 |
 |
 |
 |
Тип трансформатора | «I | СО О | P.CS i- а С " | "о is « > » | |||||||
К(ПЗО) | 4 16 32 | 0,5 0,5 0,7 1,1 1,3 | 1,6 2,1 2,5 3,5 4,3 | 3,2 4,2 3,5 3,2 3,3 | 0,9 1,1 1,7 2,3 2,7 | 1,8 2,2 2,4 2,1 2,1 | 11,7 33,1 93,3 157 | 28 43 103 260 419 | 0,071 0,085 0,121 0,172 0,204 | ||
К(НЗО) | 0,5 1 4 16 | 0,4 0,5 0,8 1 | 1,6 1,8 2,5 3,9 3,5 | 3,6 3,1 3,9 2,5 | 1,2 1,6 2,3 2,9 | 2,5 2,4 2 2,3 2,1 | 0,25 0,57 0,72 | 0,6 0,5 0,57 0,5 | 11,8 33,1 94 158 | ||
Б(Ш), прямоугольный стержень | 16 32 | 0,6 0,7 1 | 1,4 1,8 2,4 3,4 4 | 2,3 2,6 2,4 2,4 2,4 | 0,5 0,6 0,8 1,2 1,4 | 0,8 0,9 0,8 0,9 0,8 | 1,2 1,3 2,1 2,8 3,4 | 2,0 1,9 2,1 2,0 2,0 | 7,4 12,5 35,3 | 23 33 66 131 186 | 0,07& 0,08 0,113 0,16 0,19 |
Б(Ш), круглый стержень | 16 32 | 0,9 1 1,4 2 | 0,5 0,5 0,9 1.2 1,5 | 1,6 2,1 2,9 4,2 4,7 | 13,4 37,9 | ||||||
С(П), прямоугольный стержень | 16 32 | 0,5 0,6 0,8 1,2 1,4 | 1,2 1,4 2 2,8 3,4 | 2,4 2,3 2,5 2,4 2,4 | 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 | 1,4 1,7 2,5 3,4 4 | 2,8 2,8 3,1 2,8 2,9 | 7,4 12,5 35,3 | 25 35 69 139 208 | 0,07& 0,08 0,113 0,16 0,19 | |
С(П), круглый стержень | 4 16 32 | 0,7 0,8 1,2 1,7 2 | 0,6 0,7 1 | 2,2 2,8 3,5 5 | 7,7 13 36,7 103,7 174,4 | -»- |
Из табл. 6.3 видно, что наилучшими объемными показателями обладают кольцевые трансформаторы с полным заполнением окна. Броневые и стержневые конструкции с круглым средним керном, несмотря на свои преимущества (минимальные поля рассеяния и технологичность изготовления обмоток) несколько проигрывают по сравнению с кольцевыми. Это объясняется ограничением степени возможного изменения линейных размеров сердечника, так как для стержня круглого сечения размеры а и b равны. Поэтому более целесообразно изготавливать сердечники не с круглыми, а с овальными сечениями. Трансформаторы Ш- и П-образных конструкций с прямоугольными стержнями имеют примерно равные объемные показатели во всем исследуемом диапазоне. Усредненные значения соотношений геометрических размеров сердечников для трансформаторов различных конструкций,
в том числе и унифицированных, приведены в табл. 6.4. Как видно из таблицы, унифицированный ряд ферритовых кольцевых сердечников не является оптимальным для трансформаторов минимального объема. Так, соотношение Ь/а для унифицированных кольцевых сердечников составляет 1 ... 1,5 в отличие от оптимального ряда, для которого это соотношение равно 3,3. Причем разброс значений соотношения Ь/а от сердечника к сердечнику в унифицированном ряду колеблется в пределах 0,48 (для типоразмера К65х40х6) до 6 (для типоразмера К18Х14X12). Величина соотношения с/а для унифицированных сердечников также не является оптимальной: она равна 2,3 в области ScSm<: <;l,5 см* и 3,3 в области ScSm>1,5 см*, а оптимальная величина составляет 2,2.
Таблица 6.4
Соотношения | Оптимальные сердечники | Унифицированные сердечники | ||||||
геометрических | ||||||||
размеров | К(ПЗО) | К(НЗО) | Б(Ш) | С(П) | К(ПЗО) | К(НЗО) | Б(Ш) | С(П) |
1 - 1,5 | ||||||||
2-3,3 | 1,25-1,5 | |||||||
2,5-3 | ||||||||
Из табл. 6.4 также следует, что унифицированный ряд броневых Ш-образных сердечников близок к оптимальному, за исключением сердечников с соотношением Ь/а=1 (вместо Ь/а = 2,4).
Конкретное решение задачи осуществлялось для кольцевых и Ш-образных трансформаторов при заданных значениях выходной мощности в диапазоне 10... 1000 Вт и дискретных значениях частоты. Результаты расчетов показывают, что с увеличением выходной мощности величина удельного объема снижается, т. е. сохраняется известный закон роста удельной мощности. Изменение выходной мощности от 10 до 1000 Вт приводит к увеличению удельной мощ-яости в среднем в 1,2... 1,5 раза, при этом оптимальная плотность тока падает с 7 до 3 А/мм1
Расчетные данные для мощностей 20 и 100 Вт приведены в табл. 6.5. Как видно из таблицы, повышение частоты от 10 до 400 кГц при заданном перегреве 50 °С приводит к снижению объема в 4 ... 5 раз, а в некоторых случаях и в 6 ... 7 раз. Кроме того, возможный выигрыш в объеме в ряде случаев реализуется не в полной мере, что связано с дискретностью унифицированных рядов сердечников. Например, повышение частоты в кольцевых трансформаторах от 16 до 40 кГц при мощности 100 Вт не приводит к снижению объема, так как заданному перегреву удовлетворяет только типоразмер К28Х16Х9.
Данные табл. 6.5 показывают также, что Ш-образные трансформаторы уступают кольцевым несмотря на то, что Ш-образные унифицированные сердечники занимают меньший объем. Это объяс-
Кольцевые | Ш-образные | ||||||||
Р, Вт | f, кГц | А/мм г | v„„, | Типо- | А/мм | ||||
Типоразмер | в, Т | тр* смз | размер | в, т | трем 3 | ||||
2К16Х10Х4.5 | 0,242 | 3,91 | ШбХб | 0,193 | 5,12 | ||||
К16Х8Х6 | 0,247 | 2,51 | UJ6X6 | 0,111 | 5,12 | ||||
К16Х8Х6 | 0,184 | 2,51 | Ш5Х5 | 0,197 | 2,79 | ||||
К16Х8Х6 | 0,147 | 2,51 | Ш5Х5 | 0,158 | 2,79 | ||||
2К12х5х5,5 | 0,162 | 1,79 | Ш5Х5 | 0,114 | 2,79 | ||||
2К12х8хЗ | 0,197 | 1,63 | Ш5Х5 | 0,092 | 2,79 | ||||
2К12Х8ХЗ | 0,158 | 1,63 | Ш5Х5 | 0,073 | 2,79 | ||||
2К10х6х4,5 | 0,102 | 1.28 | UJ4X4 | 0,112 | 1,43 | ||||
К12Х5Х5,5 | 0,104 | 1,06 | Ш4Х4 | 0,083 | 1,43 | ||||
2K10X6X3 | 0,0983 | 0,961 | Ш4х4 | 0,067 | 1,43 | ||||
2К10х6хЗ | 0,0723 | 0,961 | Ш4Х4 | 0,052 | 1,43 | ||||
К10Х6Х4,5 | 0,0819 | ||||||||
КЮхбхЗ | 0,0655 | 0,64! | |||||||
К32Х16Х8 | 0,26 | 16,1 | Ш10Х10 | 0,178 | 22,3 | ||||
К28Х16Х9 | 0,175 | 13,9 | Ш8Х8 | 0,21 | 14 5 | ||||
К28Х16Х9 | 0,14 | 13,9 | Ш8Х8 | 0,168 | 14,5 | ||||
К28Х16Х9 | 0,112 | 13,9 | Ш8Х8 | 0,121 | 14,5 | ||||
К28Х16Х9 | 0,087 | 13,9 | Ш8Х8 | 0,094 | 14,5 | ||||
2К20Х12Х6 | 0,14 | 7,69 | Ш7Х7 | 0,166 | 8,48 | ||||
2К20Х12Х6 | 0,102 | 7,69 | Ш7Х7 | 0,12 | 8,48 | ||||
2К20Х10Х5 | 0,0817 | 5,89 | Ш7Х7 | 0,068 | 8,48 | ||||
К20Х12Х6 | 0,112 | 5,12 | Ш7Х7 | 0,054 | 8,48 | ||||
К20Х12Х6 | 0.082 | 5,12 | Ш6Х6 | 0,093 | 5,12 | ||||
2К16Х8Х6 | 0,067 | Ш6Х6 | 0,066 | 5,12 | |||||
2К16х10х4,5 | 0,065 | ШбХб | 0,053 | 5,12 | |||||
2К16Х 10x4,5 | 0,056 | ||||||||
няется тем, что кольцевые трансформаторы имеют лучшие тепло-отводящие свойства, обусловленные большей поверхностью охлаждения.
На рис. 6.3 приведен алгоритм расчета трансформатора минимального объема при заданном перегреве. При этом задача расчета формулировалась следующим образом. Необходимо рассчитать величины индукции, плотности тока, частоты преобразования и геометрические размеры таким образом, чтобы получить минимальный объем трансформатора, одновременно удовлетворяя заданным ограничениям по габаритной мощности и перегреву.
В алгоритме после ввода исходных данных (постоянных параметров, коэффициентов, массивов типоразмеров сердечников и др.) задаются конкретные значения габаритной мощности Рг, частоты 1, типоразмера сердечника xi, хг,..., Хк, плотность тока j, индукции В (бл. 2, 4, 5, 7, 8) и вычисляются соответствующие значения объемов и поверхностей охлаждения сердечника и обмотки (бл. 6). Если значение В заранее не задано, его величина определяется в бл. 8. Полученное значение В затем сравнивается с
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 [ 38 ] 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53