; масса m₁=1,3778 г/м;

2обмотки: S₂=0,1304мм²; d₁=1.2 мм; d_1из=1,28 мм; m₂=10,289 г/м.

6. Определяем фактические плотности тока в обмотках:

; (48)

 (49)

7. Определяем допустимую осевую длину каждой обмотки:

, (50)

где h-высота окна магнитопровода, h_щ – толщина боковой щеки каркаса принимаем равной 1мм, h_из – ширина зазора между щекой каркаса и магнитопровода обычно от 0,5 до 1 мм, принимаем равной 1.

8. Выбираем [1, рис.1.8] коэффициенты укладки в осевом направлении K_У в зависимости от выбранных диаметров проводов обмоток:

K_У1= 1,05 ; K_У2=1,06

9. Определяем число витков в слое и число слоев:

; (51)

; (52)

; (53)

. (54)

10. Определяем радиальные размеры каждой обмотки:

; (55)

.

11. Определяем радиальный размер всех обмоток с учетом межслоевой и межобмоточной изоляции:

, (56)

где n-число обмоток и -толщина межобмоточной изоляции из лакоткани.

12. Находим массу меди каждой обмотки:

; (57)

; (58)

; (59)

. (60)

 

13. Определяем суммарные потери в меди обмоток:

. (61)

14. Определяем потери в стали:

, (62)

где p_уд – удельные потери в стали, определяются из таблицы [1, табл.1.10]. Для марки стали 34I5 толщиной 0,35 мм p_уд=0,5 Вт/кг.

15. Определяем температуру перегрева обмоток относительно окружающей среды:

 (63)

 (64)

. (65)

где а_т- коэффициент теплоотдачи трансформатора, равен 12 Вт/м .

 

16. Определяем КПД трансформатора:

 (66)

 

Выводы и заключение.

В ходе данной работы был рассчитан стабилизированный  источник вторичного электропитания с импульсным регулированием. В качестве элементной базы в нем использованы приборы отечественного производства. Источник рассчитан на питание от сети переменного напряжения 220 В. с частотой 50 Гц. Рассчитанный источник вторичного электропитания имеет следующий КПД:

 (67)

либо, КПД  источника питания можно рассчитать так:

 (68)

Погрешность может быть объяснена недостаточной  точностью вычислений, а также некоторыми допущениями в расчетах.

 

 

Список использованной литературы.

1. Методические указания «Организация курсового проектирования по курсу «Электропитание устройств связи и систем телекоммуникаций». УГАТУ. Сост.: Гулин А.И., Мударисов Д.Ф. – Уфа, 2006, – 140 с.
2. Аксенинков А.И., Нефедов А.В. Справочник по резисторам, конденсаторам. – М.: Салон-Р, 2000. – 240с.
3. Белкин В.Г., Бондаренко В.К. и др. Справочник радиолюбителя конструктора. – 3-е изд. – М.: Радио и связь, 1983. – 560 с.
4. Сидоров И.Н., Христинин А.А. и др. Малогабариные магнитопроводы и сердечники. Справочник. – М.: Радио и связь, 1989. – 384с.
5. Гусев В.Г. Источники вторичного электропитания. УГАТУ 2000г.

 

 

Приложение А «Схема электрическая принципиальная»

 

 

 

Приложение Б «Перечень элементов»