Розрахунок мережевого трансформатора для джерела живлення

1. Як вибрати муздрамтеатр
2. Замовте мережевий тороидальний трансформатор прямо зараз
3. Варіанти розміщення котушок на муздрамтеатрі

В лінійних джерелах живлення, як правило, основний елемент - мережевий трансформатор, зазвичай понижуючий, який зменшує мережеве напруга до необхідного значення. Про те, як правильно його розрахувати (вибрати муздрамтеатр, розрахувати діаметр обмотувального проводу, число витків в обмотках і т. Д.), Піде мова в цій статті.

Як вибрати муздрамтеатр

За конструктивним виконанням магнітопроводи для мережевих трансформаторів поділяють на броньові, стрижневі і тороїдальні , А за технологією виготовлення - на пластинчасті (рис. 1) і стрічкові (рис. 2). На рис.1 і 2 позначені магнітопроводи: а) - броньові, б) - стрижневі, с) - тороїдальні.

У трансформаторах малої (до 300 Вт) і середньої потужності (до 1000 Вт) частіше використовують стрічкові магнітопроводи. А серед стрічкових найбільш застосовні тороїдальні магнітопроводи. Вони мають ряд переваг в порівнянні наприклад, з броньованими:

1. Менша, приблизно на 25% маса при однаковій потужності трансформатора.
2. Менша, приблизно на 30% індуктивність розсіювання.
3. Більше ККД.
4. Менша чутливість до зовнішніх електромагнітних полів.
5. Велика поверхня охолодження обмоток.

Замовте мережевий тороидальний трансформатор прямо зараз

Однак тороїдального магнітопроводу притаманні і недоліки:

1. Технологічно складна намотування котушок.
2. Менша захищеність котушок від механічного впливу.
   
   
   У тороїдальних трансформаторах практично весь магнітний потік проходить по магнітопровода, тому індуктивність розсіювання у них мінімальна, однак складність виготовлення обмоток вельми висока.

Для прикладу виберемо стрижневий стрічковий магнітопровід. Подібні магнітопроводи виготовляють наступних типів: ПЛ - стрижневий стрічковий; ПЛВ - стрижневий стрічковий найменшої маси; ПЛМ - стрижневий стрічковий із зменшеною витратою міді; ПЛ Р - стрижневий стрічковий найменшої вартості. На рис. 3 показані позначення габаритних розмірів муздрамтеатру: А - ширина; Н - висота; а - товщина стержня; b - ширина стрічки; с - ширина вікна; h - висота вікна; h1 - висота ярма. Стрижневим Лінії по переробці присвоєно скорочене позначення, наприклад ПЛ8х 12,5 х 16 де ПЛ - П-подібний стрічковий, 8 - товщина стержня, 12,5 - ширина стрічки, 16 - висота вікна. Розміри магнитопроводов ПЛ і ПЛР наведені в табл. 1 і 2.

Варіанти розміщення котушок на муздрамтеатрі

Різні варіанти розташування котушок на стрижнях муздрамтеатру порівняємо по одному з основних параметрів трансформаторів - індуктивності розсіювання, яку розрахуємо за формулою:

LS = 2uO * w12 * вср.об. * b / (3h)

де uO = 4л * 107Гн / м - магнітна постійна; w, - число витків первинної обмотки; вср.об.- середня довжина витка обмоток, см; b - товщина обмоток, см; h - висота обмотки, см. Ця формула отримана за умови, що обмогкі - циліндричні, чи не секціонованими і розташовані концентрично. Схеми з'єднання обмоток для всіх варіантів показані на рис. 4.
Порівняльні розрахунки проведемо для трансформатора на муздрамтеатрі ПЛ 10 × 12,5 × 40, що має одну первинну і одну вторинну обмотки. Щоб все розрахункові варіанти перебували в однакових умовах, приймемо товщину обмоток b = = с / 4 і число витків первинної обмотки w, = 1000.

Розглянемо перший варіант, коли первинна і вторинна обмотки розташовані на одному стрижні (рис. 4, а). Креслення котушки показаний на рис. 5. Спочатку розрахуємо середню довжину витка обмоток:
Вср.об. = 2а + 2b + 2п * с / 4 = 6,5 см. , А потім індуктивність розсіювання котушки першого варіанту: LS1 = uo * c * w12 * вср.об ./ (6h) = 4п * 10-9 * 6,5 * 1,25 / (6 * 4) = 4,25мГн. У другому варіанті первинна і вторинна обмотки розділені на дві рівні частини, які розміщені на двох стрижнях (рис. 4, б). Кожна котушка складається з половини обмотки w, і половини w2. Креслення котушок показаний на рис. 6. Обчислимо індуктивність розсіювання однієї котушки (w, = 500), а потім результат подвоїмо, оскільки котушки однакові: LS2 = 2 * uO * c * w12 * вср.об ./ (6h) = 2 * 4п * 10-9 * 25 * 104 * 6,5 * 1,25 / (6-4) = 2,13мГн. Дві первинні обмотки в третьому варіанті розташовані в двох котушках на різних стрижнях, кожна з яких містить по 1000 витків. Обидві первинні обмотки з'єднані паралельно. Вторинна обмотка також розміщена в двох котушках на різних стрижнях, причому можливі два випадки: дві полуобмоткі з повним числом витків, з'єднані паралельно (рис. 4, в), або вторинна обмотка розділена на дві полуобмоткі з удвічі меншою кількістю витків, з'єднані послідовно (рис . 4, г). Креслення котушок показаний на рис. 6 У цьому варіанті індуктивність розсіювання така ж, як і в другому варіанті: LS3 = LS2 = 2.13мГн.
Слід пам'ятати, що в другому і третьому варіантах первинні і вторинні обмотки і полуобмоткі повинні бути включені згідно, щоб створювані ними магнітні потоки в муздрамтеатрі мали однаковий напрямок. Іншими словами, магнітні потоки повинні підсумовуватися, а не відніматися. На рис. 7а показано неправильне підключення, а на рис 7б - правильне.

Необхідність дотримання правил з'єднання обмоток і полуобмоток - недолік другого і третього варіантів. Крім того, в третьому варіанті сумарний магнітний потік від первинної обмотки удвічі більше в порівнянні з іншими, що може привести до насичення муздрамтеатру і, як наслідок, до спотворення синусоїдальної форми напруги. Тому застосовувати третій варіант включення обмоток на практиці слід обережно. У четвертому варіанті первинна обмотка повністю розташована на одному стрижні муздрамтеатру, а вторинна - на іншому (рис. 4, д) Креслення котушок показаний на рис. 8 Оскільки обмотки розташовані не концентрично, для розрахунку індуктивності розсіювання скористаємося формулою:
де b = с / 4 - товщина обмоток, см Rвн = воб ./ (2п) - зовнішній радіус обмотки, см; воб. = 2а + 2b + 2пb- зовнішня довжина витка обмотки, см. Обчислимо зовнішню довжину витка і зовнішній радіус обмотки: воб. = 6,5 см; R = 1,04см. Підставляючи розраховані значення в формулу для обчислення індуктивності розсіювання, отримаємо LS4 = 88,2 мГн.
Крім розглянутих чотирьох існує ще багато інших варіантів розташування обмоток на стрижнях муздрамтеатру, проте у всіх інших випадках індуктивність розсіювання більше, ніж у другому і третьому варіантах.

Аналізуючи отримані результати, можна зробити наступні висновки:
1. Індуктивність розсіювання мінімальна у другому і третьому варіантах розташування обмоток і знаходиться в такому співвідношенні LS4 >> LS1> LS2 = LS3.
2 У трансформаторів третього варіанту дві однакові первинні обмотки, тому вони більш важкі, трудомісткі і дорогі, ніж у другому варіанті.
Отже, при виготовленні трансформаторів малої потужності слід вибирати схему з'єднання і розташування обмоток, розглянуті в другому варіанті. Вторинні полуобмоткі можна з'єднувати і послідовно, якщо необхідно отримати більш високу напругу на виході, і паралельно, якщо потрібно більший вихідний струм.

В. ПЕРШИН
До списку статей