Nejjednodušší výpočet výkonových transformátorů a autotransformátorů
Někdy si musíte vyrobit vlastní napájecí transformátor pro usměrňovač. V tomto případě se nejjednodušší výpočet výkonových transformátorů s výkonem do 100-200 W provádí následovně.
Když známe napětí a maximální proud, který má sekundární vinutí (U2 a I2) dávat, zjistíme výkon sekundárního obvodu: Pokud je sekundárních vinutí více, výkon se vypočítá sečtením výkonů jednotlivých vinutí.
Dále, vezmeme-li účinnost malého výkonového transformátoru rovnající se asi 80 %, určíme primární výkon:
Energie je přenášena z primárního vinutí do sekundárního vinutí magnetickým tokem v jádře. Proto plocha průřezu jádra S závisí na hodnotě výkonu P1, která se zvyšuje s rostoucím výkonem. Pro jádro vyrobené z normální transformátorové oceli lze S vypočítat pomocí vzorce:
kde s je v centimetrech čtverečních a P1 je ve wattech.
Hodnota S určuje počet závitů w’ na volt. Při použití transformátorové oceli
Pokud musíte vyrobit jádro z oceli horší kvality, například z cínu, střešního železa, oceli nebo železného drátu (musí se nejprve vyžíhat, aby změkly), pak by se měly S a w’ zvýšit o 20-30 %.
Nyní můžete vypočítat počet závitů vinutí
V režimu zátěže může dojít ke znatelné ztrátě části napětí na odporu sekundárních vinutí. Proto se pro ně doporučuje vzít počet otáček o 5-10% více, než je vypočteno.
Průměry vodičů vinutí jsou určeny aktuálními hodnotami a na základě přípustné proudové hustoty, která se u transformátorů bere v průměru 2 A/mm2. Při této proudové hustotě se z tabulky určí průměr drátu bez izolace jakéhokoliv vinutí v milimetrech. 1 nebo vypočítané podle vzorce:
Pokud není k dispozici drát požadovaného průměru, můžete vzít několik tenčích drátů zapojených paralelně. Jejich celková plocha průřezu nesmí být menší než plocha odpovídající vypočtenému jednomu drátu. Plocha průřezu drátu je určena podle tabulky. 1 nebo vypočítané podle vzorce:
Pro nízkonapěťová vinutí, která mají malý počet závitů tlustého drátu a jsou umístěna nad ostatními vinutími, lze hustotu proudu zvýšit na 2,5 nebo dokonce 3 A/mm2, protože tato vinutí mají lepší chlazení. Pak by ve vzorci pro průměr drátu měl být konstantní koeficient místo 0,8 0,7 nebo 0,65.
Nakonec byste měli zkontrolovat umístění vinutí v okně jádra. Zjistí se celková plocha průřezu závitů každého vinutí (vynásobením počtu závitů w plochou průřezu drátu rovnou 0,8d2iz, kde diz je průměr vodiče v izolaci Lze to určit z tabulky 1, kde je uvedena také hmotnost drátu. Plochy průřezu všech vinutí jsou sečteny Pro zohlednění přibližné vůle vinutí, vlivu rámu izolačních těsnění mezi vinutími. a jejich vrstev, je nutné zvětšete nalezenou plochu 2-3krát Plocha okna jádra by neměla být menší než hodnota získaná z výpočtu.
Jako příklad si spočítejme výkonový transformátor pro usměrňovač, který napájí zařízení s elektronkami. Transformátor nechť má vysokonapěťové vinutí určené pro napětí 600 V a proud 50 mA a také vinutí pro žárovky s U = 6,3 V a I = 3 A. Síťové napětí je 220 V.
Určíme celkový výkon sekundárních vinutí:
Napájení primárního okruhu
Najděte průřez ocelového jádra transformátoru:
Počet závitů na volt
Počet závitů a průměr drátů vinutí jsou stejné:
• pro primární vinutí
• pro stupňovité navíjení
• pro vinutí vláken žárovek
Předpokládejme, že okno jádra má plochu průřezu 5×3 = 15 cm2 nebo 1500 mm2 a vybrané vodiče mají následující izolované průměry: d1iz = 0,44 mm; d2iz = 0,2 mm; d3iz = 1,2 mm.
Zkontrolujeme umístění vinutí v okně jádra. Najděte plochu průřezu vinutí:
• pro primární vinutí
• pro stupňovité navíjení
• pro vinutí vláken žárovek
Celková plocha průřezu vinutí je přibližně 430 mm2.
Jak vidíte, je více než třikrát menší než plocha okna, a proto se vinutí vejde.
Výpočet autotransformátoru má některé funkce. Jeho jádro by se nemělo počítat pro plný sekundární výkon P2, ale pouze pro tu jeho část, která je přenášena magnetickým tokem a lze ji nazvat transformovaným výkonem Pt.
Tato síla je určena vzorcem:
– pro zvyšovací autotransformátor
– pro snižovací autotransformátor a
Pokud má autotransformátor odbočky a bude pracovat při různých hodnotách n, pak je při výpočtu nutné vzít hodnotu n, která se nejvíce liší od jednoty, protože v tomto případě bude hodnota Pm největší a je nutné, aby jádro mohlo přenášet takový výkon.
Poté je určen návrhový výkon P, který lze považovat za rovný 1,15•Rm. Násobič 1,15 zde zohledňuje účinnost autotransformátoru, která je obvykle o něco vyšší než u transformátoru. D
Dále se použijí vzorce pro výpočet plochy průřezu jádra (na základě výkonu P), počtu závitů na volt a průměrů vodičů uvedených výše pro transformátor. Je třeba mít na paměti, že v části vinutí, která je společná pro primární a sekundární obvody, je proud roven I1 – I2, pokud je autotransformátor zvyšovací, a I2 – I1, pokud je klesající.
Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře
Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!
Nenechte si ujít aktualizace, přihlaste se k odběru našich sociálních sítí: