книги из ГПНТБ / Поне Ю.П. Расчет и конструирование аппаратуры проводной связи учеб. для техникумов

Рассмотрим, как влияет изменение величины индукции на потери в трансформаторе при неизменности его габаритов и мощ­ ности, снимаемой со вторичной обмотки.

Когда сердечник из магнитного материала находится в пере­ менном магнитном поле, то часть энергии этого поля рассеивается в сердечнике. Эти потери складываются из потерь на вихревые

териала сердечника и от частоты. Чтобы уменьшить их, сердеч­

на вихревые токи и гистерезис при заданной частоте поля и вели­ чине индукции. Величина удельных потерь некоторых электро­ технических сталей была приведена в табл. 8- 5 для определенных значений индукции В, частоты f и толщины пластин.

Зависимость удельных потерь от индукции можно с достаточ­

веденной к нему мощности рассеивается в виде тепла в проводе обмоток. Рассеиваемая в обмотках мощность (потери в меди) может быть определена по формуле

(8.24)

^п

210

где / — ток, текущий через обмотку, А; ч — сопротивление об­ мотки, Ом; р — удельное сопротивление провода, Ом-мм2 /м; / — длина провода обмотки, м; Sn— поперечное сечение провода обмотки, мм2 . Длину провода обмотки можно найти по формуле (8.20). Площадь поперечного сечения проводника обмотки

где 5 0 — часть площади окна трансформатора, занимаемая медью обмотки; w — число витков обмоток. Подставляя значение / и Sn в формулу (8.24) и, учитывая, что w2 = nwx, после преобра­ зований получаем

при котором потери в трансформаторе имеют минимальное зна­ чение.

Величина индукции, при которой потери имеют минимальное значение, зависит от свойств стали и частоты питающего напряже­ ния.С увеличением удельных потерь в стали или частоты возрастают суммарные потери в стали, и кривая / на рис. 8.12 располага­ ется левее, т. е. минимум потерь в трансформаторе наблюдается при меньшем значении индукции. Однако суммарные потери в ряде случаев не имеют существенного значения, важнее бывает создать трансформатор с минимальным нагревом обмотки.

Н а г р е в о б м о т к и зависит не только от суммарной мощности, рассеиваемой в трансформаторе, но и от распределения ее между сердечником и обмоткой, от условий теплоотдачи, от теплопроводности изоляционных материалов, от толщины на­ мотки и других факторов.

Поэтому значения индукции зависят и от размеров трансфор­ матора, которые в свою очередь связаны с мощностью, снимаемой со вторичных обмоток. Значениями индукции, при которых на­ грев обмоток минимален, и следует задаваться при проектирова­ нии трансформаторов.

Зависимость рекомендуемых значений Вт от суммарной мощ­ ности 2 Р2 для наиболее употребительной из электротехнических сталей (Э310) приведена на рис. 8.13.

Выбор размеров магнитопровода. При заданных физических свойствах проводниковых и магнитных материалов и частоте тока

мотках, внутреннее падение напряжения и размеры трансформа­ тора. Чем больше, плотность тока, тем меньше размеры трансфор­ матора, но ниже его к. п. д. и больше внутреннее падение на­ пряжения. При большой плотности тока может наступить недо­ пустимый перегрев трансформатора и будет наблюдаться большое

Расчет числа витков обмотки. Магнитный поток, замыкающийся через магнитопровод и пронизывающий первичную и вторичную

От напряжения Ulf подводимого к первичной обмотке, и от напряжения U2, снимаемого со вторичной обмотки, эти э. д. с отличаются на величину падения напряжения на обмотке. Для

212

изображена зависимость внутреннего падения напряжения, вы­

Определение тока первичной обмотки. Для ориентировочного определения тока первичной обмотки следует пользоваться фор­ мулой

где 1'\а — составляющая тока первичной обмотки, зависящая от токов вторичных обмоток; k — коэффициент, учитывающий уве­ личение тока вследствие потерь. Ориентировочные значения k приведены в табл. 8.7. Значения тока 1{а можно найти по выра­ жению

213

По найденному значению тока и выбранному значению плот­ ности тока можно определить диаметр провода для каждой об­ мотки.

перах, а плотность тока / — в амперах на квадратный милли­ метр.

Вслед за этим нужно подобрать марку провода, найти бли­ жайший выпускаемый промышленностью диаметр его и опреде­

где tr— температура нагрева обмоток трансформатора; tOKp— температура окружающей среды. Поскольку температура пе­ регрева различна в различных точках катушки, оперируют не­ которой средней величиной At. В общем случае

Поверхность теплоотдачи 5 является величиной постоянной для каждого типоразмера трансформатора и может быть вычислена по его геометрическим размерам. Коэффициент теплоотдачи k зависит от отделки поверхности трансформатора, от соотношения мощностей, рассеиваемых в обмотке и в сердечнике, и опреде­ ляет количество ватт, отдаваемых с единицы поверхности трансфор­ матора при перегреве на 1°С. Введем обозначение kS = kT, определяющее количество ватт, отдаваемых со всей поверхности трансформатора при перегреве на 1 ° С

Величину потерь в стали можно подсчитать по выражению (8.23), определяя значение Рс у д по кривой / рис. 8.12.

Величину потерь в меди для каждой обмотки при известном падении напряжения на обмотке AU можно определить, поль­ зуясь выражением

где / — ток, протекающий через обмотки.

Если температура перегрева катушки At, определенная по выражению (8.36), окажется больше допустимой для использу­ емых материалов, то применяют более теплостойкие изоляцион­ ные материалы или же заново рассчитывают трансформатор, увеличив размер магнитопровода.

214

Таблица 8.8

Сравнение вариантов интегральных микроузлов, выполненных на базе твердых схем и тонких пленок

3.Хороший теплоот-

вод

4.Потенциальная возможность полной автоматизации произ­ водства

боры) и г и б р и д н ы е п о л у п р о в о д н и к о в ы е с х е м ы , в,которых большая часть элементов выполнена методами полупро­ водниковой технологии, а часть элементов (обычно R или С) образована на поверхности полупроводников методами пленочной технологии.

На рис. 8.19 приведена классификация направлений миниа­ тюризации.

Когда в процессе конструирования электронной аппаратуры приходится решать вопрос о выборе того или другого метода микроминиатюризации, обычно руководствуются следующими кри­ териями оценки (в порядке их важности): надежность, техноло­ гичность, габариты, стоимость, приспособленность к конкретным

диктуемый требованиями, поставленными перед разработчиками, производственными возможностями и целым рядом привхо­ дящих обстоятельств.

217

§ 8.8. Интегральные схемы

Среди большого количества различных интегральных схем (ИС), выпускаемых в настоящее время промышленностью, наи­ более перспективны п о т е н ц и а л ь н ы е с х е м ы . Они весьма выгодны в производственном отношении, так как откры­ вают принципиальную возможность построения схем без ис­ пользования реактивных элементов (L и С), получение которых в виде достаточно малых по габаритам и надежных в эксплуатации составных частей монолитных ИС весьма затруднительно.

Рис. 8.20. Основные разновидности интегральных схем

Классификация. Потенциальные ИС можно классифицировать по нескольким признакам, но здесь мы ограничимся классифика­ цией лишь по одному, наиболее важному признаку, а именно, по виду компонентов, с помощью которых непосредственно выпол­ няются логические операции. В этом отношении различают схемы

схем. Количество входов в каждую ИС принято равным трем, хотя в действительности оно может меняться в широких пределах. Количество источников питания также сведено к минимуму для

219