Nejjednodušší výpočet výkonových transformátorů a autotransformátorů
Někdy si musíte vyrobit vlastní napájecí transformátor pro usměrňovač. V tomto případě se nejjednodušší výpočet výkonových transformátorů s výkonem do 100-200 W provádí následovně.
Když známe napětí a nejvyšší proud, který musí sekundární vinutí dodat (U2 a I2), zjistíme výkon sekundárního obvodu: V případě více sekundárních vinutí se výkon vypočítá sečtením výkonů jednotlivých vinutí.
Také, vezmeme-li účinnost nízkovýkonového transformátoru rovnající se asi 80 %, určíme primární výkon:
Energie je přenášena z primární části na sekundární prostřednictvím magnetického toku v jádře. Proto hodnota výkonu P1 závisí na ploše průřezu jádra S, která se zvyšuje s rostoucím výkonem. Pro jádro vyrobené z normální transformátorové oceli lze S vypočítat pomocí vzorce:
kde s je v centimetrech čtverečních a P1 je ve wattech.
Hodnota S určuje počet závitů w' na volt. Při použití transformátorové oceli
Pokud potřebujete vyrobit jádro z méně kvalitní oceli, například z cínu, střešního železa, oceli nebo železného drátu (musí být předehřáté, aby změkly), pak S a w' musí být zvýšeny o 20-30 %.
Nyní můžete vypočítat počet závitů cívek
atd.
V režimu zátěže může dojít ke znatelné ztrátě části napětí v odporu sekundárních vinutí. Proto se doporučuje, aby vzali počet otáček o 5-10% více, než je vypočteno.
Primární proud
Průměry vodičů vinutí jsou určeny hodnotami proudů a vycházejí z přípustné proudové hustoty, která se u transformátorů bere jako průměr 2 A / mm2. Při takové hustotě proudu je průměr drátu bez izolace každého vinutí v milimetrech určen z tabulky. 1 nebo vypočítané podle vzorce:
Pokud není k dispozici drát požadovaného průměru, lze použít několik tenčích drátů zapojených paralelně. Jejich celkový průřez musí být alespoň takový, který odpovídá vypočtenému jednotlivému vodiči. Plocha průřezu drátu je určena podle tabulky. 1 nebo vypočítané podle vzorce:
U nízkonapěťových vinutí, která mají malý počet závitů tlustého drátu a jsou umístěna nad ostatními vinutími, lze hustotu proudu zvýšit na 2,5 nebo dokonce 3 A / mm2, protože tato vinutí mají lepší chlazení. Pak by ve vzorci pro průměr drátu měl být konstantní faktor místo 0,8 0,7 nebo 0,65.
Nakonec zkontrolujte umístění cívek v hlavním okně.Celková plocha průřezu závitů každého vinutí je (vynásobením počtu závitů w plochou průřezu drátu rovnou 0,8d2 od, kde dfrom je průměr drátu ve izolace . To lze zjistit z tabulky 1, kde je také uvedena hmotnost vodiče. Plochy průřezů všech vinutí se sečtou. Aby se přibližně vzala v úvahu vůli vinutí, vliv rámu izolantu těsnění mezi vinutími a jejich vrstvami, je nutné zvětšit zjištěnou plochu 2-3krát Plocha okna jádra by neměla být menší než hodnota získaná z výpočtu.
stůl 1
Jako příklad si spočítejme výkonový transformátor pro usměrňovač napájející nějaké elektronkové zařízení. Transformátor nechť má vysokonapěťové vinutí dimenzované na napětí 600 V a proud 50 mA a také vinutí pro žhavící lampy, s U = 6,3 V a I = 3 A. Síťové napětí 220 V.
Určete celkový výkon sekundárních vinutí:
Primární výkon
Najděte plochu průřezu ocelového jádra transformátoru:
Počet závitů na volt
Primární proud
Počet závitů a průměr drátů cívek jsou stejné:
• pro primární vinutí
• pro zvýšení vinutí
• pro navíjení žárovek
Předpokládejme, že okno jádra má plochu průřezu 5×3 = 15 cm2 nebo 1500 mm2 a průměry vybraných izolovaných vodičů jsou následující: d1iz = 0,44 mm; d2iz = 0,2 mm; d3out = 1,2 mm.
Zkontrolujeme umístění cívek v hlavním okně. Najdeme plochu průřezu vinutí:
• pro primární vinutí
• pro zvýšení vinutí
• pro navíjení žárovek
Celková plocha průřezu vinutí je přibližně 430 mm2.
Jak vidíte, je to více než trojnásobek plochy okna, a proto se cívky vejdou.
Výpočet autotransformátoru má některé zvláštnosti. Jeho jádro by se nemělo počítat pro celkový sekundární výkon P2, ale pouze pro tu jeho část, která je přenášena magnetickým tokem a lze ji nazvat transformačním výkonem RT.
Tato síla je určena vzorcem:
— pro zvyšující se autotransformátor
— pro snižovací autotransformátor a
Pokud má autotransformátor odbočky a bude pracovat při různých hodnotách n, pak je při výpočtu nutné vzít hodnotu n, která se nejvíce liší od jednoty, protože v tomto případě bude hodnota Pt největší a je nezbytným jádrem pro přenos takového výkonu.
Poté se určí vypočtený výkon P, který lze brát jako 1,15 • RT. Faktor 1,15 zde odpovídá účinnosti autotransformátoru, která je obvykle o něco vyšší než u transformátoru. E
Kromě toho jsou použity vzorce pro výpočet plochy průřezu jádra (ve vztahu k výkonu P), počet závitů na volt, výše uvedené průměry drátu pro transformátor. Je třeba poznamenat, že v části vinutí, která je společná pro primární a sekundární obvody, je proud roven I1 — I2, pokud autotransformátor roste, a I2 — I1, pokud se snižuje.