 |
Определение максимального и минимального значений выпрямленного сетевого напряжения
|
|
|
|
В,
где U сети max –максимальное значение сетевого напряжения.
В,
Где Ud – прямое падение напряжения на диоде входного выпрямителя.
Выбор выпрямительных диодов (VD1-VD4)
Максимальное обратное напряжение на диодах сетевого выпрямителя равно максимальному выпрямительному напряжению U вх.max=226 В.
Средний ток диода:
где U н - номинальное напряжение нагрузки, В;
I н - номинальный ток нагрузки, А;
- КПД преобразователя в целом.
Для современных преобразователей КПД составляет (0,75 … 0,9).
Принимаем предварительно =0,9.
Диоды выбираем так, чтобы их максимальный ток и напряжение превышали расчетные в 2…10 раз. В нашем случае подходят диоды КД203В со следующими параметрами: I пр. max = 10 A; U ОБР. MAX = 560 В.
3. Расчет емкости конденсатора С5:
мкФ,
где f сети – частота сетевого напряжения (400Гц);
m – число полупериодов выпрямленного напряжения за период сетевого напряжения (для однофазного мостового выпрямителя m = 2).
- размах пульсаций на конденсаторе (20..50) В.
С учётом разброса емкости в 20% выбираем конденсатор К50-71 - 220 мкФ на напряжение 450 В.
Расчет максимального коэффициента заполнения
где U ДОП - значение, на которое увеличивается напряжение на транзисторе в закрытом состоянии относительно напряжения питания при передачи энергии в нагрузку, В.
U СИ - падение напряжения на транзисторе, В.
Диапазон изменения напряжения U ДОП принимаем в пределах (50…150)В. Принимаем U ДОП=80В. Падение напряжения на транзисторе U СИ для предварительных расчетов принимаем 5 В.
Расчет трансформатора
Максимальный ток первичной обмотки 1-2:
А.
Действующее значение тока первичной обмотки 1-2:
|
|
|
А.
Исходные данные для расчета трансформатора
Исходные данные для расчета: напряжение на первичной обмотке
= 115 В, напряжение на нагрузке, 
= 1200 В.
Коэффициент трансформации
.
Действующее значения тока вторичной обмотки
А.
Индуктивность первичной обмотки 1-2
где fn =20 кГц – частота преобразования (для обеспечения удержания выходного напряжения на холостом ходу за счет большой глубины модуляции частота преобразования выбрана сравнительно низкой).
Определение числа витков первичной обмотки 1 – 2.
Выбираем магнитопровод ГАММАМЕТ 24ДС 
. Средняя длина магнитной линии λ = 48,8 см, площадь поперечного сечения
S = 32 см2, относительная магнитная проницаемость μ = 0,09.
Приращение индукции за время импульса:
Индукция технического насыщения материала равна 0,8 Тл. Она больше, чем рассчитанное приращение, а это значит, что магнитопровод выбран правильно.
Коэффициент трансформации обмотки 3 – 4 питания узла управления:
где U y = 14 В – напряжение питания цепи управления; Uvd 7 = 1 В – падение напряжения на диоде VD7.
Число витков остальных обмоток:
Принимаем w y=6.
Диаметр проводов обмоток
Для уменьшения индуктивности рассеяния обмотки равномерно распределяют по магнитопроводу, располагая их друг над другом. Диаметр провода первичной обмотки с изоляцией определяют из условия равномерного расположения обмотки вокруг сердечника в один слой:
Наиболее близок провод ПЭВ-2 диаметр которого 2,57 мм (без изоляции 2,44 мм). Погонное сопротивление ρ1 = 0,00375 Ом/м, сечение провода
Sw 1 = 4,676 мм2. Плотность тока:
Допустимая плотность тока для первичной и вторичной обмоток, сухих трансформаторов, может быть принята равной j = 6 А/ 
.
Длина провода первичной обмотки:
Потери в проводе первичной обмотки:
|
|
|
Диаметр провода вторичной обмотки:
мм.
Выбираем провод ПЭВ-2, диаметр которого 1,93 мм (без изоляции 1,81 мм). Погонное сопротивление ρ2 = 0,00681 Ом/м, сечение провода
Sw 2 = 2,573 мм2.
С учетом наличия на магнитопроводе первичной обмотки и изоляции на ней длина провода вторичной обмотки составляет:
Потери в проводе вторичной обмотки:
Чтобы не расширять номенклатуру, диаметр обмотки узла управления выбираем таким же, как и диаметр первичной обмотки.
На этапе расчетов потери в трансформаторе считают эквивалентными потерям в обмотках трансформатора:
Выбираем транзистор VT1
Iдей= I1 =18,5 А. Максимальное напряжение на транзисторе сразу после его закрытия:
Где ULs = 25 В – ЭДС самоиндукции индуктивности рассеяния трансформатора.
Выбираем транзистор КП809Б1: Uds max=500 В, Idmax=25 А, Rds(on)=0,3 Ом.
Статические потери на транзисторе:
где TП=120 0С – максимальная температура кристалла транзистора,
Tокр=50 0С - максимальная температура окружающей среды.
Динамические потери в транзисторе:
Поскольку выбран режим прерывистого потока трансформатора, то динамическими потерями при включении можно пренебречь.
Потери при включении зависят от времени спада t СП, которое в свою очередь зависит от выходного тока ШИМ - контроллера DA 1 при переключении. Слишком малое время спада может вызвать резкое увеличение напряжения на стоке транзистора VT 1 и сбой цепей управления. Поэтому время спада должно быть в интервале (100…200)нс. Примем t СП =100нс.
Вт.
Суммарные потери на транзисторе
PVT1 = PVT.СТАТ + PVT1.ДИН = 100,9+1,6=6,7 Вт.
|
|
|
