Метою розрахунку є отримання заданих вихідних параметрів трансформатора (для мережі з частотою 50 Гц) при його мінімальних габаритах і масі.
Розрахунок трансформатора доцільно почати з вибору муздрамтеатру, т. Е. Визначення його конфігурації і геометричних розмірів.
Найбільш широко поширені три види конструкції магнітопроводів, наведені на рис. 7.17.
Мал. 7.17. Конструкції магнітопроводів трансформаторів: а) броньового пластинчастого; б) броньового стрічкового; в) кільцевого стрічкового
Для малих потужностей, від одиниць до десятків Вт, найбільш зручні броньові трансформатори. Вони мають один каркас з обмотками і прості у виготовленні.
Трансформатор з кільцевих сердечником (тороідальний) може використовуватися при потужностях від 30 до 1000 Вт, коли потрібна мінімальна розсіювання магнітного потоку або коли вимога мінімального обсягу є першорядним. Маючи деякі переваги в обсязі і масі перед іншими типами конструкцій трансформаторів, тороїдальні є разом з тим і найменш технологічними (зручними) у виготовленні.
Вихідними початковими даними для спрощеного розрахунку є:
- напруга первинної обмотки Ui;
- напруга вторинної обмотки Uz;
- струм вторинної обмотки l2;
- потужність вторинної обмотки Р2 = I2 * U2 = Рвих
Якщо обмоток багато, то потужність, що віддається трансформатором, визначається сумою всіх потужностей вторинних обмоток (вих).
Розміри муздрамтеатру обраної конструкції, необхідні для отримання від трансформаторів заданої потужності, можуть бути знайдені на підставі виразу:
Sст- перетин стали муздрамтеатру в місці розташування котушки;
Sок - площа вікна в муздрамтеатрі;
Вмах- магнітна індукція, див. Табл. 7.5;
J - щільність струму, див. Табл. 7.6;
Кок - коефіцієнт заповнення вікна, див. Табл. 7.7;
Кст - коефіцієнт заповнення муздрамтеатру сталлю, див. Табл. 7.8;
Величини електромагнітних навантажень Вмах і J залежать від потужності, що знімається з вторинної обмотки ланцюга трансформатора, і беруться для розрахунків з таблиць 7.5 і 7.6.
1. Коефіцієнти заповнення для пластинчастих сердечників вказані в дужках при ізоляції пластин лаком або фосфатної плівкою.
2. Коефіцієнт заповнення для стрічкових магнітопроводів вказані при виготовленні їх методом штампування та згинання стрічки.
Визначивши величину Sст * Sок, можна вибрати необхідний лінійний розмір муздрамтеатру, що має співвідношення площ не менше, ніж отримано в результаті розрахунку.
Величину номінального струму первинної обмотки знаходимо за формулою:
. де величина h і COS j трансформатора, що входять у вираз, залежать від потужності трансформатора і можуть бути орієнтовно визначено по таблиці 7.9.
Сумарна потужність вторинних обмоток Рвих, [Вт]
h броньовий стрічковий
Токи вторинних обмоток зазвичай задані. Тепер можна визначити діаметр проводів в кожній обмотці без урахування товщини ізоляції. Перетин дроту в обмотці: Snp = I / J, діаметр
Визначаємо число витків в обмотках трансформатора:
,де n - номер обмотки,
а U - падіння напруги в обмотках, виражене у відсотках від номінального значення, див. таблиці 7.10 і 7.11. Слід зазначити, що дані для -U, наведені в таблиці 7.10, для багатообмотувальних трансформаторів вимагають уточнення. Рекомендується приймати значення а U для обмоток, розташованих безпосередньо на первинній обмотці на 10. 20% менше, а для зовнішніх обмоток на 10. 20% більше зазначених в таблиці.
У тороїдальних трансформаторах відносна величина повного падіння напруги в обмотках значно менше в порівнянні з броньовими трансформаторами. Це слід враховувати при визначенні числа витків обмоток - значення а U беруться з таблиці 7.11.
Конструкція броньовий, величина а U
Сумарна потужність вторинних обмоток Рвих, Вт
Вхідна напруга U1 = 220 В
Вихідна напруга U2 = 22 В
Максимальний струм навантаження I2 = 10 А
Потужність вторинної ланцюга визначаємо з формули:
P2 = U2 * l2 = 220 Вт
Є кільцевої стрічковий магнітопровід з розмірами: в = 4 см, с = 7,5 см, а = 2 см (рис. 7.17в).
Sок = Pч R2 = 3,14 Ч 3,752 = 44,1 кв. см; Sст = а Ч в = 2 Ч 4 = 8 кв. см
Скориставшись формулою потужності і таблицями, визначаємо, яку максимальну потужність можна зняти зданого муздрамтеатру:
Розрахункова величина перевищує необхідну за вихідними даними (Р2 = 220 Вт), що дозволяє застосувати даний муздрамтеатр для намотування потрібного трансформатора, але якщо потрібні мінімальні габарити трансформатора, то залізо муздрамтеатру можна взяти менших розмірів (або зняти частину стрічки), відповідно до розрахунку.
Номінальний струм первинної обмотки:
Перетин дроту в обмотках:
Діаметр дроту в обмотках:
Вибираємо найближчі діаметри дроту з ряду стандартних розмірів, що випускаються промисловістю, - 0,64 і 2 мм, типу ПЕВ або ПЕЛ.
Число витків в обмотках трансформатора: