Раздел: Документация
0 ... 15 16 17 18 19 20 21 ... 27 Возможны результаты, когда BP>BS, что свойственно ВТР и для СВЧ ФМУ является редким случаем. Здесь целесообразно заменить предварительно выбранный ферроматериал на менее дефицитный, более простой по технологии и дешевый, не боясь увеличения удельных потерь в магнитопроводе при соблюдении тождества Рс55р2/£р1 const.(4.8) Второй по порядку рассчитывается величина сечения основного магнитопровода Sc. Здесь нужно использовать выражение (3.15), обеспечивающее ЕТР, sc = V p-mpKsMjM B,NKNcfl;\ После нахождения Sc легко определяются расчетные значения линейных размеров магнитопровода: a = ySc/y0, b = ay0, h = az0, с = ах0, где Хо, Уо, z0 — установленные выше оптимальные показатели относительной геометрии. Под рассчитанные а, Ь, с, h нужно далее подобрать унифицированный магнитопровод, соблюдая правило: произведение всех четырех линейных размеров унифицированного магнитопровода и такое же произведение расчетных величин не должны заметно отличаться, причем отличие каждого из сопоставляемых размеров не должно превышать ± 15%. (abch)paC4 (аЬсН)у1Шф; (4.9) (xz/yjpacH— (хг/у)уШф. При выполнении условий (4.9) электромагнитные режимы и необходимая мощность ФМУ обеспечиваются, даже если расчетные и фактические размеры внутри общего их произведения отличаются существенно, как, например, для случаев (xz/y)= (1 -8/2)расч= (2-4/2)униф= (1-4/1). Однако такого подбора магнитопровода, если он не диктуется вынужденными обстоятельствами, делать не следует, ибо плохие удельно-экономические показатели здесь будут заложены сразу, что показано в разд. 2Л. Когда нет возможности использовать унифицированные магнитопроводы и приходится их изготовлять, то расчетные значения а, Ь, с, h следует округлить до 108 технологически удобных величин. Они должны быть целыми числами, в миллиметрах, кратными цифрам 5 или 2. Например, 31,2 следует округлить до 30 или 32. При этом можно ориентироваться на стандартизованные размеры [1]. В последующих расчетах используются уже величины а, Ь, с, h, Sc, х, у, z, Ks — xz/y, соответствующие размерам принятого для изготовления СВЧ ФМУ магнитопровода. Значения усредненной плотности тока обмоток / и числа витков на один вольт ЭДС самоиндукции рассчитываются по выражениям (3.9) ~(3.11): w = n0KjMyS°cJ5(MBxNc)-f\;°5\ Здесь данные для Ks, NK и Nc должны быть снова рассчитаны, ввиду уточнений параметров х, у, z. По усредненной плотности тока нетрудно установить ее значения в каждой из обмоток, что доказано-в работе [1]. Для нетороидальных СВЧ ФМУ, имеющих по своему конструктивному исполнению хорошую теплоотдачу с наружных и внутренних поверхностей катушек, плотности тока всех обмоток будут примерно одинаковыми. Поэтому сечения проводников обмоток определяются по формуле Snj = /<//,(4.10) где Snj, h — сечение и ток проводника i-й обмотки. Типовым будет также определение числа витков i-й обмотки по ее ЭДС Ei Wi = wEi.(4.11) До конструктивного расчета катушек целесообразно определить еще два контрольных параметра — относительные потери мощности Ап и относительные потери напряжения на активном сопротивлении обмоток иа. Находятся они по выражениям (1.41), (3.9) и (3.13) ua=jWNKltbKS£(4.12) Ar) = Ma(l+v)/cosip-x.(4.13) Если эти параметры превышают заданные их значения по техзаданию. или не устраивают проектировщика по другим причинам, то нужно вернуться к исходным позициям проектирования и находить пути снижения иа, Дтр Наиболее просто эта задача решается путем уменьшения расчетных значений тк, у, Sc. В большинстве случаев проектирования СВЧ ФМУ таких корректировок делать не приходится. 4.5. Конструктивный расчет обмоток В теории и практике этот вопрос разработан хорошо с детальным изложением [1, 5, 15, 25 и др.]. Поэтому обратим внимание лишь на последовательность расчета и отличительные моменты конструкторского расчета обмоток для СВЧ ФМУ. Прежде всего, нужно сопоставить расчетное сечение проводников катушек по плотности тока Snj согласно (4.10) с сечением, определяемым глубиной проникновения тока в проводник под действием Sn/. По данным работы [29], имеем Snf= (2Д;)2я/4- 14,3//, [мм]2,(4.14) где /] — берется в килогерцах; Д* — определяется эмпирической формулой (3.24). Диаметр круглого проводника, или наименьший поперечный размер его при прямоугольном сечении, принимается по [30] =2Дг=/Щ[мм].(4.15) Естественно, что значение Sn/ не может быть взято больше, чем Snj. Но если Sn/<Snj, то общее сечение проводника обмотки следует расщепить на пж параллельных составляющих nm = Snj/Sa!,(4.16) где пж — число жил или проводников в общем пучке, обеспечивающем сечение Sn> округляется до ближайшего целого числа (1.2-»-1; 1,6—»-2; 6,2-v6 и т. д.). После округления расчетного значения пт до целого числа уточняется величина Snf 5n/=5nj/"*-(4.17) Если пж = 2-г-4, то достаточно мотать обмотку параллельными проводниками одинакового сечения Sn/ по-(4.17). При пж>4 лучше выбрать литцендрат — многожильный Провод с суммарным сечением Snj-ПО Конструкторско-технологический расчет параметров обмоток СВЧ ФМУ ничем не отличается от такового для низкочастотных аппаратов. Выбирается марка проводов и вид катушки по исполнению (каркасная, бескаркасная, галетная и т. д.), рассчитываются числа витков в слое по высоте, числа слоев, толщина и высота катушки с учетом изоляции и плотности укладки и т. д. В конечном итоге устанавливаются относительно точные значения показателей кзк, кок, 1 lc, Nv и др. Определяются вес обмоточного материала.сопротивления— активное и индуктивное, рассеяния и емкостное. Зная эти уточненные относительно предварительно принятых показатели, целесообразно также уточнить значения величин Вр, /, v, Дг, Э, тк и др. Далее останется только выполнить чертежи для изготовления ФМУ. 5. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ СВЧ ФМУ 5.1. Проектирование силовых высокочастотных трансформатора и дросселя насыщения для высоковольтных емкостных накопителей энергии (ЕНЭ) 5.1.1. Краткие сведения о системе питания ЕНЭ На рис. 5.1 показана силовая часть системы заряда емкостного накопителя энергии (ЕНЭ) неизменным постоянным током. Стабильность и уставка зарядного тока здесь обеспечивается силовым высокочастотным дросселем насыщения (СВЧ ДН). Силовой высокочастотный трансформатор (СВЧТ) выполняет функции повышения напряжения и гальванической развязки высоковольтной цепи нагрузки от низковольтной питающей сети. Повышенная частота введена как промежуточная для уменьшения массогабаритных показателей ферромагнитных устройств (трансформатора и дросселя) и уменьшения пульсаций зарядного тока. Параметрические свойства современных элементов, необходимых для построения системы (полупроводниковые диоды, конденсаторы, элементы фильтров и др.) затрудняют обеспечение промежуточной частоты выше 30-т--7-40 кГц без существенного ухудшения энергетических показателей. Инверторы на тиристорах имеют оптимальную частоту примерно в пределах 2,5—5 кГц. Транзисторные инверторы напряжения имеют хорошие энергетические показатели при частотах 10—25 кГц. Причем для практических систем желательны частоты выше 16 кГц, являющиеся Для человека порогом слышимости высокочастотного шума. Исходя из вышеизложенного, оптимальными промежуточными частотами в системе на рис. 5.1 являются 2,5 или 20 кГц, в зависимости от типа используемого преобразователя. Выходные значения напряжения и тока СВЧТ зависят от схемы высоковольтного выпрямителя и параметров зарядного цикла ЕНЭ. Входное напряжение равно напряжению инвертора за вычетом его потерь на дросселе насыщения. В целом трансформатор — высоковольтный, дроссель — низковольтный, 112  0 ... 15 16 17 18 19 20 21 ... 27
|
