Расчет маломощных трансформаторов.

Назначение, конструкция и параметры трансформаторов.
Для преобразования напряжений в устройствах питания обычно используются маломощные трансформаторы, а при необходимости иметь постоянный ток дополнительно устанавливаются выпрямительные устройства.
Для Тр основной является конструктивная классификация, связанная прежде всего с конструкцией магнитопровода.



Магнитопроводы разных типов имеют названия самих Тр и обычно обозначаются в соответствии со своей геометрической формой:
стержневой - П
броневой - Ш
тороидальный - О
трехфазный - Т

Катушки низковольтных Тр обычно выполняются двухсекционными концентрическими (первичная обмотка, изоляция, затем вторичная обмотка).

Важнейшие параметры, характеризующие трансформатор, следующие:

Электрическая мощность (В*А) - мощность, передаваемая из первичной обмотки во вторичную электромагнитным путем: Рэм= E2 I2, где E2 - ЕДС вторичной обмотки,В; I2 - ток вторичной обмотки,А.

Полезная или отдаваемая мощность (В*А) Р2= u2 I2, где u2 - напряжение на зажимах вторичной обмотки,В. При активной нагрузке вся полезная мощность является активной и обозначается Р2 Вт.

Потери в магнитопроводе (потери в стали) Вт - мощность, расходуемая в стали на гистерезис и вихревые токи: Рст= р*Q, где р - удельные потери, обычно регламентируемые ГОСТом, Вт/кг; Q - масса магнитопровода, кг.

Потери в обмотках (потери в меди) Вт - мощность, расходуемая в активном сопротивлении обмоток: Рм= I\2*R, где I - ток первичной (вторичной) обмотки, А; R - активное сопротивление обмотки. Величина потерь в меди берется суммарной для обеих обмоток.

Коэффициент полезного действия КПД - отношение активной мощности, отдаваемой в нагрузку, к активной мощности, потребляемой от сети: (ню)п - Р2/(Р2+Рст=Рм)


Ток холостого хода Io= V Ioa\2 + Iop\2 , где Ioa - активная составляющая тока холостого хода А Ioa= Рст/u1 Iop - реактивная составляющая тока холостого хода Iop= Hlст/w1, где H - напряженность магнитного поля в магнитопроводе, А/м;
lcт - средняя длина магнитной силовой линии магнитопровода;
w1 - число витков первичной обмотки.

Коэффициент мощности Тр: cosф(фи)= (Р2+Рст=Рм/Р1

Исходные величины для расчета Тр и выбор его типа.

Исходными величинами для расчета Тр являются напряжение u1 и частота питающей сети и мощности Р2 (иногда величины токов I2) и напряжения u2 вторичных обмоток Тр.
При расчете выбирают тип Тр, определяют геометрические размеры магнитопровода, данные обмоток, электрические и эксплуатационные параметры Тр (его КПД, ток холостого хода, падение напряжения, превышение температуры обмоток).

Выбор типа Тр не является однозначным при заданных исходных величинах;
Необходимо учитывать следующие соображения.
При необходимости обеспечить минимальные габариты и массу, в зоне средней и большой мощности (свыше 350 В*А), целесообразен стержневой Тр СТ с магнитопроводом ПЛ.
В зоне малых мощностей лучшим является броневой Тр БТ с магнитопроводом Ш или ШЛ.
Применение стержневого однокатушечного Тр 1СТ целесообразно только с сердечником ПЛ при повышенных требованиях к простоте и технологичности конструкции.
Если есть требования к минимальному рассеянию (минимальные внешние магнитные поля, создаваемые Тр, и минимальная чувствительность самого Тр к внешним полям) без применения наружных экранов, целесообразно применение тороидального Тр ТТ с магнитопроводом О, а лучше ОЛ. Тороидальный Тр ТТ особенно целесообразен при малых мощностях, повышенных частотах, минимально возможных габаритах и массе; требования же технологичности при этом играют второстепенную роль.

Методика расчета Тр.

Расчет производится с помощью специальных справочных таблиц по Тр. В начале расчета Тр в зависимости от исходных данных (частоты питающей сети, например 50 Гц и суммарной активной отдаваемой мощности Р2= 12В*1А= 12Вт) выбираются магнитная индукция в магнитопроводе В и плотность тока в обмотках i, от которых зависят как габариты, так и тепловой режим Тр. Значения этих величин приведены в табл.