Розрахунок малопотужних трансформаторів живлення. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення

 Коментарі до статті

Силові трансформатори прийнято ділити на два класи:

• радіотехнічні, потужністю від 1 до 500 Вт;
• електротехнічні потужністю понад 5000 Вт.

Ці трансформатори розраховують за двома різними методиками. Проблема виникає за необхідності розрахувати трансформатор з потужністю від 500 до 5000 Вт, коли методика розрахунку радіотехнічних трансформаторів не застосовна, а методика розрахунку електротехнічних трансформаторів ще застосовна. У цьому випадку проводять розрахунок трансформатора двічі, за кожною з методик, а його намотувальні дані та переріз сердечника вибирають середніми, отриманих при цих двох розрахунках, і потім уточнюють експериментально.

Наведена методика розрахунку використовується для розрахунку трансформаторів живлення малопотужної радіоапаратури, які живляться від мережі 110, 127, 220 частотою 50 Гц. Існує два основних підходи до розрахунку радіотехнічних трансформаторів: оптимізація з міді; оптимізація за "залізом".

Відповідно, у першому випадку виходить трансформатор мінімальної вартості, а в другому – мінімальної ваги. Мінімальна вага дуже важлива для бортової або апаратури, що носиться.

магнитопровод трансформатора

Для трансформаторів мінімальної вартості використовується листова електротехнічна сталь марок Е31, Е41 із товщиною пластин 0,35, 0,5 мм. Для трансформаторів мінімальної ваги – сталь марок Е310, Е320, Е330. Конструкції сердечника (магнітопроводу) трансформатора можна розділити на броньові, стрижневі, тороїдні. Стрижневі магнітопроводи використовуються в потужних трансформаторах, оскільки дозволяють покращити охолодження. Тороїдальні магнітопроводи дозволяють повніше використовувати магнітні властивості матеріалу і створюють набагато слабше, ніж інші сердечники, зовнішнє магнітне поле.

Магнітопровід трансформатора може бути виконаний зі штампованих пластин або навитий зі смуг. Перевага магнітопроводів зі штампованих пластин у тому, що їх можна виготовити навіть із дуже крихких, але володіють хорошими магнітними властивостями матеріалів. Гідність кручених магнітопроводів у повному використанні властивостей електротехнічної сталі, простоті виготовлення та малих відходів виробництва.

Обмотки трансформатора

Як правило, обмотку намотують на каркас, виконаний з діелектричного матеріалу – пластику, електрокартону тощо. Іноді для зменшення зовнішніх розмірів трансформатора використовується безкаркасна намотування на гільзу. По конструкції каркаса трансформатор може мати циліндричні обмотки (у цьому випадку обмотування намотують одна поверх іншої) або галетні (в цьому випадку кожну обмотку намотують на відведену для неї секцію, починаючи від сердечника трансформатора).

Як правило, обмотки, що містять багато витків тонкого дроту, розташовують ближче до осердя трансформатора для того, щоб зменшити їх активний опір і втрати в них. Тому мережева обмотка, як правило, намотується на першу каркас.

Намотування дроту на котушку трансформатора може бути виконане правильними шарами, або безладно "навал". У будь-якому випадку між шарами обмотки бажано прокладати ізоляцію для запобігання міжшаровому замиканню. У котушці прокладають також і міжобмотувальну ізоляцію для запобігання пробою між сусідніми обмотками. Для підвищення електричної ізоляції та захисту обмотки трансформатора просочують спеціальними складами.

Первинна обмотка

До силових трансформаторів часто пред'являється вимога працювати від напруги 110, 127 і 220 В. У цьому випадку первинна обмотка може бути виконана, як показано на рис.1.

Ріс.1

Недоліком цієї схеми є збільшення витрати міді та ускладнення виготовлення трансформатора внаслідок застосування для намотування обмоток I, II та III проводів різного перерізу. Тому найчастіше використовують схему, показану на рис.2.

Ріс.2

При підключенні до мережі 127 перемички встановлюють в положення "2" і обмотки 2-3 і 4-5 включають паралельно, а при підключенні до мережі 220 перемичку встановлюють в положення "1" і всі обмотки включають послідовно.

Для проведення розрахунку мають бути задані:

• напруга мережі живлення;
• напруга на кожній із вторинних обмоток;
• струми вторинних обмоток;
• тип магнітопроводу.

В результаті розрахунку визначають:

• перетин та розміри магнітопроводу (якщо він не заданий);
• кількість витків та діаметр дроту кожної обмотки.

Трансформатор є пристроєм, що функціонує в мережі змінного струму, тому при розрахунку використовують діючі значення змінного струму і змінної напруги.

Послідовність розрахунку

1. Знаходять сумарну потужність вторинних обмоток при номінальному навантаженні:

P2=I1U1+I2U2+...InUn.

Де In і Un - відповідно струм і напруга на n обмотці.

Габаритну потужність трансформатора визначають з урахуванням ККД (ηтр) (табл.1).

Pтр ​​= P2/ηтр,

де ηтр - ККД.

Таблиця 1

2. Вибирають максимально допустимі значення щільності струму ∆ та магнітної індукції В. Значення магнітної індукції для трансформаторів зі стрижневим та броньовим магнітопроводом зазначено в табл.1. При використанні кручених магнітопроводів з холоднокатаних електротехнічних сталей максимальна величина індукції може бути збільшена в 1,31,6 рази.

3. Визначають мінімально допустиму площу перерізу магнітопроводу:

Sсіч=700[(aPтр)/(fB∆)]0,5 (см²),

де а - коефіцієнт, що становить 4,5-5,5 для трансформаторів найменшої вартості та 2-3 для трансформаторів найменшої ваги; Ртр – потужність трансформатора, Вт; . - частота мережі живлення, Гц; В – максимальне значення магнітної індукції, Гс; ∆ - допустима щільність струму, А/мм².

Для трансформаторів найменшої вартості, що працюють у мережі 50 Гц, зазвичай приймають максимальну індукцію 10000 Гс та щільність струму 3 А/мм². При цьому формула спрощується:

Sсіч = 1,3 (Pтр) 0,5 (см²).

Визначають поперечний переріз магнітопроводу з урахуванням коефіцієнта заповнення перерізу сталлю:

S'січ=Sсіч/kзап.

Значення kзап в залежності від товщини пластин магнітопроводу наведено в табл.2.

Таблиця 2

4. Визначають розміри магнітопроводу.

Для броньового магнітопроводу його тип та розміри можна вибрати з таблиць V.1 та V.2 [1].

Вибравши тип пластин, товщину магнітопроводу Y1 визначають за формулою:

Y1=S'січ/Y,

де Y - ширина центральної частини пластини для броньового магнітопроводу.

Співвідношення Y1/Y не повинно перевищувати 2-3. Інакше відбувається помітне збільшення поля розсіювання трансформу.

тора, і потрібно буде вибрати пластини більшого розміру.

Для тороїдального магнітопроводу внутрішній (D1) і зовнішній (D2) діаметри визначають за формулами:

D1=(1,75Sсіч/σα)^0,5,

D2=2Sсіч/bk,

де - коефіцієнт заповнення вікна міддю (зазвичай 0,23-0,25); b - висота магнітопроводу, див.

5. Визначають кількість витків на вольт у трансформаторі:

ω=2,2х10⁷/fBSсіч.

При роботі трансформатора від мережі з частотою 50 Гц та максимальної індукції 10000 Гс формула набуває вигляду:

ω=45/Sсіч.

Число витків у кожній обмотці визначається множенням отриманої величини на напругу на кожній конкретній обмотці. При цьому кількість витків вторинних обмоток слід збільшувати на 3...5% (залежно від струму, що споживається від обмотки) для того, щоб врахувати падіння напруги на опорі обмотки.

6. Визначають діаметри проводів для кожної з обмоток:

d=1,13(I/∆)^0,5,

де I – максимальна величина струму в обмотці; ∆ - щільність струму в трансформаторі, А/мм².

Можна також використовувати наближену формулу:

d=0,7(I)^0,5.

7. Перевірка розміщення обмоток на каркасі трансформатора з броньовим осердям.

Число витків в одному шарі обмотки

ω=(h−2(δ+2))/(αdіз),

де h – висота вікна каркаса трансформатора; δ - товщина матеріалу каркасу трансформатора; dіз - діаметр намотувального дроту з ізоляцією; α – коефіцієнт нещільності (табл.3).

Таблиця 3

Число шарів кожної з обмоток

Nсл=ω/ωсл,

де - число витків обмотки; ωсл - число витків у шарі цієї обмотки.

Для того, щоб усі обмотки розмістилися у вікні трансформатора, має виконуватися умова:

B>δ+Σδобм+Σδпр,

де Σδобм - сумарна товщина всіх обмоток; Σδпр - сумарна товщина всіх прокладок між обмотками; B – ширина вікна.

Якщо обмотки разом із ізоляцією займають місце більше, ніж вікно обраного сердечника, слід збільшити розмір пластин магнитопровода і зробити розрахунок трансформатора заново.

література:

1. Терещук Р.М. та ін Довідник радіоаматора. – К.: Техніка, 1971.

Автор: А.Ю. Саулів

Дивіться інші статті розділу Блоки живлення.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Джерела живлення світлодіодів HLG-H працюють на 40 градусах морозу. 31.12.2010 Серія джерел вторинного електроживлення HLG від компанії MeanWell складається з модулів HLG100, HLG-120, HLG-150, HLG-185, HLG-240 потужністю 100...240 Вт у герметичному металевому корпусі IP67 або IP65. Широкий діапазон робочих температур -40 ... 70 ° C і високий рівень захисту від зовнішніх впливів дозволяє застосовувати ці джерела живлення у складі світильників вуличного освітлення, а також у різноманітній апаратурі, що працює у важких умовах, у тому числі в північних регіонах Росії. Відмінною рисою джерел живлення HLG-H є наявність моделей з розширеним діапазоном вхідної напруги 90...305, що дуже затребуване в умовах вітчизняних мереж з нестабільною напругою. Джерела живлення HLG-H мають вбудований коректор коефіцієнта потужності (ККМ, PFC), високий ККД 90...95%, комплекс захисту від короткого замикання, від перевантаження по струму, від перевищення вихідної напруги, від перегріву, електричну міцність ізоляції вхід/вихід 3,75 кВ змінного струму, низький рівень пульсацій 150...200 мВ (розмах).

Інші цікаві новини:

▪ Вітродвигун без лопатей

▪ Надтонка камера без оптичних лінз

▪ Fujitsu продає SSD-накопичувачі під власним брендом

▪ Сищик на телефоні

▪ Цю гумку жували 5000 років тому

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Типові інструкції з охорони праці (ТОІ). Добірка статей

▪ стаття Генерали завжди готуються до минулої війни. Крилатий вислів

▪ стаття Чому в будь-якому сучасному цирку діаметр арени дорівнює 13 метрам? Детальна відповідь

▪ стаття Вимоги до організації робочого місця

▪ стаття Укорочена антена на діапазон 160 метрів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Модернізація трансівера RA3AAE. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024