Потужне інверторне джерело живлення (стр. 4 из 9)

Значення коефіцієнта А₂ для повітряної середи вибирається за значенням середньої температури Т_ср з таблиці 5.2. Середня температура визначається із співвідношення:

(5.2)

Таблиця 5.1– Розрахунок коефіцієнта a_k.

	Плоска поверхня радіатора, орієнтована вертикально: (5.3)
	Плоска поверхня радіатора, орієнтована горизонтально, нагрітою стороною вгору: (5.4)
	Плоска поверхня радіатора, орієнтована горизонтально, нагрітою стороною вниз: (5.5)
	Плоска поверхня радіатора, що обдувається потоком повітря зішвидкістю V: (5.5) - теплопровідність матеріалу радіатора;v— так званий кінематичний коефіцієнт в'язкості середи (для повітря )

Таблиця 5.2 – Значення коефіцієнта А₂.

Tср,оС	0	10	20	30	40	50	80	100	120	140	150
А2	1,42	1,42	1,42	1,42	1,42	1,42	1,42	1,42	1,42	1,42	1,42

5.1.2 Випромінювання

Закон передачі енергії випромінюванням схожий на закон конвекції:

(5.7)

де а_i— коефіцієнт теплообміну випромінюванням.

- приведений ступінь чорноти поверхні випромінювання;

- коефіцієнт опроміненості;

Коефіцієнт опроміненості показує, яка частина енергії, що випромінює радіатором, потрапляє в навколишнє середовище.

— перехідна температурна функція, визначувана різницею температур середи і радіатора. Ступінь чорноти різних поверхонь позначений у табл. 5.3.

Таблица 5.3– Ступінь чорноти різних поверхонь.

Матеріал
Алюміній з полірованою поверхнею	0,04...0,05
алюміній	0,20...0,31
Силуміновоє, що Окислює, литво	0,31...0,33
Чорнений анодований сплав	0,85...0,9
Латунь окислює	0,22
Фарби матові темних кольорів	0,92...0,95
Лак чорний матовий	0,95...0,98

В разі ребристого радіатора

= 0.75...0,8.

Перехiдна функцiя f(T_a,T_s) може бути визначена з вираженя:

(5.8)

Размiрность значеньфункцiї

— Вт/(м² °С).

5.1.3 Кондукція

Поширення тепла через електроізоляційну підкладку, яка застосовується для ізоляції радіатора від електричних ланцюгів — типовий випадок кондукциі. Товщинапідкладкимала в порівнянні з висотою і шириною, тому весь тепловий потік проходить через прокладку повністю, не розсіваючись на її бічних гранях. Якщо бічні грані також починають розсіювати тепло, про кондуктівнийтеплообмін говорити вже не можна. Інколи як охолоджувачі використовують не спеціально розроблені радіатори, а стінки корпусу приладу. Наприклад, в модульних джерелах живлення корпус одночасно служить радіатором — його у ряді випадків ребрять і фарбують в чорний колір. Внутрішній простір заповнюється теплопроводящим компаундом, що забезпечує, до всього іншого, і механічну стійкість до удару.

У теплових розрахунках охолоджувачів потрібно враховувати всітри складові теплообміну, проте при розрахунку теплообмінних процесів між радіатором і навколишнім середовищем можна нехтувати кондуктівноюскладовою, оскільки вона вносить свій істотний вклад лише при передачі тепла від корпусу елементу до радіатора через електроізоляційну підкладку. Насправді розміри радіатора впливають на розподіл поверхневої температури: найбільш віддалені ділянки прогріваються гірше. Врахувати цю обставину можна введенням коефіцієнта неравномерності прогрівання радіатора – g.

Коефіцієнт неравномерності прогрівання визначається виходячи з максимального лінійного розміру радіатора. На рис.5.1 показана залежність коефіцієнта неравномерності прогрівання для ребреного радіатора.

Рисунок 5.1 – . Графік неравномерності прогрівання ребреного радіатора

Методика розрахунку ребреного радіатора з примусовим охолоджуванням в загальному вигляді:

1) обчислюємо теплові втрати Р_п напівпровідникового приладу (P_n=I₁·0,5);

задаємося максимальною робочою температурою середи і за довідковими даними визначаємо температуру кристаллаТ_азадаємося максимальною робочою температурою середи і за довідковими даними визначаємо температуру кристала ;

3) по довіднику визначаємо повний тепловий опір радіатора R_t;

4) задаємося висотою пластини і визначаємокоефіцієнт неравномерності прогрівання g за даними рис. 5.1; вибираємо охолоджуючий вентилятор; визначаємо температуру радіатора Т_s :

5) обчислюємо коефіцієнт теплообміну випромінюванням і конвекцією;

5) визначаємо площутеплоотводящей поверхні радіатора заформулою:

5.2 Розрахуноксистеми охолоджування

Розрахуноксистеми охолоджування для чопперного стабілізатора реализованного на VT4 и D5 :

1) P_n=I₁·0,5=42,8·0,5=21,4 (Вт)

2) T_a=20 ^oC;

3) R_t=0,5^oC/Вт;

4) D=55(мм);

V=2(м/с);

=20+(0,5·21,4)/0,98=30,9^oC;

5)

5)

Згідно із розрахункомобираємо радіатор Р5Ц :S_s=85 cм²; охолоджуючий вентилятор: KD12PTS;

5.3Методика розрахункутрансформаторудвотактового мостового перетворювача

Рисунок 5.2 – Схема двотактового мостового перетворювача

Рисунок 5.3 – Часові діаграми роботы двотактового мостового перетворювача

Працює перетворювач таким чином.

На інтервалі [0;t_u] відкриті транзистори VT1, VT4 за рахунок струмів I_б1 і I_б4, що протікають в їх базах. До первинної обмотки 1—2 трансформатора Т прикладена напруга U₁ = U_n. Вторинна обмотка 3—5 має відведення від середньої точки (4). Полярності напруги такі, що діод VD5 відкритий, а діод VD5 закритий. До дроселя L прикладенанапруга:

(5.11)

де

= w1/w2 — коефіцієнт трансформації від первинної обмотки з числом витків w1 до вторинної напівобмотціз числом витків w2; U_H — напруга на навантаженні.

У обмотці 3—4 протікає лінійно наростаючий струм i_l дроселя L, середнє значення якого дорівнює струму навантаження i_н. При чималій величині L можна вважати, що i_l ≈ i_н (що зазвичай виконується). На інтервалі [0; t_u] індукція В лінійно наростає від -B_макс до В_макс.

На інтервалі [t_u; Т/2] закрито всі чотири транзистори VT1...VT4. Струмом дроселя i_l, який не може змінитися стрибком, відкриті діоди VD5 і VD5, причому струм дроселя розподіляється порівну між цими діодами (за умови ідеальної симетрії плечей випрямляча):

(5.12)

Оскільки до дроселя на даному інтервалі прикладена напруга U_l = -U_h, струм дроселя лінійно спадає.

Відповідно до закону повного струму можемо записати:

(5.13)

Учитуючи (5.12), отримаэмо:

Hl_cp= w₁i₁ (5.14)

На інтервалі [Т/2; t'], тривалість якого рівна t_u, струмом I_Б2и I_б3 відкриваються транзистори VT2 і VT3. До первинної обмотки виявляється прикладеною напруга U₁ = -U_n. При цьому діод VD5 закритий, а діод VD5 відкритий, і через нього протікає лінійно наростаючий струм дроселя L.