De eenvoudigste berekening van vermogenstransformatoren en spaartransformatoren
Soms moet je je eigen transformator voor de gelijkrichter maken. In dit geval wordt de eenvoudigste berekening van vermogenstransformatoren met een vermogen tot 100-200 W als volgt uitgevoerd.
Als we de spanning en de hoogste stroom kennen die de secundaire wikkeling moet leveren (U2 en I2), vinden we het vermogen van het secundaire circuit: in aanwezigheid van meerdere secundaire wikkelingen wordt het vermogen berekend door de vermogens van de individuele wikkelingen op te tellen.
Als we de efficiëntie van een transformator met laag vermogen gelijk aan ongeveer 80% nemen, bepalen we ook het primaire vermogen:
Kracht wordt overgedragen van de primaire naar de secundaire door de magnetische flux in de kern. Daarom hangt de vermogenswaarde P1 af van de dwarsdoorsnede van de kern S, die toeneemt met toenemend vermogen. Voor een kern van normaal transformatorstaal kan S worden berekend met de formule:
waarbij s in vierkante centimeter is en P1 in watt.
De waarde van S bepaalt het aantal windingen w' per volt. Bij gebruik van transformatorstaal
Als u een kern moet maken van staal van mindere kwaliteit, bijvoorbeeld van tin, dakijzer, staal of ijzerdraad (ze moeten worden voorverwarmd om zacht te worden), dan moeten S en w' worden verhoogd met 20-30%
Nu kunt u het aantal windingen van de spoelen berekenen
enz.
In de belastingsmodus kan er een merkbaar verlies zijn van een deel van de spanning in de weerstand van de secundaire wikkelingen. Daarom wordt aanbevolen dat ze het aantal beurten 5-10% meer nemen dan berekend.
Primaire stroom
De diameters van de wikkeldraden worden bepaald door de waarden van de stromen en zijn gebaseerd op de toegestane stroomdichtheid, die voor transformatoren wordt genomen als een gemiddelde van 2 A / mm2. Bij een dergelijke stroomdichtheid wordt de diameter van de draad zonder isolatie van elke wikkeling in millimeters bepaald uit de tabel. 1 of berekend met de formule:
Als er geen draad met de vereiste diameter is, kunnen meerdere parallel geschakelde dunnere draden worden genomen. Hun totale dwarsdoorsnede moet minstens die zijn die overeenkomt met de berekende enkele geleider. Het dwarsdoorsnede-oppervlak van de draad wordt bepaald volgens de tabel. 1 of berekend met de formule:
Voor laagspanningswikkelingen die een klein aantal windingen van dikke draad hebben en zich bovenop andere wikkelingen bevinden, kan de stroomdichtheid worden verhoogd tot 2,5 of zelfs 3 A / mm2, aangezien deze wikkelingen een betere koeling hebben. Dan zou in de formule voor de diameter van de draad de constante factor in plaats van 0,8 respectievelijk 0,7 of 0,65 moeten zijn.
Controleer ten slotte de plaatsing van de spoelen in het hoofdvenster.Het totale dwarsdoorsnede-oppervlak van de windingen van elke wikkeling is (door het aantal windingen w te vermenigvuldigen met het dwarsdoorsnede-oppervlak van de draad gelijk aan 0,8d2 vanaf, waarbij dfrom de diameter is van de draad in de isolatie. Dit kan worden bepaald uit tabel 1, die ook de massa van de geleider toont. De dwarsdoorsnede van alle wikkelingen wordt opgeteld. Om ongeveer rekening te houden met de losheid van de wikkeling, het effect van het frame van de isolatie afdichtingen tussen de wikkelingen en hun lagen, is het noodzakelijk om het gevonden gebied met 2- 3 keer te vergroten. Het gebied van het kernvenster mag niet kleiner zijn dan de waarde verkregen uit de berekening.
tafel 1
Laten we als voorbeeld een vermogenstransformator berekenen voor een gelijkrichter die een vacuümbuisapparaat voedt. Laat de transformator een hoogspanningswikkeling hebben die is ontworpen voor een spanning van 600 V en een stroom van 50 mA, evenals een wikkeling voor verwarmingslampen, met U = 6,3 V en I = 3 A. Netspanning 220 V.
Bepaal het totale vermogen van de secundaire wikkelingen:
Primaire kracht
Zoek het dwarsdoorsnede-oppervlak van de stalen kern van de transformator:
Aantal windingen per volt
Primaire stroom
Het aantal windingen en de diameter van de draden van de spoelen zijn gelijk:
• voor primaire wikkeling
• om het opwinden te vergroten
• voor het opwinden van gloeilampen
Stel dat het kernvenster een dwarsdoorsnede heeft van 5×3 = 15 cm2 of 1500 mm2, en de diameters van de geselecteerde geïsoleerde geleiders zijn als volgt: d1iz = 0,44 mm; d2iz = 0,2 mm; d3uit = 1,2 mm.
Laten we de plaatsing van de spoelen in het hoofdvenster controleren. We vinden het dwarsdoorsnede-oppervlak van de wikkelingen:
• voor primaire wikkeling
• om het opwinden te vergroten
• voor het opwinden van gloeilampen
De totale dwarsdoorsnede van de wikkelingen is ongeveer 430 mm2.
Zoals je kunt zien, is het meer dan drie keer de oppervlakte van het raam en daarom passen de spoelen.
De berekening van de autotransformator heeft enkele bijzonderheden. De kern moet niet worden meegeteld voor het totale secundaire vermogen P2, maar alleen voor dat deel ervan dat wordt overgedragen door de magnetische flux en dat het transformerende vermogen RT kan worden genoemd.
Dit vermogen wordt bepaald door de formules:
- voor een step-up autotransformator
- voor de step-down autotransformator en
Als de autotransformator tikken heeft en bij verschillende waarden van n werkt, dan is het bij de berekening noodzakelijk om de waarde van n te nemen die het meest verschilt van eenheid, aangezien in dit geval de waarde van Pt de grootste zal zijn en het is noodzakelijke kern om dergelijke kracht te kunnen overbrengen.
Vervolgens wordt het berekende vermogen P bepaald, dat kan worden genomen als 1,15 • RT. De factor 1,15 verklaart hier de efficiëntie van de autotransformator, die meestal iets hoger is dan die van de transformator. e
Daarnaast worden de formules voor het berekenen van het dwarsdoorsnede-oppervlak van de kern (in verhouding tot het vermogen P), het aantal windingen per volt, de bovengenoemde draaddiameters voor de transformator toegepast. Opgemerkt moet worden dat in het deel van de wikkeling dat gemeenschappelijk is voor de primaire en secundaire circuits, de stroom gelijk is aan I1 - I2 als de autotransformator toeneemt, en I2 - I1 als deze afneemt.