Расчет маломощных трансформаторов напряжения - Эл. справочники - Справочники - Каталог статей - Самодельщик

Пятница, 02.12.2016, 23:09
Приветствую Вас Гость | RSS

Самодельщик In Manus

Самодельщик InManus
Поиск
Меню сайта
Категории раздела
Эл. справочники [15]
Форма входа
Мини-чат
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • Инструкции для uCoz
  • Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0

    Каталог статей

    Главная » Статьи » Справочники » Эл. справочники

    Расчет маломощных трансформаторов напряжения

    Расчет маломощных трансформаторов напряжения

     

    Наиболее важными электрическими параметрами трансформаторов напряжения являются: выходное напряжение, номинальная мощность, КПД, падение напряжения.

     

    Номинальной мощностью трансформатора питания называют сумму номинальных мощностей вторичных обмоток.

     

    КПД трансформатора

    где Рном - номинальная мощность трансформатора; Рмп - мощность потерь в магнитопроводе; Роб - мощность потерь в обмотках.

     

    Падение напряжения AU, выраженное в относительных единицах, показывает степень изменения выходного напряжения при полном изменении тока нагрузки от нуля до номинального значения:

     

    Масса и габаритные размеры трансформатора зависят от номинальной мощности, напряжения, КПД и допустимой температуры перегрева трансформатора.

     

    Порядок расчета трансформатора следующий. Определяем номинальную мощность трансформатора

    где Pi = Ui Ii . Вычисляем произведение

    где Sm - площадь сечения магнитопровода, см2; S - площадь окна магнитопровода, см2; Рном - номинальная мощность, Вт; f - частота питающей сети, Гц; Bm - амплитуда магнитной индукции в магнитопроводе, Т; j - плотность тока в обмотках, А/мм2; k - коэффициент заполнения окна магнитопровода; kм - коэффициент заполнения сечения магнитопровода. Коэффициент Bm можно выбрать по графику (рис. 1) в зависимости от значения габаритной мощности трансформатора и марки стали.

     

    Габаритная мощность определяется как

     

    График для выбора индукции в зависимости от габаритной мощности трансформатора

     

    Рис. 1. График для выбора индукции в зависимости от габаритной мощности трансформатора при частоте тока 50 Гц для стали: 1 - Э41, Э43; 2, 3 - Э310 (2 - магнитопровод из пластин; 3 - ленточный магнитопровод)

     

    Плотность тока в обмотках выбирается от 2 (при Рном ≥ 200 В·А) до 6 А/мм2 (при Рном = 10 В·А и менее). Коэффициент kок (табл. 1) тем меньше, чем тоньше провода обмоток (чем меньше номинальная мощность трансформатора). Коэффициент kм зависит от толщины листов и вида их изоляции (табл. 2).

     

    Таблица 1. Значение коэффициента kок

     

    Рном , В·А15-5050-150>150
    kок0,22-0,280,28-0,340,35-0,38

     

     

    Таблица 2. Значение коэффициента kм для Ш-образных пластин

     

    Вид изоляцииТолщина пластин
    0,10,2
    Лак0,70,85
    Фосфатная пленка0,750,89

     

    Выбираем размеры магнитопровода (см. "Сердечники (магнитопроводы) трансформаторов"). Для маломощных трансформаторов рекомендуются броневые магнитопроводы, позволяющие без особых хлопот и денежных затрат изготовить трансформаторы не больших размеров и массы.

    Для выбранного магнитопровода должно выполняться условие yy1bh > SмSок .

    Отношение у1/у не должно превышать 2-2,5. В противном случае следует выбрать пластины большего размера.

    Для кольцевых магнито-проводов должно выполняться условие (D – d)d2b > 3SмSок .

    Определяем число витков обмоток

    где Ui - напряжение на i-й обмотке, В; f - частота, Гц; Bm - амплитуда магнитной индукции, Т; Sm - площадь, см2. Число витков вторичных обмоток следует увеличить на 2-5%, чтобы учесть внутреннее падение напряжения. Наибольшее значение относится к трансформаторам с номинальной мощностью до 10 В·А, наименьшее - к трансформаторам с номинальной мощностью не менее 200 В·А.

    Определяем диаметры проводов обмоток

    где Ii - ток в i-й обмотке, А; j - плотность тока, А/мм2.

    Ток в первичной обмотке приметно равен 1,1Pном /Ui

    Выбираем ближайшие стандартные, большие значения диаметров проводов (см. "Медные обмоточные провода" таблица П4.).

    Проверяем размещение обмоток на магнитопроводе.

    Число витков в слое цилиндрической обмотки ωсл=[h - 2(δк + 1)] /1,3δиз , где h - высота окна, мм; δк - толщина материала каркаса, мм; δиз - диаметр провода с изоляцией, мм.

    Число слоев обмотки N = ω/ω , где ω - число витков обмотки.

    Толщина обмотки δоб = Nиз + δиз) , где δиз - толщина изоляции между слоями.

    Должно выполняться следующее условие: b ≥ δк+δобпр , где δоб - суммарная толщина всех обмоток; δпр - суммарная толщина всех прокладок между обмотками; b - ширина окна. Если это условие не выполняется, следует увеличить размеры магнитопровода и сделать повторный расчет трансформатора.

     

     

    Упрощенный расчет тороидальных трансформаторов

     

    При изготовлении малогабаритной радиоэлектронной аппаратуры лучше всего использовать трансформаторы с тороидальным магнито-проводом. По сравнению с броневыми сердечниками из Ш-образных пластин они имеют меньший вес и габариты, обладают повышенным КПД, а их обмотка лучше охлаждается. Кроме того, при равномерном распределении обмоток по периметру сердечника практически отсутствует поле рассеяния и в большинстве случаев отпадает необходимость в экранировании трансформаторов.

     

    Полный расчет силовых трансформаторов на тороидальных сердечниках громоздок и сложен, поэтому здесь приводится таблица, с помощью которой легко рассчитать тороидальный трансформатор мощностью до 120 Вт. Точность расчетов достаточна для любительской практики. Расчет параметров тороидального трансформатора, не вошедших в таблицу, аналогичен расчету трансформатора на Ш-образном сердечнике.

     

    Таблицей можно пользоваться при расчете трансформаторов на сердечниках из холоднокатаной стали Э340, Э350, Э360 с толщиной ленты 0,05-0,1 мм при частоте питающей сети 50 Гц. При намотке трансформаторов допустимо применять лишь межобмоточную и наружную изоляции. Хотя межслоевая изоляция и позволяет добиться более ровной укладки провода обмоток, из-за различия наружного и внутреннего диаметров сердечника при ее применении неизбежно увеличивается толщина намотки по внутреннему диаметру.

     

    Для намотки тороидальных трансформаторов необходимо применять обмоточные провода с повышенной механической и электрической прочностью изоляции. При намотке вручную следует пользоваться проводами ПЭЛШО, ПЭШО. В крайнем случае, можно применить провод ПЭВ-2. В качестве межобмоточной и внешней изоляции можно применять фторопластовую пленку ПЭТ толщиной 0,01-0,02 мм, лакоткань ЛШСС толщиной 0,06-0,012 мм или батистовую ленту.

     

    Пример расчета трансформатора. Дано напряжение питающей сети Uc = 220 В, выходное напряжение Uвых = 12 В, ток нагрузки Iн = 3,6 А. Сначала определяем мощность вторичной обмотки:

    Далее определяем габаритную мощность трансформатора:

    Величину КПД и другие необходимые для расчета данные выбираем в табл. 3. из нужной графы ряда габаритных мощностей. Находим площадь сечения сердечника:

    Подбираем размеры сердечника D, d и h:

    Ближайший стандартный тип сердечника ОЛ50/80-40, площадь сечения которого равна

    (не менее расчетной).

     

    Таблица 3. Таблица для расчета тороидальных трансформаторов

     

    Рг , Втω1ω2S , см2Δ , А×мм2η , %
    До 1041
    S
    38
    S
    vPг
    4,50,8
    20-3036
    S
    32
    S
    vPг
    1,1
    40,9
    30-5033,3
    S
    29
    S
    vPг
    1,2
    3,50,92
    50-12032
    S
    28
    S
    vPг
    1,25
    30,95

     

    *Примечание: Рг - габаритная мощность трансформатора, ω1 - число витков на вольт для стали Э310, Э320, Э330, ω2 - число витков на вольт для стали Э340, Э350, Э360, S - площадь сечения сердечника, Δ - допустимая плотность тока в обмотках, η - КПД трансформатора.

     

    При определении внутреннего диаметра сердечника должно быть выполнено условие d ≥ dl

    то есть 5 > 3,8.

    Предположим, выбран сердечник стали Э320, тогда число витков на вольт определяют по формуле

    Находим расчетные числа количества витков первичной и вторичной обмоток:

    Так как в тороидальных трансформаторах поток рассеяния весьма мал, то падение напряжения в обмотках определяется практически лишь активным сопротивлением, вследствие чего относительная величина падения напряжения в обмотках тороидального трансформатора значительно меньше, чем в трансформаторах стержневого и броневого типов. Поэтому для компенсации потерь на сопротивлении вторичной обмотки необходимо увеличить количество ее витков лишь на 3%.

    Определяем диаметры проводов обмоток. Диаметр провода первичной обмотки:

    где I1 - ток первичной обмотки трансформатора, вычисленный по формуле

    Выбираем ближайший диаметр провода в сторону увеличения (0,31 мм). Диаметр провода вторичной обмотки

    Расчет тороидального трансформатора закончен.

     

    Категория: Эл. справочники | Добавил: Admin (20.07.2011)
    Просмотров: 12915 | Теги: трансформатор | Рейтинг: 0.0/0
    Всего комментариев: 0
    Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
    [ Регистрация | Вход ]
    InManus.3dn.ru © 2016
    Сайт управляется системой uCoz