ІП потужністю від 100 до 500 Вт в діапазоні частот від 10 до 100 кГц ККД трансформатора приблизно дорівнює 95 ... 99%, а загальний ККД всього джерела - більше 80%. Необгрунтовано занижений ККД зменшує розрахункове значення габаритної потужності трансформатора, підвищує використовувану потужність і прямокутну складову струму комутуючих транзисторів, що може призвести до нераціонального вибору останніх. Розрахунок стає більш точним, якщо визначати ККД трансформатора за усередненою залежно від сумарної потужності навантаження і частоти [3, с. 115], показаної на рис. 2. Ці криві побудовані за експериментальними даними для магнитомягких нікель-цинкових і марганець-цинкових феритових манітопроводов різної марки і конфігурації. Дуже бажано уточнити довідкові дані вибраного магнітопровода: виміряти його габарити і магнітну проникність ?. Останній параметр можна визначити експериментально [4, с. 581, 582]. Для цього рівномірно по всій довжині кільця намотують пробну обмотку з n витків. Потім вимірюють її індуктивність і обчислюють магнітну проникність за формулою:
де L - виміряна індуктивність обмотки, мкГн; D, d і h - розміри магнітопровода, мм (зовнішній, внутрішній діаметри і висота). З виміряної індуктивності бажано відняти індуктивність з'єднувальних провідників.
У резонансних і квазірезонансних ІІП форма імпульсів струму, що протікають через обмотки трансформаторів, колоколообразная. У таких ІІП елементи перетворювача піддаються чотирьох-п'яти кратним перевантаженням потоку. Це слід пам'ятати як при виборі комутуючих транзисторів, так і при проведенні розрахунків. Слід зауважити, що ні за методиками з [1, 2], ні за пропонованою методикою резонансні і квазірезонансного ІІП розраховувати не слід.
З огляду на сказане вище, грунтуючись на [1; 2] і доповнюючи [3, 5-7], пропонується методика розрахунку імпульсного трансформатора двотактного перетворювача з вихідною потужністю від 25 Вт до 5 кВт і частотою перетворення від 4 до 500 кГц на кільцевому магнітопроводі.
Рис.2 Усереднена залежність сумарної потужності навантаження і частоти
5. Розрахунок імпульсного трансформатора
.1 Вихідні дані для розрахунку
U пит min=170B; U пит ном=220B; U пит max=250B - відповідно мінімальне, номінальне і максимальне напруга живлення перетворювача;
- U ке. нас = 1,5У - напруга насичення ділянки колектор-емітер (або стік-витік) комутуючих транзисторів;
- B нас=0,38В - індукція насичення маг-нітопровода;
- ? еф=2000 Гн/м - ефективна магнітна проникність магнітопровода;
- F=30кГц - частота перетворення;
- U н=12В; 5В - напруга на навантаженні;
- I н=2А; 3,5А - струм, споживаний навантаженням;
- D=38мм, d=24мм, h=7мм - зовнішній діаметр, внутрішній діаметр і висота кільцевого муздрамтеатру.
5.2 Методика розрахунку
1. Потужність, споживана навантаженням,. Якщо навантажень кілька, обчислюють сумарну споживану ними потужність:
. Обчислюють ККД трансформатора згідно рис. 1 за емпіричною формулою:
, (1)
де значення F - кГц, Р н - Вт
3. Використовувана потужність трансформатора:
. Площа перерізу магнітопроводу
.
. Площа вікна магнітопровода:
.
. Середня довжина магнітної силової лінії в муздрамтеатрі
. Приймаємо значення максимальної індукції Вm (Тл) приватної петлі гістерезису в межах Вm, що (0,5 ... 0,75) Bнас. З [3] відомо, що вибирати Вm менше 0,5Внас нераціонально внаслідок необгрунтованого збільшення габаритів трансформатора, а більше 0,756Bнас не можна через підвищення ймовірності насичення муздрамтеатру. Приймаємо Вm рівним середньому значенню - 0,625Bнас.
. Габаритну потужність трансформатора в загальному випадку розраховуємо за формулою {3, с. 85]; [5, с. 24-26]; [7, с. 109]:
, або
, (2)
де значення Ргаб - Вт; Sc і So - см2; F - Гц; Вт - Тл: J - щільність струму в обмотках, А/мм; s - число стрижнів магнітопровода, на яких розташовані обмотки (для кільцевого муздрамтеатру - 1); kc- коефіцієнт заповнення феромагнітним матеріалом площі поперечного перерізу магнітопроводу [5, с. 24]; kм- коефіцієнт заповнення вікна міддю обмоток; kф - коефіцієнт форми перетворює напругу (для прямокутної форми - 1).
З [7, с. 110] коефіцієнт kc для феритів - 1; kм - 0,15 при Рн gt; 15 Вт
9. Згідно [7, с. 109] і перевірено експериментально:
, (3)
<...
