7.2.1. Конструкція трансформаторів

Існує три основних типи конструкції трансформаторів: броньовий, стрижневий і тороїдальний трансформатори (рис. 7.2). Кожен з них може мати сердечник або пластинчастий, або стрічковий роз’ємний, або стрічковий нероз’ємний.

а б в

Рис.7.2. Загальний вигляд трансформаторів:

а – броньовий; б– стрижневий; в – тороїдальний.

Геометрія сердечників трансформаторів зображена на рис. 7.3. та рис. 7.4.

а б в

Рис. 7.3. Геометрія сердечників трансформаторів:

а – кільцевий стрічковий сердечник (ОЛ); б – П-подібний стрічковий сердечник ПЛ; Ш-подібний стрічковий сердечник (ШЛ)

На рис 7.4. зображений звичайний Ш - подібний сердеч-ник, який у далекому минулому був основним для намотки трансформаторів.

Рис. 7.4. Ш-подібний сердечник

При виготовленні малогабаритної радіоелектронної апаратури краще всього використовувати трансформатори з тороїдальним магнітопроводом. У порівнянні з броньовими сердечниками з Ш-образних пластин вони мають меншу вагу і габарити, володіють підвищеним ККД, а їх обмотка краще охолоджується. Крім того, при рівномірному розподілі обмоток по периметру осердя практично відсутній поле розсіювання і в більшості випадків відпадає необхідність у екрануванні трансформаторів.

Для сердечників трансформаторів можна використовувати холоднокатану сталі Е310, Е320, Е330 з товщиною стрічки 0,35-0,5 мм і стали Е340, Е350, Е360 з товщиною стрічки 0,05-0,1 мм при частоті живильної мережі 50 Гц.

При намотуванні трансформаторів допустимо застосову-вати лише межобмоточную і зовнішню ізоляції: хоча міжшаро-вого ізоляція і дозволяє добитися більш рівною укладання проводи обмоток, з-за відмінності зовнішнього і внутрішнього діаметрів сердечника при її застосуванні неминуче збільшується товщина намотування по внутрішньому діаметру.

Для намотування тороїдальних трансформаторів необхід-но застосовувати обмотувальні проводи з підвищеною механічної та електричної міцністю ізоляції. При намотуванні вручну слід користуватися проводами ПЕЛШО, ПЕШО. У крайньому випадку можна застосувати провід ПЕВ-2. Як межобмоточной і зовнішньої ізоляції придатні фторопластова плівка ПЕТФ товщиною 0,01-0,02 мм, Лакотканини ЛШСС товщиною 0,06-0,012 мм або батистова стрічка.

Передова виробнича технологія і економія матеріалів, роблять сьогоднішні тороїдальні трансформатори дуже вигідними в ціновому відношенні порівняно зі звичайними трансформаторами аналогічної потужності. Якщо врахувати інші приховані вигоди, такі як низьке розсіювання, економія енергії (під час експлуатації), менша горизонтальна проекція і менша вага, переваги тороїдальних трансформаторів істотно зростають. Загалом, чим більше потужність тороїдальних трансформаторів, тим нижче їх ціна в порівнянні з традиційними типами.

7.2.2. Розрахунок трансформаторів

У зв’язку з тим, що повний розрахунок силових трансфор-маторів занадто громіздкий і складний, використаємо більш спрощений. Точність розрахунку цілком достатня для практичного застосування трансформаторів в електронній апаратурі сільськогосподарського призначення. Розрахунок параметрів тороїдального трансформатора аналогічний розрахунку трансформаторів на Ш-подібному сердечнику.

Електричний і конструктивний розрахунок 1. Вибираємо конфігурацію і марку сталі трансформатора.

2. Визначаємо сумарну потужність вторинної обмотки трансформатора (S_тр) за формулою:

S_тр = S₂ + S₃ +…..+ S_n,

де S_2, S₃, S_n, – повна потужність вторинних обмоток.

3. Знаходимо струми у відповідних обмотках трансформа-тора за формулою;

І_і = S_і/U_і, (7.5)

де і – номер обмотки трансформатора; S_і – потужність відповід-ної обмотки трансформатора.

4. Відповідно до струмів і густини знаходимо перерізи проводів обмоток трансформатора (S_{пр. і}):

S_{пр. і} =І_і/j_i, (7.6)

де ji, – густина струмів, яка залежить від потужності трансфор-матора.

5. Діаметр (d) проводів визначаємо за формулою:

d_i = 1,13 (7.7)

6. Визначаємо число витків (ώ) обмоток за формулою:

(7.8)

де Е_і – е.р.с. і -обмотки; f – частота мережі, гц; B – магнітна індукція, Тл; S_п.с. – переріз сердечника; k_з.с – коефіцієнт заповнення сердечника сталю; 4,44 – коефіцієнт форми кривої напруги.

При роботі трансформатора під навантаженням на опорах його обмоток відбувається падіння напруги. Тому для знаходження е.р.с. обмоток (Е_і) необхідно зробити відповідні обчислення за формулою:

де Е_і – е.р.с. і - обмотки; U_i – напруга на відповідних обмотках; – відсоткове падіння напруги на обмотках.

Відсоткове падіння напруги на обмотках та k_з.с – див. [5 ] .

Тип сердечника та його розміри вибирають від типу трансформатора та його необхідної потужності за таблицями технічної літератури [5] або іншої.