Розрахунок силового трансформатора, електрознайка

У домашньому господарстві буває необхідно обладнати освітлення в сирих приміщеннях: підвалі або льосі і т.д. Ці приміщення мають підвищений ступінь небезпеки поразки електічческім струмом.
У цих випадках слід користуватися електрообладнанням розрахованим на знижену напругу харчування, не більше 42 вольт.
Можна користуватися електричним ліхтарем на батарейках або скористатися знижуючим трансформатором з 220 вольт на 36 вольт.
Розрахуємо і виготовимо однофазний силовий трансформатор 220/36 вольт, з вихідним напругою 36 вольт з живленням від електричної мережі змінного струму напругою 220 вольт.

Для освітлення таких примі щень підійде електрична лампочка на 36 Вольт і потужністю 25 - 60 Ватт. Такі лампочки з цоколем під звичайний електропатрон продаються в магазинах електротоварів.
Якщо ви знайдете лампочку на інші потужні, наприклад на 40 ват. немає нічого страшного - підійде і вона. Просто трансформатор буде виконаний з запасом по потужності.

Зробимо спрощений розрахунок трансформатора 220/36 вольт.

Потужність у вторинному ланцюзі: Р_2 = U_2 · I_2 = 60 ват

де:
Р_2 - потужність на виході трансформатора, нами задана 60 ват;
U _2 - напруга на виході трансформатора, нами задано 36 вольт;
I _2 - струм у вторинному ланцюзі, в навантаженні.

ККД трансформатора потужністю до 100 ват зазвичай одно не більше η = 0,8.
ККД визначає, яка частина потужності споживаної від мережі йде в навантаження. Частина, що залишилася йде на нагрів проводів і сердечника. Ця потужність безповоротно втрачається.
Визначимо потужність споживану трансформатором від мережі з урахуванням втрат:

Р_1 = Р_2 / η = 60 / 0,8 = 75 ват.

Потужність передається з первинної обмотки у вторинну через магнітний потік в магнітопроводі.

Тому від значеніяР_1. потужності споживаної від мережі 220 вольт, залежить площа поперечного перерізу магнітопроводу S.

Магнитопровод - це сердечник Ш - образної або О - подібної форми, набраний з листів трансформаторної сталі. На осерді будуть розташовуватися первинна і вторинна обмотки дроти.

Площа поперечного перерізу магнітопроводу розраховується за формулою:

де:
S - площа в квадратних сантиметрах,
P _1 - потужність первинної мережі у ВАТ.

За значенням S визначається число витків w на один вольт по формулі:

У нашому випадку площа перетину сердечника дорівнює S = 10,4 см.кв.

w = 50 / 10,4 = 4,8 витка на 1 вольт.

Розрахуємо число витків в первинній та вторинній обмотках.

Число витків в первинній обмотці на 220 вольт:

Число витків у вторинній обмотці на 36 вольт:

W2 = U_2 · w = 36 · 4,8 = 172.8 витків,

округляємо до 173 витка.

У режимі навантаження може бути помітна втрата частини напруги на активному опорі проводи вторинної обмотки. Тому для них рекомендується число витків брати на 5-10% більше розрахованого. Візьмемо W2 = 180 витків.

Величина струму в первинній обмотці трансформатора:

I_1 = P_1 / U_1 = 75/220 = 0,34 ампера.

I_2 = P_2 / U_2 = 60/36 = 1,67 ампера.

Діаметри проводів первинної та вторинної обмоток визначаються за значеннями струмів в них виходячи з допустимої щільності струму, кількості ампер на 1 квадратний міліметр площі провідника. Для трансформаторів щільність струму, для мідного дроту, приймається 2 А / мм.

При такій щільності струму діаметр проводу без ізоляції в міліметрах визначається за формулою: d = 0,8√I.

Для первинної обмотки діаметр проводу буде:

Діаметр дроту для вторинної обмотки:

ЯКЩО НІ ДРОТИ ПОТРІБНОГО ДІАМЕТРУ, то можна взяти кілька, з'єднаних паралельно, більш тонких проводів. Їх сумарна площа перетину повинна бути не менше тієї, яка відповідає розрахованому одному дроту.

Площа поперечного перерізу проводу визначається за формулою:

де. d - діаметр проводу.

Наприклад: ми не змогли знайти провід для вторинної обмотки діаметром 1,1 мм.

Площа поперечного перерізу дроту діаметром 1,1 мм. дорівнює:

Ізтабліцивибіраем діаметри двох проводів сума площ перетину яких дорівнює 1.0 мм ².

Наприклад, це два дроти діаметром по 0,8 мм. і площею по 0,5 мм².

Або два дроти:
- перший діаметром 1,0 мм. і площею перетину 0,79 мм²,
- другий діаметром 0,5 мм. і площею перетину 0,196 мм ².
що в сумі дає: 0,79 + 0,196 = 0,986 мм ².

Намотування котушки ведеться двома проводами одночасно, суворо витримується рівну кількість витків обох проводів. Почала цих проводів з'єднуються між собою. Кінці цих проводів також з'єднуються.

Виходить як би один провід з сумарним поперечним перерізом двох проводів.

Дивіться статті:
- «Як намотати трансформатор на Ш-подібному сердечнику».
- «Як виготовити каркас для Ш - образного сердечника».