Najjednoduchší výpočet výkonových transformátorov a autotransformátorov
Niekedy si musíte vyrobiť vlastný výkonový transformátor pre usmerňovač. V tomto prípade sa najjednoduchší výpočet výkonových transformátorov s výkonom do 100 - 200 W vykonáva nasledovne.
Keď poznáme napätie a najvyšší prúd, ktorý musí sekundárne vinutie dodať (U2 a I2), zistíme výkon sekundárneho okruhu: V prítomnosti viacerých sekundárnych vinutí sa výkon vypočíta sčítaním výkonov jednotlivých vinutí.
Ak vezmeme do úvahy účinnosť transformátora s nízkym výkonom rovnajúcu sa asi 80%, určíme primárny výkon:
Energia sa prenáša z primárnej časti na sekundárnu prostredníctvom magnetického toku v jadre. Preto hodnota výkonu P1 závisí od plochy prierezu jadra S, ktorá sa zvyšuje so zvyšujúcim sa výkonom. Pre jadro vyrobené z normálnej transformátorovej ocele možno S vypočítať pomocou vzorca:
kde s je v centimetroch štvorcových a P1 je vo wattoch.
Hodnota S určuje počet závitov w' na volt. Pri použití transformátorovej ocele
Ak potrebujete vyrobiť jadro z menej kvalitnej ocele, napríklad z cínu, strešnej krytiny, ocele alebo železného drôtu (musia sa predhriať, aby zmäkli), potom S a w' treba zvýšiť o 20 – 30 %.
Teraz môžete vypočítať počet závitov cievok
atď.
V režime záťaže môže dôjsť k citeľnej strate časti napätia v odpore sekundárnych vinutí. Preto sa odporúča, aby sa počet otáčok zvýšil o 5-10%, ako je vypočítané.
Primárny prúd
Priemery drôtov vinutia sú určené hodnotami prúdov a sú založené na prípustnej hustote prúdu, ktorá sa pre transformátory berie ako priemer 2 A / mm2. Pri takejto hustote prúdu sa z tabuľky určí priemer drôtu bez izolácie každého vinutia v milimetroch. 1 alebo vypočítané podľa vzorca:
Ak nie je k dispozícii žiadny drôt požadovaného priemeru, je možné vziať niekoľko tenších drôtov zapojených paralelne. Ich celková plocha prierezu musí byť aspoň taká, ktorá zodpovedá vypočítanému jednotlivému vodiču. Plocha prierezu drôtu je určená podľa tabuľky. 1 alebo vypočítané podľa vzorca:
Pre nízkonapäťové vinutia, ktoré majú malý počet závitov hrubého drôtu a sú umiestnené nad ostatnými vinutiami, sa môže hustota prúdu zvýšiť na 2,5 alebo dokonca 3 A / mm2, pretože tieto vinutia majú lepšie chladenie. Potom by vo vzorci pre priemer drôtu mal byť konštantný faktor namiesto 0,8 0,7 alebo 0,65.
Nakoniec skontrolujte umiestnenie cievok v hlavnom okne.Celková plocha prierezu závitov každého vinutia je (vynásobením počtu závitov w plochou prierezu drôtu rovnajúcou sa 0,8d2 od, kde dfrom je priemer drôtu v izolácia . Dá sa to určiť z tabuľky 1, v ktorej je uvedená aj hmotnosť vodiča. Plochy prierezov všetkých vinutí sa sčítajú. Aby sa približne zohľadnila vôľa vinutia, vplyv rámu izolačného tesnenia medzi vinutiami a ich vrstvami, je potrebné zväčšiť zistenú plochu 2-3 krát Plocha okna jadra by nemala byť menšia ako hodnota získaná z výpočtu.
stôl 1
Ako príklad poďme vypočítať výkonový transformátor pre usmerňovač napájajúci nejaké elektrónkové zariadenie. Transformátor nech má vysokonapäťové vinutie určené na napätie 600 V a prúd 50 mA, ako aj vinutie na vyhrievacie lampy, s U = 6,3 V a I = 3 A. Sieťové napätie 220 V.
Určite celkový výkon sekundárnych vinutí:
Primárny výkon
Nájdite plochu prierezu oceľového jadra transformátora:
Počet závitov na volt
Primárny prúd
Počet závitov a priemer drôtov cievok sú rovnaké:
• pre primárne vinutie
• zvýšiť navíjanie
• na navíjanie žiaroviek
Predpokladajme, že okno jadra má plochu prierezu 5×3 = 15 cm2 alebo 1500 mm2 a priemery vybraných izolovaných vodičov sú nasledovné: d1iz = 0,44 mm; d2iz = 0,2 mm; d3out = 1,2 mm.
Skontrolujeme umiestnenie cievok v hlavnom okne. Nájdeme plochu prierezu vinutia:
• pre primárne vinutie
• zvýšiť navíjanie
• na navíjanie žiaroviek
Celková plocha prierezu vinutí je približne 430 mm2.
Ako vidíte, je to viac ako trojnásobok plochy okna, a preto sa cievky zmestia.
Výpočet autotransformátora má niektoré zvláštnosti. Jeho jadro by sa nemalo počítať pre celkový sekundárny výkon P2, ale iba pre tú jeho časť, ktorá je prenášaná magnetickým tokom a možno ju nazvať transformačným výkonom RT.
Táto sila je určená vzorcami:
— pre stupňovitý autotransformátor
— pre znižovací autotransformátor a
Ak má autotransformátor odbočky a bude pracovať pri rôznych hodnotách n, potom je pri výpočte potrebné vziať hodnotu n, ktorá sa najviac líši od jednoty, pretože v tomto prípade bude hodnota Pt najväčšia a to je nevyhnutným jadrom na prenos takejto energie.
Potom sa určí vypočítaný výkon P, ktorý možno brať ako 1,15 • RT. Faktor 1,15 tu zodpovedá za účinnosť autotransformátora, ktorá je zvyčajne o niečo vyššia ako účinnosť transformátora. e
Okrem toho sa používajú vzorce na výpočet plochy prierezu jadra (vo vzťahu k výkonu P), počet závitov na volt, vyššie uvedené priemery drôtov pre transformátor. Je potrebné poznamenať, že v časti vinutia, ktorá je spoločná pre primárny a sekundárny okruh, sa prúd rovná I1 — I2, ak sa autotransformátor zvyšuje, a I2 — I1, ak sa zníži.