Расчет силового трансформатора

В настоящее время наиболее распространены магнитопроводы следующих типов: 

  • Кольцевой ленточный (тороидальный) магнитопровод;
  • Ш- (или ШЛ-) образный ленточный магнитопровод;
  • П- (или О-) образный ленточный магнитопровод;
  • Ш- (или ШЛ-) образный пластинчатый магнитопровод (устарел).
Внешний вид и основные размерности сердечников представлены на рисунке:


Расчет Ш-образные пластинчатые сердечников аналогичен расчету Ш-образного ленточного.

Трансформатор на тороидальный магнитопроводе - самый компактный и эффективный, может использоваться при мощностях от 30 до 1000 Вт, а особенно - когда важно минимальное рассеяние магнитного потока или когда требование минимального объема является первостепенным. Имея преимущества в объеме, массе и характеристиках перед другими типами конструкций трансформаторов, тороидальные трансформаторы вместе с тем являются и наименее технологичными в изготовлении.

1.Расчет трансформатора

Исходными начальными данными для упрощенного расчета являются:

  • напряжение первичной обмотки U1;
  • напряжение вторичной обмотки U2;
  • ток вторичной обмотки I2;

Расчет габаритной мощности трансформатора

При выборе железа для трансформатора надо учитывать, чтобы габаритная мощность трансформатора была строго больше расчетной электрической мощности вторичных обмоток.

Мощность вторичной обмотки Р2 = I2 * U2 = Рвых

Если обмоток много, то мощность, отдаваемая трансформатором, определяется суммой всех мощностей вторичных обмоток (Рвых).

Другими словами - габаритная мощность трансформатора - это мощность которую способно "вынести" железо. Прежде чем перейти к формуле, сделаем несколько оговорок:

  • Главный качественный показатель силового трансформатора для радиоаппаратуры это его надежность. Следствие надежности - это минимальный нагрев трансформатора при работе (иными словами он должен быть всегда холодным!) и минимальная просадка выходных напряжений под нагрузкой (иными словами, трансформатор должен быть "жестким");
  • В расчетах примем КПД трансформатора 0.95;
  • Так как речь в статье пойдет об обычном сетевом трансформаторе, примем рабочую частоту равной 50Гц;
  • Учитывая то, что нам нужен надежный трансформатор, и учитывая то, что напряжение в сети может иметь отклонения от 220 вольт до 10%, принимаем В=1.2 Тл.;
  • Плотность тока в обмотках принимаем 3.5 А/мм2;
  • Коэффициент заполнения сердечника сталью принимаем 0.95;
  • Коэффициент заполнения окна принимаем 0.45;

Исходя из принятых допущений, формула для расчета габаритной мощности у нас примет вид:

Р = 1.9 * Sc * So

Где:
Sc и So - площади поперечного сечения сердечника и окна [кв. см];


2. Определение количества витков в обмотках.

Прежде всего рассчитываем количество витков в первичной обмотке.
Упрощенная формула будет иметь вид:

Р = 40 * U / Sc

Где:
Sc - площадь поперечного сечения сердечника [кв. см];
U
- напряжение первичной обмотки [В];


Количество витков во вторичной обмотке можно расчитать по этой же формуле, увеличив число витков примерно на 5% (КПД трансформатора), но можно поступить проще: после того как намотана первичка - наматываем поверх нее 10 витков и измеряем напряжение. Зная какое напряжение требуется получить на выходе трансформатора и зная какое напряжение приходится на 10 витков - определяем необходимое число витков.

3. Расчет диаметра провода.

Рассчитываем диаметры проводов обмоток исходя из протекающих в них токов по следующей формуле:

 d = 0.632 x SQRT ( I )

Где:
d - диаметр провода обмотки [mm];
I - номинальный ток в обмотке [A]


Ссылки:

По мотивам из источника: http://msevm.com/2010/03/trans2.htm


ċ
tr_calc.zip
(24k)
администратор портала,
19 нояб. 2010 г., 2:36
ċ
trans.zip
(65k)
администратор портала,
19 нояб. 2010 г., 2:36
ċ
transfor.zip
(28k)
администратор портала,
19 нояб. 2010 г., 2:36
ċ
zv_transfor.zip
(107k)
администратор портала,
19 нояб. 2010 г., 2:36
ĉ
администратор портала,
19 нояб. 2010 г., 2:28
Comments