Расчёт трансформатора

Его габариты и масса полностью определяются той мощностью, которую должен отдавать блок питания:

Р_вых = U_вых • I_вых.

P_вых= 7,7* 0,5=3,9 Вт

К посчитанной мощности следует добавить мощность потерь на диодах выпрямителя.

P_выпр= 2U_np* I_вых,

P_выпр=2*1*0,5=1 Вт

где U_np— прямое падение напряжения на одном диоде, для кремниевых диодов оно составляет 0,6... 1 В, в зависимости от тока. U_np можно определить по характеристикам диодов, приводимых в справочниках.

От сети трансформатор будет потреблять мощность, несколько большую рассчитанной, что связано с потерями в самом трансформаторе. Различают "потери в меди" — на нагрев обмоток при прохождении по ним тока — это обычные потери, вызванные активным сопротивлением обмоток, и "потери в железе", вызванные работой по перемагничиванию сердечника и вихревыми токами в его пластинах Отношение потребляемой из сети к отдаваемой мощности равно КПД трансформатора η. КПД маломощных трансформаторов невелик и составляет 60...65 %, возрастая до 90 % и более лишь для трансформаторов мощностью несколько сотен ватт. Итак,

Р_тр= Р_вых+Р_выпр+40%.

Р_тр= 3,9+1+40%=6,86 Вт

Теперь можно определить площадь сечения центрального стержня сердечника (проходящего сквозь катушку), пользуясь эмпирической формулой:

S² = 1,2*P_тр.

В обозначениях магнитопроводов уже заложены данные для определения сечения. Например, Ш25х40 означает ширину центральной части Ш-образной пластины 25 мм, а толщину набора пластин 40 мм. Учитывая неплотное прилегание пластин друг к другу и слой изоляции на пластинах, сечение такого сердечника можно оценить в 8...9 см², а мощность намотанного на нем трансформатора — в 65...80 Вт.

Площадь сечения центрального стержня магнитопровода трансформатора S определяет следующий важный параметр — число витков на вольт. Оно не должно быть слишком малым, иначе возрастает магнитная индукция в магнитопроводе, материал сердечника заходит в насыщение, при этом резко возрастает ток холостого хода первичной обмотки, а форма его становится не синусоидальной — возникают большие пики тока на вершинах положительной и отрицательной полуволн. Резко возрастают поле рассеяния и вибрация пластин. Другая крайность — излишнее число витков на вольт — приводит к перерасходу меди и повышению активного сопротивления обмоток. Приходится также уменьшать диаметр провода, чтобы обмотки уместились в окне магнитопровода.

Число витков на вольт n у фабричных трансформаторов, намотанных на стандартном сердечнике из Ш-образных пластин, обычно рассчитывают , из соотношения:

n = (45...50)/S;

n = 45/3,12=14 Вит/В;

где S берется в см². Определив n и умножив его на номинальное напряжение обмотки, получают ее число витков. Для вторичных обмоток напряжение следует брать на 10 % больше номинального, чтобы учесть падение напряжения на их активном сопротивлении.

Для первичной сетевой обмотки число витков, учитывая потери напряжения, будет равно:

n₁=0,97*n*U_I

n₁=0,97*14*220=2988 Вит.

Для вторичной обмотки число витков, учитывая потери напряжения, будет равно:

n₂=1,03*n*U₂

n₂=1,03*14*7,7=111 Вит.

Определив токи обмоток, следует найти диаметр провода исходя из допустимой для трансформаторов плотности тока 2...3 А/мм². Расчет облегчает график приведённый ни

Диаметр провода любой обмотки трансформатора можно определить по формуле:

d₂=0,7*0,5=0,35 0,4 мм;

где I — сила тока (A), проходящего через данную обмотку; d — диаметр провода (по меди) в мм.

Сила тока, проходящего через первичную (сетевую) обмотку, определяется из обшей мощности трансформатора Р:

I₁=6,86/220=0,03 А

d₁=0,7*0,03=0,021 0,06 мм.

Остается еще выбрать типоразмер пластин для сердечника. Для этого необходимо подсчитать площадь, которую занимает вся обмотка в окне сердечника трансформатора:

S_м=4(0,06*2988+0,4*111)= 894,72 мм²

Где S_м- площадь (в кв. мм), занимаемая всеми обмотками в окне;

d₁, d₂ - диаметры проводов обмоток (в мм);

n₁, n₂— числа витков этих обмоток.

Этой формулой учитывается толщина изоляции проводов, неравномерность намотки, а также место, занимаемое каркасом в окне сердечника.

По полученной величине S_м выбирается типоразмер пластины с таким расчетом, чтобы обмотка свободно разместилась в окне выбранной пластины. Выбирать пластины с окном, значительно большим, чем это необходимо, не следует, так как при этом ухудшаются общие качества трансформатора.

Наконец определяют толщину набора сердечника – величину b, которую подсчитывают по формуле:

b=100*3,12/25=12,84

Здесь размер a – ширина среднего лепестка пластины (рис.5) и b в миллиметрах; S - в кв. см.

Заключение

Благодаря достижениям электронной технологии разработан и освоен промышленностью широкий ассортимент интегральных микросхем, которые стимулировали развитие цифровой техники.

Целью данного курсового проекта являлось усвоение материала по электронным устройствам, приобретение навыка построения принципиальных, монтажных схем, печатных плат, понимания методики расчета выпрямительных устройств.

В результате выполнения курсового проекта был разработан комбинационный логический автомат, обеспечивающий включение исполнительного органа по заданной функции. Спроектирована печатная плата, произведен ее расчет и проверка на вибропрочность. Сделан выбор и расчет источника питания для спроектированного комбинационного логического автомата.