Иногда приходится самостоятельно изготовлять силовой трансформатор для выпрямителя. В этом случае простейший расчет силовых трансформаторов мощностью до 100—200 Вт проводится следующим образом.
Иногда приходится самостоятельно изготовлять силовой трансформатор для выпрямителя. В этом случае простейший расчет силовых трансформаторов мощностью до 100—200 Вт проводится следующим образом.<!--more-->
Зная напряжение и наибольший ток, который должна давать вторичная обмотка (U2 и I2), находим мощность вторичной цепи: При наличии нескольких вторичных обмоток мощность подсчитывают путем сложения мощностей отдельных обмоток.
Далее, принимая КПД трансформатора небольшой мощности, равным около 80 %, определяем первичную мощность:
Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в сердечнике. Поэтому от значения мощности Р1 зависит площадь поперечного сечения сердечника S, которая возрастает при увеличении мощности. Для сердечника из нормальной трансформаторной стали можно рассчитать S по формуле:
где s — в квадратных сантиметрах, а Р1 — в ваттах.
По значению S определяется число витков w' на один вольт. При использовании трансформаторной стали
Если приходится делать сердечник из стали худшего качества, например из жести, кровельного железа, стальной или железной проволоки (их надо предварительно отжечь, чтобы они стали мягкими), то следует увеличить S и w' на 20—30 %.
Теперь можно рассчитать число витков обмоток
и т.д.
В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на сопротивлении вторичных обмоток. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5—10 % больше рассчитанного.
Ток первичной обмотки
Диаметры проводов обмоток определяются по значениям токов и исходя из допустимой плотности тока, которая для трансформаторов принимается в среднем 2 А/мм2. При такой плотности тока диаметр провода без изоляции любой обмотки в миллиметрах определяется по табл. 1 или вычисляется по формуле:
Когда нет провода нужного диаметра, то можно взять несколько соединенных параллельно более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу. Площадь поперечного сечения провода определяется по табл. 1 или рассчитывается по формуле:
Для обмоток низкого напряжения, имеющих небольшое число витков толстого провода и расположенных поверх других обмоток, плотность тока можно увеличить до 2,5 и даже 3 А/мм2, так как эти обмотки имеют лучшее охлаждение. Тогда в формуле для диаметра провода постоянный коэффициент вместо 0,8 должен быть соответственно 0,7 или 0,65.
В заключение следует проверить размещение обмоток в окне сердечника. Общая площадь сечения витков каждой обмотки находится умножением числа витков w на площадь сечения провода, равную 0,8d2из, где dиз — диаметр провода в изоляции. Его можно определить по табл. 1, в которой также указана масса провода. Площади сечения всех обмоток складываются. Чтобы учесть ориентировочно неплотность намотки, влияние каркаса изоляционных прокладок между обмотками и их слоями, нужно найденную площадь увеличить в 2—3 раза. Площадь окна сердечника не должна быть меньше значения, полученного из расчета.
Таблица 1
Таблица данных обмоточных проводов.
Диаметр без изоляции, мм
Сечение меди, мм²
Сопротивление 1м при 20ºС, Ом
Допустимая нагрузка при плотности тока 2А/мм²
Диаметр с изоляцией, мм
Вес 100м с изоляцией, гр
0,03
0,0007
24,704
0,0014
0,045
0,8
0,04
0,0013
13,92
0,0026
0,055
1,3
0,05
0,002
9,29
0,004
0,065
1,9
0,06
0,0028
6,44
0,0057
0,075
2,7
0,07
0,0039
4,73
0,0077
0,085
3,6
0,08
0,005
3,63
0,0101
0,095
4,7
0,09
0,0064
2,86
0,0127
0,105
5,9
0,1
0,0079
2,23
0,0157
0,12
7,3
0,11
0,0095
1,85
0,019
0,13
8,8
0,12
0,0113
1,55
0,0226
0,14
10,4
0,13
0,0133
1,32
0,0266
0,15
12,2
0,14
0,0154
1,14
0,0308
0,16
14,1
0,15
0,0177
0,99
0,0354
0,17
16,2
0,16
0,0201
0,873
0,0402
0,18
18,4
0,17
0,0227
0,773
0,0454
0,19
20,8
0,18
0,0255
0,688
0,051
0,2
23,3
0,19
0,0284
0,618
0,0568
0,21
25,9
0,2
0,0314
0,558
0,0628
0,225
28,7
0,21
0,0346
0,507
0,0692
0,235
31,6
0,23
0,0416
0,423
0,0832
0,255
37,8
0,25
0,0491
0,357
0,0982
0,275
44,6
0,27
0,0573
0,306
0,115
0,31
52,2
0,29
0,0661
0,2бб
0,132
0,33
60,1
0,31
0,0755
0,233
0,151
0,35
68,9
0,33
0,0855
0,205
0,171
0,37
78
0,35
0,0962
0,182
0,192
0,39
87,6
0,38
0,1134
0,155
0,226
0,42
103
0,41
0,132
0,133
0,264
0,45
120
0,44
0,1521
0,115
0,304
0,49
138
0,47
0,1735
0,101
0,346
0,52
157
0,49
0,1885
0,0931
0,378
0,54
171
0,51
0,2043
0,0859
0,408
0,56
185
0,53
0,2206
0,0795
0,441
0,58
200
0,55
0,2376
0,0737
0,476
0,6
216
0,57
0,2552
0,0687
0,51
0,62
230
0,59
0,2734
0,0641
0,547
0,64
248
0,62
0,3019
0,058
0,604
0,67
273
0,64
0,3217
0,0545
0,644
0,69
291
0,67
0,3526
0,0497
0,705
0,72
319
0,69
0,3739
0,0469
0,748
0,74
338
0,72
0,4072
0,043
0,814
0,78
367
0,74
0,4301
0,0407
0,86
0,8
390
0,77
0,4657
0,0376
0,93
0,83
421
0,8
0,5027
0,0348
1,005
0,86
455
0,83
0,5411
0,0324
1,082
0,89
489
0.86
0,5809
0,0301
1,16
0,92
525
0,9
0,6362
0,0275
1,27
0,96
574
0,93
0,6793
0,0258
1,36
0,99
613
0,96
0,7238
0,0242
1,45
1,02
653
1
0,7854
0,0224
1,57
1,07
710
1,04
0,8495
0,0206
1,7
1,12
764
1,08
0,9161
0,0191
1,83
1,16
827
1,12
0,9852
0,0178
1,97
1,2
886
1,16
1,057
0,0166
2,114
1,24
953
1,2
1,131
0,0155
2,26
1,28
1020
1,25
1,227
0,0143
2,45
1,33
1110
1,3
1,327
0,0132
2,654
1,38
1190
1,35
1,431
0,0123
2,86
1,43
1290
1,4
1,539
0,0113
3,078
1,48
1390
1,45
1,651
0,0106
3,3
1,53
1490
1,5
1,767
0,0098
3,534
1,58
1590
1,56
1,911
0,0092
3,822
1,64
1720
1,62
2,061
0,0085
4,122
1,71
1850
1,68
2,217
0,0079
4,433
1,77
1990
1,74
2,378
0,0074
4,756
1,83
2140
1,81
2,573
0,0068
5,146
1,9
2310
1,88
2,777
0,0063
5,555
1,97
2490
1,95
2,987
0,0059
5,98
2,04
2680
2,02
3,205
0,0055
6,409
2,12
2890
2,1
3,464
0,0051
6,92
2,2
3110
2,26
4,012
0,0044
8,023
2,36
3620
2,44
4,676
0,0037
9,352
2,54
4220
В качестве примера рассчитаем силовой трансформатор для выпрямителя, питающего некоторое устройство с электронными лампами. Пусть трансформатор должен иметь обмотку высокого напряжения, рассчитанную на напряжение 600 В и ток 50 мА, а также обмотку для накала ламп, имеющую U = 6,3 В и I = 3 А. Сетевое напряжение 220 В.
Определяем общую мощность вторичных обмоток:
Мощность первичной цепи
Находим площадь сечения сердечника из трансформаторной стали:
Число витков на один вольт
Ток первичной обмотки
Число витков и диаметр проводов обмоток равны:
• для первичной обмотки
• для повышающей обмотки
• для обмотки накала ламп
Предположим, что окно сердечника имеет площадь сечения 5x3 = 15 см2 или 1500 мм2, а у выбранных проводов диаметры с изоляцией следующие: d1из = 0,44 мм; d2из = 0,2 мм; d3из = 1,2 мм.
Проверим размещение обмоток в окне сердечника. Находим площади сечения обмоток:
• для первичной обмотки
• для повышающей обмотки
• для обмотки накала ламп
Общая площадь сечения обмоток составляет примерно 430 мм2.
Как видно, она в три с лишним раза меньше площади окна и, следовательно, обмотки разместятся.
Здесь Ваше мнение имеет значение -
поставьте вашу оценку (оценили - 3 раз)
