ядальных магнитопроводов такова, что .v=3-bI2; у - = 0,5ч-3 [Л. 5, 7].

Этот анализ показывает такл<е относительно слабую зависимость потерь в трансформаторе, рассчитанном на максимальный к. п. д., от относительной геометрии магнитопровода. Данное обстоятельство позволяет при расчете оптимальных значений варьируемых параметров (например, плотности тока) рекомендовать использовать их значения, полученные для- определенной геометрии магнитопровода, практически для магнитопроводов с существенно иной геометрией. При этом не исключается, конечно, применение метода последовательных приближений.

Впрактике расчета трансформатора наиболее часто встречается вариант 1; при этом основным неизвестным параметром является плотность тока, зная которую можно с помощью основного расчетного уравнения трансформатора (3-6) выбрать типоразмер магнитопровода. Для облегчения этой задачи на рис. 3-3 приведены расчетные зависимости плотности тока от частоты (вариант А). Расчет проведен для тороидального магнитопровода ОЛ 25/35-5 с относительной геометрией л:=5, у=Л и при коэффициенте заполнения окна медью feo = 0,25, коэффициенте заполнения сечения магнитопровода сталью fecT = 0,8.

1000

1500 Га

Рис. 3-3. Зависимость оптимальной плотности тока от частоты для различных материалов сердечника.

Рнс. 3-4. 5ависимость к. п. д. трансформатора от мощности.

/ - расчет по предложенной методике; 2 - эксперимент; 3 - расчет по методике [Л. 71 при 0==5О°С.

Как видно из рис. 3-3, оптимальная. плотность тока примерно в 5-10 раз меньше плотностей тока, обычно рекомендуемых для трансформаторов преобразователен [Л. 7] при превышении температуры в=о0°С, что собственно и определяет существенное увеличение к, п. д.

На рис. 3-4 (кривая /) и в табл. 3-4 приведена расчетная зависимость к. п. д. трансформаторов от их мощности при частоте

Таблица 3-4

500 Гц. Расчет проведен по фор.мулам табл. 3-3 для первого варианта расчетной задачи, для магнитопроводов стандартного ряда, выполненных из материала 79НМ-0,05. Даже при мощности / 2 = 0,1 Вт к. п. д. трансформатора достаточно высок (93,1%). На рис. 3-4 приведены также результаты экспериментального определения к. п. д. трансформаторов, изготовленных по расчетным данным (кривая 2). Для сравнения на рис. 3-4 (кривая 3) приведена зависимость к. п. д. трансформаторов от мощности, рассчитанных при превышении температуры 50°С с обычно рекомендуемыми плотностями тока [Л. 7].

Низкие плотности тока приводят увеличению массы. Расчеты показывают, что при f=600 Гц масса трансформатора, рассчитанного на максимальный к. п. д., приблизительно в 6 раз больше массы трансформатора той же мощности, рассчитанного по обычной методике при превышении температуры 50°С [Л. 5 и 7].

Низкие плотности токов и большие габариты трансформаторов, рассчитанных на максимальный к. п. д., приводят к тому, что превышение температуры у них на частотах до 2 кГц не достигает 1-2°С, что исключает необходимость в проведении поверочного теплового расчета.

Таблица 3-5

Все указанные здесь расчеты проведены для трансформатора одна из двух обмоток которого выполнена со средней точкой (й = = 0,83).

Для облегчения проектирования трансформатора в табл. 3-5 приведены результаты расчета на ЭВМ ряда трансформаторов, выполненных на тороидальных магнитопроводах из материала 79НМ-0,05 при заданных частотах (0,2; 0,5 и 1,0 кГц), максимальной индукции 0,75 Т, йст = 0,8; й = 0,83. Рассчитывались плотность тока и мощность, соответствующие максимальному к. п. д., а также значение к. п. д.

Таким образом, в данной задаче были известны а, f, В и из условия максимума к. п. д. определялись опти.мальные Д и Pi- Такие расчеты представляют интерес, так как часто не удается подобрать магнитопровод, соответствующий расчетному значению Аопт и оптимальной геометрии. По данным табл. 3-5 или по аналогичным расчетным данным можно для заданной мощности выбрать магнитопровод трансформатора.

Анализ показывает [Л. 52], что в диапазоне частот 50 Гц - 10 кГц при мощностях 1-30 Вт наибольший к. п. д. имеют трансформаторы с магнитопроводом из пермаллоя 79НМ-0,05. В табл. 3-6

Таблица 3-6

для трансформаторов, рассчитанных на максимальный к. п. д. при заданных S и а, приведено отношение потерь в трансформаторах с магнитопроводами из различных материалов (табл. 3-2) к потеря.м в трансформаторе с магнитопроводом из пермаллоя 79НМ-0,05 (толщина всех материалов 0,05 мм).

В диапазоне частот 100-2000 Гц потери в трансформаторах с магнитопроводами из различных материалов в 2,5-1,5 раза превышают потери в трансформаторе из пермаллоя 79НМ-0,05.

Для маломощных и малогабаритных преобразователей, когда вопросы технологичности конструкции катушки трансформатора выходят на первый план, рекомендуется применять ферритовые магннтопроводы, например из материала 2000 НМ. На частотах 2000 Гц и выше к. п. д. трансформаторов с феррнтовыми магнитопроводами всего лишь на 3-7% меньше, чем к. п. д. трансформаторов с магнитопроводами из пермаллоя