Багаторазово перевірений розрахунок мережевого трансформатора

2. Розрахунок мережевого (силового) трансформатора.

Класичний розрахунок трансформатора досить складний і вимагає знання багатьох характеристик, які ми не можемо знати, тому що для використання ми беремо завжди випадково потрапив до нас сердечник. Тому, тут для розрахунку трансфор-матора пропонується емпіричний метод, багаторазово перевірений Радіолюб-ками і заснований на практичному застосуванні.

Рис.1. Трансформатор. Загальний вигляд і умовне позначення.

Щоб не завантажувати дану сторінку, ви можете почитати про принцип дії трансформатора, про параметри та характеристики окремо.

Для розрахунку мережевого трансформатора необхідно знати вихідні дані, а саме напруги і струми кожної обмотки. Першим кроком є ​​визначення сумарної потужності, яка обчислюється як сума потужностей, споживаної кожної об-мотки (потужність - це твір струму на напругу), тому:

,де U 1 I 1, U 2 I 2 і т.д. - твори напруг і то-ков вторинних обмоток (тут струм - це максимальний струм навантаження). Тепер визначаємо габаритну потужність, яка виходить при розподілі на ККД:

ККД заздалегідь знати не можна, але її можна визначити по таблиці 1:

Найбільш поширені дві форми сердечника:

Мал. 2. Форми сердечника трансформатора і розташування котушок на осерді

Знаючи габаритну потужність трансформатора, знаходимо переріз робочого керна його сердечника, на якому знаходиться котушка:

S - виходить в квадратних сантиметрах.

Тепер знаходимо ширину робочого керна сердечника за формулою:

За отриманого значення а (див.) Вибираємо з наявних сердечників дане значення (можна більше), і знаходимо товщину пакета з (див.):

Тепер визначаємо кількість витків, що припадають на 1 вольт напруги:

Коефіцієнт К зазвичай лежить в межах від 35 до 60. У першу чергу він зави-сит від властивостей пластин стали сердечника. Для сталі товщиною 0,35 мм, для сер-дечніков С-подібної форми, кручених з тонкої сталі, К = 35. Для сердечників О-подібної форми, зібраний з П- чи Г-образних пластин без отворів по уг-лам, беремо К = 40. Якщо застосовуються пластини типу Ш без отворів, то К = 45, з отворами К = 50. Для пластин Ш-подібної форми з отворами, товщиною 0,35 мм, К = 60. Тобто значенням До можна варіювати, але враховувати, що зменшення До полегшує намотування, але посилює роботу трансформатора. При застосуванні плас-тин з високоякісної сталі цей коефіцієнт можна трохи зменшити, а при низькій якості потрібно збільшити.

Тепер можна знайти кількість витків первинної обмотки:

Для визначення кількості витків вторинної обмотки, необхідно вводити до-виконавчими коефіцієнт m, що враховує падіння напруги на ній:

Коефіцієнт m залежить від сили струму, що протікає по даній обмотці, табл.2:

Діаметр проводів вторинних обмоток можна знайти:

де d-діаметр проводу по міді, мм; I-сила струму в обмотці, А; p-коефіцієнт, що враховує допустимий нагрів, що залежить від марки проводу, табл. 3:

Силу струму в первинній обмотці можна визначити так:

Потрібно розрахувати трансформатор з наступними даними:

U1 = 6,3 В, I1 = 1,5А; U2 = 12В, I2 = 0,3 А; U3 = 120В, I3 = 0,059А. Знаходимо сумарну потужність: Рсумм = 6,3 * 1,5 + 12 * 0,3 + 120 * 0,059 = 20,13 Вт. За допомогою табл.1 визначаємо габаритну мощ-ність: Рг = 20,13 / 0,85 = 23,7 Вт. Знаходимо перетин трансформатора:

Знаходимо наближене значення ширини робочого керна:

Вибираємо пластини трансформатора типу Ш-19, для яких а = 1,9 см, і знаходимо товщину пакета:

Фактично одержане перетин робочого керна сердечника:

Визначаємо коефіцієнт К. Припустимо, що використовуються пластини трансформа-битим стали типу Ш-19 без отворів по кутах. Тоді К = 45.

Знаходимо кількість витків на 1 В:

Визначаємо кількість витків первинної обмотки при харчуванні від мережі напругою 220 В:

Знаходимо з табл. 3 коефіцієнт m для кожної з вторинних обмоток:

при I1 = 1,5A, m1 = 1,04;

при I2 = 0,3A, m2 = 1,02;

при I3 = 0,059A, m3 = 1,00.

Визначаємо кількість витків кожної з вторинних обмоток з округленням до найближчого цілого числа:

Знаходимо силу струму в первинній обмотці:

Знаходимо діаметр проводу первинної обмотки:

Знаходимо діаметри проводів вторинних обмоток. Для цього складаємо таблицю намотувальних даних, де діаметри проводів по міді обрані з найближчих великих стандартних значень, а діаметри проводів в ізоляції взяті на 10% більше, ніж діаметри проводів по міді, табл. 4.

Багаторазово перевірений розрахунок мережевого трансформатора. Усе.