Бесплатная техническая библиотека ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Расчет маломощных трансформаторов питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания Силовые трансформаторы принято делить на два класса:
Эти трансформаторы рассчитывают по двум разным методикам. Проблема возникает при необходимости рассчитать трансформатор с мощностью от 500 до 5000 Вт, когда методика расчета радиотехнических трансформаторов уже не применима, а методика расчета электротехнических трансформаторов еще не применима. В этом случае производят расчет трансформатора дважды, по каждой из методик, а его намоточные данные и сечение сердечника выбирают средними, из полученных при этих двух расчетах, и затем уточняют экспериментально. Приводимая методика расчета используется для расчета трансформаторов питания маломощной радиоаппаратуры, которые питаются от сети 110, 127, 220 В частотой 50 Гц. Существует два основных подхода к расчету радиотехнических трансформаторов: оптимизация по меди; оптимизация по "железу". Соответственно, в первом случае получается трансформатор минимальной стоимости, а во втором - минимального веса. Минимальный вес очень важен для бортовой или носимой аппаратуры. Магнитопровод трансформатора Для трансформаторов минимальной стоимости используется листовая электротехническая сталь марок Э31, Э41 с толщиной пластин 0,35, 0,5 мм. Для трансформаторов минимального веса - сталь марок Э310, Э320, Э330. Конструкции сердечника (магнитопровода) трансформатора можно разделить на броневые, стержневые, тороидальные. Стержневые магнитопроводы используются в мощных трансформаторах, так как позволяют улучшить охлаждение. Тороидальные магнитопроводы позволяют полнее использовать магнитные свойства материала и создают гораздо более слабое, чем другие сердечники, внешнее магнитное поле. Магнитопровод трансформатора может быть выполнен из штампованных пластин или навит из полос. Преимущество магнитопроводов из штампованных пластин в том, что их можно изготовить даже из очень хрупких, но обладающих хорошими магнитными свойствами материалов. Достоинство витых магнитопроводов в полном использовании свойств электротехнической стали, простоте изготовления и малых отходов производства. Обмотки трансформатора Как правило, обмотку наматывают на каркас, выполненный из диэлектрического материала - пластика, электрокартона и т.п. Иногда, для уменьшения внешних размеров трансформатора, используется бескаркасная намотка на гильзу. По конструкции каркаса трансформатор может иметь цилиндрические обмотки (в этом случае обмотки наматывают одна поверх другой) или галетные (в этом случае каждую обмотку наматывают на отведенную для нее секцию, начиная от сердечника трансформатора). Как правило, обмотки, содержащие много витков тонкого провода, располагают ближе к сердечнику трансформатора для того, чтобы уменьшить их активное сопротивление и потери в них. Поэтому сетевая обмотка, как правило, наматывается на каркас первой. Намотка провода на катушку трансформатора может быть выполнена правильными слоями, или беспорядочно "внавал". В любом случае между слоями обмотки желательно прокладывать изоляцию для предотвращения межслойного замыкания. В катушке прокладывают также и межобмоточную изоляцию для предотвращения пробоя между соседними обмотками. Для повышения электрической изоляции и защиты обмотки трансформатора пропитывают специальными составами. Первичная обмотка К силовым трансформаторам часто предъявляется требование работать от напряжения 110, 127 и 220 В. В этом случае его первичная обмотка может быть выполнена, как показано на рис.1.
Недостатком этой схемы является увеличение расхода меди и усложнение изготовления трансформатора вследствие применения для намотки обмоток I, II и III проводов разного сечения. Поэтому чаще используют схему, показанную на рис.2.
При подключении к сети 127 В перемычки устанавливают в положение "2" и обмотки 2-3 и 4-5 включают параллельно, а при подключении к сети 220 В перемычку устанавливают в положение "1" и все обмотки включают последовательно. Для проведения расчета должны быть заданы:
В результате расчета определяют:
Трансформатор является устройством, функционирующим в сети переменного тока, поэтому при его расчете используют действующие значения переменного тока и переменного напряжения. Последовательность расчета 1. Находят суммарную мощность вторичных обмоток при номинальной нагрузке: P2=I1U1+I2U2+...InUn. Где In и Un - соответственно ток и напряжение на n-й обмотке. Габаритную мощность трансформатора определяют с учетом КПД (ηтр) (табл.1). Pтр=P2/ηтр, где ηтр - КПД. Таблица 1
2. Выбирают максимально допустимые значения плотности тока ∆ и магнитной индукции В. Значение магнитной индукции для трансформаторов со стержневым и броневым магнитопроводом указано в табл.1. При использовании витых магнитопроводов из холоднокатаных электротехнических сталей максимальная величина индукции может быть увеличена в 1,31,6 раза. 3. Определяют минимально допустимую площадь сечения магнитопровода: Sсеч=700[(aPтр)/(fB∆)]0,5 (см2), где а - коэффициент, составляющий 4,5-5,5 для трансформаторов наименьшей стоимости и 2-3 для трансформаторов наименьшего веса; Ртр - мощность трансформатора, Вт; . - частота питающей сети, Гц; В - максимальное значение магнитной индукции, Гс; ∆ - допустимая плотность тока, А/мм2. Для трансформаторов наименьшей стоимости, работающих в сети 50 Гц, обычно принимают максимальную индукцию 10000 Гс и плотность тока 3 А/мм2. При этом формула упрощается: Sсеч=1,3(Pтр)0,5 (см2). Определяют поперечное сечение магнитопровода с учетом коэффициента заполнения сечения сталью: S’сеч=Sсеч/kзап. Значения kзап в зависимости от толщины пластин магнитопровода приведены в табл.2. Таблица 2
4. Определяют размеры магнитопровода. Для броневого магнитопровода его тип и размеры можно выбрать из таблиц V.1 и V.2 [1]. Выбрав тип пластин, толщину магнитопровода Y1 определяют по формуле: Y1=S’сеч/Y, где Y - ширина центральной части пластины для броневого магнитопровода. Соотношение Y1/Y не должно превышать 2-3. Иначе происходит заметное увеличение поля рассеяния трансформа- тора, и нужно будет выбрать пластины большего размера. Для тороидального магнитопровода внутренний (D1) и внешний (D2) диаметры определяют по формулам: D1=(1,75Sсеч/σα)0,5, D2=2Sсеч/bk, где σ - коэффициент заполнения окна медью (обычно 0,23-0,25); b - высота магнитопровода, см. 5. Определяют число витков на вольт в трансформаторе: ω=2,2х107/fBSсеч. При работе трансформатора от сети с частотой 50 Гц и максимальной индукции 10000 Гс формула принимает вид: ω=45/Sсеч. Число витков в каждой обмотке определяется умножением полученной величины на напряжение на каждой конкретной обмотке. При этом число витков вторичных обмоток следует увеличивать на 3...5% (в зависимости от тока, потребляемого от обмотки) для того, чтобы учесть падение напряжения на сопротивлении обмотки. 6. Определяют диаметры проводов для каждой из обмоток: d=1,13(I/∆)0,5, где I - максимальная величина тока в обмотке; ∆ - плотность тока в трансформаторе, А/мм2. Можно также использовать приближенную формулу: d=0,7(I)0,5. 7. Проверка размещения обмоток на каркасе трансформатора с броневым сердечником. Число витков в одном слое обмотки ω=(h−2(δ+2))/(αdиз), где h - высота окна каркаса трансформатора; δ - толщина материала каркаса трансформатора; dиз - диаметр намоточного провода с изоляцией; α - коэффициент неплотности (табл.3). Таблица 3
Число слоев каждой из обмоток Nсл=ω/ωсл, где ω - число витков обмотки; ωсл - число витков в слое этой обмотки. Для того чтобы все обмотки разместились в окне трансформатора, должно выполняться условие: B>δ+Σδобм+Σδпр, где Σδобм - суммарная толщина всех обмоток; Σδпр - суммарная толщина всех прокладок между обмотками; B - ширина окна. В случае, если обмотки вместе с изоляцией занимают место большее, чем окно выбранного сердечника, то следует увеличить размер пластин магнитопровода и произвести расчет трансформатора заново. Литература:
Автор: А.Ю. Саулов Смотрите другие статьи раздела Блоки питания. Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье. Последние новости науки и техники, новинки электроники: Использование Apple Vision Pro во время операций
16.03.2024 Хранение углерода в Северное море
16.03.2024 Выращены мини-органы из амниотической жидкости человека
15.03.2024
Другие интересные новости: ▪ Мини-робот для исследований Луны ▪ Управление молниями с помощью лазера ▪ Искусственный интеллект распознает безмолвную речь Лента новостей науки и техники, новинок электроники
Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки: ▪ раздел сайта Медицина. Подборка статей ▪ статья Любовь и голод правят миром. Крылатое выражение ▪ статья Что такое черный четверг и черная пятница? Подробный ответ ▪ статья Карабинный тормоз. Советы туристу ▪ статья Регулятор мощности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники ▪ статья Загадки про еду и напитки
Оставьте свой комментарий к этой статье: All languages of this page Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте www.diagram.com.ua |