2.2 Расчет магнитопровода трансформатора
Сначала рассчитывают произведение площади поперечного сечения стержня на площадь окна магнитопровода. Стержнем называют участок магнитопровода (a x b x h), на котором размещена катушка:
где В - магнитная индукция, Тл; j - плотность тока в обмотках, А/мм2; η - КПД трансформатора, n - число стержней магнитопровода; кс - коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью; км - коэффициент заполнения окна магнитопровода медью.
Рекомендуемые значения магнитной индукции и средние значения плотности тока, КПД и коэффициента заполнения окна для частоты f - 50 Гц приведены в таблице 4.
Коэффициент заполнения сечения магнитопровода для сталей 3411-3415 равен 0,95...0,97, а для сталей 1511-1514 - 0,89...0,93.
Для расчета принимаем В = 1.55 Тл; j = 3.2 А/мм2; η = 0,92; Кc = 0,96; км = 0,31; n = 2:
Толщину стержня магнитопровода вычисляют по формуле
Подходящий магнитопровод выбирают по таблицам 1 и 2. При выборе следует стремиться к тому, чтобы сечение магнитопровода было близко к квадрату, поскольку в этом случае расход обмоточного провода минимален.
Ширину ленты магнитопровода рассчитывают по формуле:
Выбираем
магнитопровод ПЛР18х25, у которого а - 1,8
см; b = 2,5 см; h = 7,1см;
2.3 Расчет обмоток трансформатора
Вычислим ЭДС одного витка по формуле
Рассчитаем приблизительно падение напряжения на обмотках:
Затем вычислим число витков первичной обмотки:
Число витков вторичных обмоток:
Рассчитаем диаметр обмоточного провода без изоляции по формуле
Подставив числовые значения, получим диаметр провода первичной:
Диаметр провода вторичных обмоток:
По таблице 5 выбираем марку и диаметр обмоточного провода в изоляции [5]: для первичной обмотки - ПЭЛ или ПЭВ-1 di = 0,52 мм; для вторичных - ПЭЛ или ПЭВ-1 d2 = d3 = 1,07 мм.
Уточняем число витков обмоток. Для этого вначале уточним падение напряжения на обмотках:
Рассчитаем среднюю длину витка, используя рис. 5 или 6:
а затем и длину провода в обмотках:
Уточненные значения падения напряжения на обмотках равны:
С учетом полученных значений вычислим число витков первичной:
и вторичных обмоток:
Рассчитаем массу провода обмоток:
где m1 и m2 - погонная масса проводов, соответственно, первичной и вторичных обмоток из табл. 5.
Массу магнитопровода определяем по табл. 2: Мм = 713 г.
Масса трансформатора без учета массы деталей крепления равна М == 288+2-165+713 = 1331 г. Максимальные размеры: (Ь+с)х(А+с)хН = 43x72x107 мм. Коэффициент трансформации k = W1/W2 = 1640/192 = 8,54.
2.4 Расчет мощности потерь
Потери в магнитопроводе равны:
где pуд - удельные потери в магнитопроводе из таблицы 3. Предположим, что магнитопровод изготовлен из стальной ленты 3413 толщиной 0,35 мм, тогда по таблице 3 находим, что удельные потери в таком магнитопроводе равны 1,3 Вт/кг. Соответственно, потери в магнитопроводе Рст = 0,713-1,3 = 0,93 Вт.
Потери в обмотке - на активном сопротивлении проводов - вычислим по формуле
где r1, r2 - активное сопротивление, соответственно, первичной и вторичных обмоток, I'1 - ток первичной обмотки с учетом потерь:
где r1м, r2м - погонное сопротивление проводов, соответственно, первичной и вторичных обмоток из таблицы 5.
Пересчитаем ток вторичных обмоток в ток первичной обмотки:
Ток первичной обмотки с учетом потерь равен:
где η = 0,95 - КПД трансформатора из таблицы 4 для мощности 100 Вт.
Потери в обмотках равны:
Полная мощность трансформатора с учетом потерь равна:
КПД трансформатора рассчитаем по формуле
