|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Трансформатор живлення на частоту 50 Гц. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення Трансформатори живлення входять до складу великої кількості схем стабілізуючих та нестабілізуючих джерел живлення вторинного електроживлення побутової та аматорської радіоелектронної апаратури, що працює від мережі змінного струму. Трансформатор – це статичний електромагнітний апарат. За допомогою трансформатора перетворюється електрична енергія змінного струму з одними параметрами електричну енергію з іншими параметрами. Таким чином, за допомогою трансформатора можливе зниження та підвищення напруги та струму, а також відбувається електрична ізоляція вихідних каналів електроживлення від мережі та один від одного. Робота трансформатора ґрунтується на взаємодії електромагнітного поля первинної обмотки трансформатора на вторинні обмотки. Первинна (мережева) обмотка підключається до мережі змінного струму U1 із частотою струму 50 Гц або від 400 до 5000 Гц, а до вторинних обмоток підключають споживачі електричної енергії (навантаження). На рис.1,а зображено спрощену схему трансформатора, а на рис.1,б - схема його включення. Обмотки трансформатора розміщуються на загальному магнітопроводі, виготовленому (для кращого магнітного зв'язку) з феромагнітного матеріалу.
Магнітний потік Фо замикається по магнітопроводу і наводить у первинній та вторинній обмотках ЕРС відповідно Е1 та Е2. З урахуванням падіння напруги активному опорі r1 первинної і r2 вторинної обмоток Е1=U1 - r1I1, а Е2=U2+r2I2. Але частина магнітного потоку замикається і розсіюється у повітряному середовищі, так званий Фрас, який діє лише на витки первинної обмотки. Цей Фрас намагаються зменшити, у такий спосіб збільшити ККД трансформатора. Це і є режим роботи трансформатора на номінальне навантаження. Є також режими холостого ходу та короткого замикання. Таким чином, основним елементом трансформатора є магнітопровід (сердечник). Для сердечника трансформаторів, що працюють на частоті 50 Гц, в основному застосовують спеціальну електротехнічну гарячекатану сталь марок 1511, 3412. Випускається сталь цих марок у вигляді листів товщиною 0,35 та 0,5 мм. Застосовується також холоднокатана сталь марок 3411 і 3412. Вона випускається у вигляді листів товщиною 0,35; 0,5мм та у вигляді стрічок товщиною 0,28; 0,3; 0,35; 0,5мм. Холоднокатані сталі мають більшу, ніж гарячекатані сталі, магнітну індукцію, тому трансформатори з холоднокатаних ста- лей виходять менших габаритів і ваги за однієї й тієї потужності. Для трансформаторів, що працюють на частоті 50 Гц, використовують електротехнічну сталь завтовшки 0,15-0,5 мм, на частоті від 400 до 5000 Гц - сталь завтовшки 0,05-0,08 мм. Залежно від вимог, що висуваються до трансформатора (потужність, вартість, питома характеристика), застосовують пластинчастий або стрічковий магнітопровід. Основні типи та розміри пластин трансформаторів наведені на рис.2, де: а - E-подібна; б - Ш-подібні пластини різних типів: Ш - h>2,5...3l1; Шу - з помірною основою і h>3l1; Ша - з h>l1; Шб - з h l1; е - П-подібні пластини: Пн - з h>l1 і Пу - з h>1l1.
Таким чином, залежно від конструкції магнітопроводу трансформатори поділяються на пластинчасті броньові (Ш-подібні) та пластинчасті (П-подібні). Вони зображені на рис.3.
Магнітопроводи для силових трансформаторів збирають тільки внахлест (вперекришку). Для трансформаторів застосовують і стрічкові осердя. Такі трансформатори мають значно менше поле розсіювання, тобто. створюють менше наведень на навколишні елементи схеми та деталі створюваного пристрою. Це дозволяє розташовувати їх поруч із функціональними вузлами високочутливої радіоапаратури. Сердечник Ш-образного трансформатора позначають назвою типу і цифрами, що визначають ширину середнього стрижня l (рис.3,а) або бічних (рис.3,б) і товщину магнітнопроводу. Конструктивні параметри магнітопідводу Мінімальна площа поперечного перерізу стрижня Sс=B(l-∆l), де - товщина набору; l – ширина набору; ∆l – граничне відхилення. Мінімальна площа вікна набору Sок = l1(h-∆h), де l1-ширина вікна набору; h-висота вікна; ∆h-граничне відхилення. Для магнітопроводів ШІ, ШШ, ШП (рис.4, а-ж)
Середня довжина магнітної лінії силового поля сердечника Iср=h-1[h+2l1+1,18(H-h) + 0,4I/H-I Для магнітопроводу ШУ (рис.4, д) lср = 2 (h + l1) + 1,57l. Для магнітопроводу ПН, ПУ (рис.4, е) lср=2(h+l1)+1,57(Hh); lо=2l+2В+2,5l1+8δк, де lо-середня довжина провідника електричного струму осердя; δк-сумарне значення зазору та товщини каркаса трансформатора (в межах 0,55-1,5 мм). Для полегшення виготовлення стрічкові магнітопроводи роблять розрізними. Місце стику добре полірують і при складанні добре стягують, щоб не було втрат магнітного потоку і щоб трансформатор не гудів. Нерозрізні стрічкові магнитопроводы мають більше (на 20-30%) високої магнітної індукцією, тобто. мають магнітні втрати. Але намотування таких трансформаторів набагато складніше. Намотування нерозрізних трансформаторів роблять на спеціальних верстатах або в домашніх умовах за допомогою човника. Стрічкові сердечники трансформаторів ділять на стрижневі (рис.5, а), броньові (рис.5, б) та кільцеві (рис.5, в), де а - товщина навивки; b – ширина стрічки; з – ширина вікна; h – висота вікна; R – внутрішній радіус (від 5 до 2 мм залежно від товщини стрічки). Стрижневі конструкції ділять на підводних човнах - П-подібні стрічкові; ПЛМ - П-подібні стрічкові зі зменшеним ставленням ширини вікна до товщини намотування (з/а <1); ПЛР – П-подібні стрічкові з розмірами геометрії з найменшою вартістю трансформатора.
Броневі конструкції ділять на ШЛ – Ш-подібні стрічкові; ШЛМ - Ш-подібні стрічкові із зменшеним ставленням ширини вікна до товщини навивки; ШЛО - Ш-подібні стрічкові зі збільшеним ставленням ширини стрічки до товщини навивки (b/а>3); ШЛР – Ш-подібні стрічкові з геометрією найменшої вартості трансформатора. Вибираємо сердечник для трансформатора, щоб отримати найменшу вартість, об'єм та масу: типу ПЛ – для низьковольтових трансформаторів потужністю понад 500 В А; типу ПЛМ - для низьковольтових трансформаторів з потужністю понад 100 В і коли потрібно найменше поле розсіювання; типу ШЛМ – для потужності 100 В А та з обмеженим падінням напруги на обмотках. Ідеальним, звичайно, є трансформатор із стрічковим кільцевим сердечником. У нього дуже невеликий потік розсіювання, малий магнітний опір та невелика чутливість до зовнішніх магнітних полів. Трансформатор має три режими роботи: холостого ходу, номінального навантаження та короткого замикання. За режиму Х.Х. через первинну обмотку w1 (рис. 1) протікає Iх і створює в осерді основний магнітний потік Фх. Корисна потужність, що віддається трансформатором, дорівнює нулю. З мережі споживається активна потужність, яка визначається лише втратами (залежно від матеріалу сердечника) у самому сердечнику трансформатора. Їх має і реактивну складову, яка веде до погіршення коефіцієнта потужності мережі живлення. Цей режим трансформатора не є небезпечним. Режим короткого замикання (коротке замикання або мале навантаження у вторинному ланцюзі) небезпечний і здатний викликати пошкодження (нагрів і навіть запалення) трансформатора. У режимі номінального навантаження напруга на вторинній обмотці є комплексною величиною та залежить від значення та характеру опору навантаження. Обмотки трансформаторів броньової та стрижневої конструкції виготовляють зазвичай на каркасах, але застосовують і безкаркасну (гільзову). Обмотки кільцевих сердечників виготовляють на кільцевих каркасах або на магнітопроводі, обмотаний будь-якою ізоляцією. Каркаси виготовляють із електрокартону, пластмаси, просто картону. Каркаси бажано просочувати спеціальними лаками чи вологозахисними компаундами. Обмотки розташовують одна над іншою або одна поряд з іншою. Трансформатори малої потужності зазвичай виконують на пластинчастих чи стрічкових сердечниках броньової конструкції. Обмотки у разі розміщують на середньому стрижні. При виготовленні трансформаторів середньої та великої потужності краще використовувати магнітопроводи стрижневої конструкції. Обмотки розташовують на каркасах двох бічних стрижнів. Мережеву обмотку (первинна) зазвичай намотують першою на каркасі. Далі намотують вторинні обмотки. Бажано між первинною та вторинними обмотками розташовувати електростатичний екран. Його виготовляють або ізольованим дротом в один шар, або одним незамкненим витком фольги. Один кінець такого електростатичного екрану з'єднують з шасі або із загальним проводом апарату, що дає можливість послабити наведення та перешкоди, що проникають через міжвиткову та міжобмотувальну ємності з мережі та навпаки. Це дуже актуально в даний час, тому що в нашій дійсності зазвичай працює дуже багато різних радіо-і електроапаратів, що дають перешкоди в мережу живлення. Особливо багато перешкод дають імпульсні блоки живлення сучасної радіоапаратури ширвжитку. При намотуванні трансформаторів на "кільці" обмотки необхідно розташовувати рівномірно по колу осердя. Обмотки із середньою точкою найкраще мотати відразу двома проводами одночасно. Далі з'єднують початок однієї обмотки з кінцем іншої, щоб одержати середню точку. Так виходить гарна симетрія обмотки. Обмотки, що намотуються, обов'язково необхідно ізолювати один від одного. Це робиться за допомогою кабельного паперу, лакоткані, фторопластової стрічки, просто паперу і т. д. При виготовленні високовольтних обмоток їх необхідно ізолювати кожні 2-3 шари. Дуже хороша для цих цілей поліетилентерефталатна плівка завтовшки до 59 мкм. Обмотки побутових трансформаторів намотують мідними (рідко алюмінієвими) ізольованими круглими (рідше прямокутними) проводами. Дуже добре для цієї мети підходять дроти круглого перерізу з високоміцною (вініфлексовою) ізоляцією типу ПЕВ-1, ПЕВ-2. Провід типу ПЕЛ (ізоляція олійно-моляним лаком) в даний час застосовують рідше. Провід марки ПЕВ-1, ПЕВ-2 випускається діаметром від 0,03 до 2,5 мм. Пробивна напруга у цих проводів залежно від діаметра від 600 до 2500 В. Також застосовують провід підвищеної теплостійкості типу ПЕТ і ПЕТВ. Ступінь заповнення вікна осердя міддю визначається коефіцієнтом заповнення вікна Кок = Sм/Sок. Це відношення загальної пло- шаді перерізу міді дроту обмоток до площі вікна осердя. Для побутової апаратури значення КІК при розрахунках беруть таким: Це для обмотувальних проводів ПЕЛ, ПЕВ, ПЕТ, ПЕТВ круглого перерізу. При визначенні температури нагрівання трансформатора необхідно враховувати щільність струму в обмотках J і поверхню тепловипромінювальної обмоток трансформатора. Необхідний діаметр дроту для намотування обмоток (без ізоляції): dм = 1,13 (I/J)1/2, де I - струм, що діє, в обмотці; J – задана щільність струму. При намотуванні обмоток виток до витка щільного прилягання витків один до одного ніколи не вийде, тому необхідно враховувати коефіцієнт укладання Кук. Для дротів діаметром від 0,05 до 0,1 мм дорівнює 0,83-0,85, для діаметра від 0,1 до 0,56 мм дорівнює 0,92-0,93, а вище він дорівнює 0,95. Необхідно враховувати і коефіцієнт набухання Краз за рахунок недостатнього натягу дроту. Так, для дроту діаметром до 0,5 мм Краз=1,05...1,07, а більше 0,5 мм Краз=1,1...1,12. розрахунок трансформатора Визначають габаритну потужність трансформатора для обмоток із середньою точкою
де Квi - коефіцієнт, що враховує тип випрямляча (0,71-для двонапівперіодного випрямлення, 1 - для мостових схем випрямлення та з подвоєнням напруги); n-кількість вторинних обмоток трансформатора; Рн.тр - сумарна потужність вторинних обмоток; hтр залежить від Рн.тр. (рис. 6, де 1 - кільцевий; 2 - стрижневий та броньовий магнітопровід)
де Ui, Ii - напруга та струм вторинних обмоток.
Якщо обмотки без середньої точки Рг=0,5 Рн.тр(1+1/hтр) Для однонапівперіодної схеми випрямлення Рг=0,5 Рн.тр(1+Кв.i); Кв.i = (1-I2д)1/2, де Iд - відношення середнього струму в навантаженні діючого струму обмотки. Після знаходження Рг визначають добуток вікна сердечника, який займають обмотки, на площу поперечного перерізу сталі: SсSок=[Рг(1+hтр)102/4КфfсBJKсКокhтр] де Кф - коефіцієнт форми кривої напруги (1,11 для синосуїдальної форми); Кс-коефіцієнт заповнення сердечника сталлю дорівнює 0,8-,95 (менше значення відповідає тоншому листу або стрічці електротехнічної сталі). Автор: О.Г. Рашитов
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Модуль обробки зображень із власною нейронною мережею глибокого навчання ▪ Дані передаються в момент рукостискання ▪ Суперконденсатори VINATech VPC ▪ Недорогий RGB-датчик Avago у мініатюрному корпусі
▪ розділ сайту Охорона та безпека. Добірка статей ▪ стаття Гог та Магог. Крилатий вислів ▪ стаття Скільки запахів ми можемо відчувати? Детальна відповідь ▪ стаття Брам-шкотовий вузол. Поради туристу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page