Расчет трансформаторов

Расчет трансформатора в общем случае представляет задачу, в которой число неизвестных больше числа связывающих их урав­нений. Ввиду этого приходится задаваться некоторыми исходны­ми электромагнитными и конструктивными величинами на осно­ве опыта ранее спроектированных трансформаторов. В настоящее время для многих условий разработаны унифицированные транс­форматоры. Поэтому необходимо определить возможность при­менения этих трансформаторов для заданных условий и требова­ний. Если это не удается, то исходя из условий работы должна быть определена конструкция трансформатора, выбран материал сердечника, определены числа витков обмоток, диаметры их про­водов и другие параметры неунифицированного трансформатора. При этом, как правило, должны быть учтены требования к опре­деленным технико-экономическим показателям, которые зависят от назначения трансформатора.

М аломощные силовые трансформаторы обычно изготовляют на стандартных магнитопрово- дах. Для питания аппаратуры от сети с частотой 50 Гц применяют трансформаторы броневого и стержневого типов. Для частоты 50 Гц по технико-экономическим показателям предпочтительны трансформаторы стержневого типа.

При расчете трансформатора (рис. 2.14) задан­ными величинами являются: напряжение питающей сети U₁, В; напряжения вторичных обмо­ток U₂, U₃. ..., В; токи вторичных обмоток I₂, I₂, I₃, …, А; частота тока питающей сети f_с, Гц.

Трансформатор рассчитывается в следующем порядке:

1. Определяем используемую мощность трансформатора P_исп = 1,3Р_н (Р_н = – мощность потребляемая нагрузкой)

2. Р_габ ≥Р_исп

3. Р_габ = (S_cS_of_cB_max)/150 (S_c – площадь сечения в см², S_o – площадь окна в см², f_c – частота сети в Гц, B_max – максимальное значение магнитной индукции в Тесла)

4. W₁ = (2252·U₁)/(f_c·B_max·S_c) витков (B_max = 1,2÷1,3 Тесла)

5. I₁ = P_н/(η·U₁) в Амперах (η = 0,9)

6. d₁ = 0,8· в мм

7. W_i = (W₁·U_i)/U₁ витков

8. d_i = 0,8·

Основные параметры трансформаторов питания

1. Номинальное напряжение первичной обмотки U₁.

2. Номинальный ток первичной обмотки I₁.

3. Напряжение вторичной обмотки U₂.

4. Ток вторичной обмотки I₂.

5. Напряжение холостого хода U₀ (напряжение на разомкну той вторичной обмотке).

6. Номинальная мощность (сумма мощностей вторичных обмоток).

7. Коэффициент трансформации.

8. Частота питания. Для низкочастотных выходных трансформаторов также важны

1) полоса частот (ограничивается нижней f_H и верхней f_B частотам рабочего диапазона); 2) сопротивление нагрузки (обычно задаете на средней частоте); 3) номинальная выходная мощность; 4) коэффициент полезного действия.

4. Линейные цепи

Электронные цепи состоят из отдельных элементов - резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, полупроводниковых приборов и т.д. На входе этих цепей обычно находятся преобразователи неэлектрических сигналов в электрические (датчики), а на выходе - преобразователи электрических сигналов в управляющее воздействие (исполнительные устройства), В электронной цепи происходит преобразование как информационных (изменяется энтропия), так и энергетических (изменяется мощность) характеристик сигнала. Каждый элемент цепи имеет минимум два вывода (полюса), с помощью которых осуществляется их связь с другими элементами цепи.

Любую электрическую цепь, сколь бы сложной она ни была, можно условно разделить на отдельные двух- или четырехполюсники.

Р ежим цепи, при котором напряжение и ток неизменны во времени, или представляют собой периодические функции с неизменной амплитудой, наз-ся стационарным или установившимся. Процесс перехода цепи от одного стационарного состояния к другому наз-ся нестационарным или переходным процессом. Переходные процессы в RLC - цепях широко используются в автоматике и вычислительной технике для преобразования одной формы напряжений или токов в другую. Поскольку катушки индуктивности плохо совместимы с микроэлектронной технологией, то в современной схемотехнике для этих целей чаще используют цепи, содержащие конденсаторы и резисторы.

Анализ физических процессов в RC - цепях при воздействии на их вход импульсных прямоугольных сигналов показывает, что напряжение на отдельных элементах цепи равно:

u_R(t) = U_mexp(t/); u_C (t) = U_M  u_R(t),

если время t отсчитывать от момента скачкообразного нарастания напряжения от 0 до U_M, и

u_C (t) = U_mexp(t/); u_R(t) =  u_C (t),

если время t отсчитывать от момента скачкообразного уменьшения входного напряжения от U_M до 0.

В этих выражениях =RC имеет размерность времени и называется постоянной времени цепи.