книги из ГПНТБ / Хиян Я.Т. Электронная лампа-вспышка. Изготовление и применение в любительских условиях

Для идеального трансформатора, у которого отсутствуют непредвиденные потери, существу­ ет такое уравнение:

вичной обмотке равна мощности (потребляемой) на вторичной обмотке.

Исходя из указанных формул, спроектируем трансформатор. До сих пор мы рассматривали идеальный трансформатор, т. е. такой, у которо­ го нет потерь. На практике с этими потерями всегда приходится сталкиваться, так как они могут быть как в железе, так и в меди. При вы­ боре магнитной индукции В нужно решить, ка­ кие потери будут в нашем случае предельными. Если выбранная величина В мала, то количество витков на 1 в и потери в обмотке увеличиваются, что существеннее потерь в меди. Если же вы­ брать величину В, наоборот, большую, начнется увеличение потерь в железе, в связи с чем уве­ личатся потери в трансформаторе.

Средним между обоими ограничениями мо­ жет быть использование магнитной индукции, равной приблизительно 1 Т*. Сечение сердеч­

леза, но больше обмотки, в связи с чем потери в меди возрастут. При большем сечении сердеч­ ника 5 увеличатся габариты и вес трансформа­ тора, а пространство для обмотки не будет пол­ ностью использовано.

20

Определим отношение веса железа к весу меди, обозначив его буквой k, а плотность тока через а. Тогда сечение сердечника можно опреде­ лить по формуле

Приведем уравнение (1) к такому виду:

U — 4,44 • 50 • 1 ■\0-*sN = 0,0222s//.

Если подставить вместо U один вольт, то можно определить, сколько витков потребуется на 1 б:

1 = 0,0222sAf.

Отсюда

УѴ=__1__= — 0,0222s s ‘

Аналогично получим формулу для магнитной индукции

В = 1,5 Т = 15 000 гс .

21

Заметим, что расчетная формула действи­ тельна только для частоты 50 гц. Для другой частоты при расчетах нужно исходить из фор­ мул (1) и (4).

Определим теперь сечение провода, исходя нз плотности тока а. Приняв во внимание, что для обмотки трансформатора используется круг­ лый провод, легко можно определить площадь

его сечения. Площадь круга 5 мм2- Если

умножить площадь на о , то получим расчетную величину тока для данного провода:

п d- а

~4 •

Диаметр провода определяется по формуле.

(5)

Если подставить плотность тока а =2,55 а/мм2, то получим простое отношение вида

d = у 0,5/>

где / — определяемый ток, в а.

Если желают использовать больше меди, то берут 0= 3,0 а/мм2. Тогда формула для опре­ деления диаметра провода запишется так:

d = / 0 ,42/.

Наоборот, если необходимо, чтобы темпера­ тура трансформатора не повышалась на значи­ тельную величину, принимают о = 1,5 а/мм2.

Остается еще узнать о том, как компенсиро­ вать потери в трансформаторе. Потери выража­ ются коэффициентом полезного действия транс­ форматора Т) .

22

Чем трансформатор совершеннее, тем меньше будет потерь и его работоспособность улучшит­ ся и тем он будет больше отвечать требованиям нашей конструкции, т. е. будет приближаться к единице. Данный коэффициент — это отноше­ ние между необходимой Р н и полученной мощ­ ностью Р„. Закономерно, что полученная мощ­ ность всегда меньше необходимой.

Отсюда можно записать, что

Трансформаторы, о которых здесь упомина­ лось, имеют коэффициент tjco0,6—0,8. Значит, чтобы компенсировать потери, возникающие в трансформаторе, прибавляем витки на сторону вторичной обмотки, т. е. на сторону, которая потрёбляет мощность. Увеличение количества вит­ ков составляет обычно 10%.

Приведенный расчет рассмотрим на примере. Мы должны спроектировать трансформатор для работы импульсной лампы, питающейся от сети как 127 в, так и 220 в.

Средний ток на вторичной обмотке определен в 0,02 а; при напряжении 500 в трансформатор' имеет мощность Р,, = 0,02 • 500 = 10 вт. Мощ­ ность определим, если умножим Р н на коэффи­ циент 1,25. Тогда Pq= 1,2510= 12,5 вт. Сечение сердечника определим в соответствии с уравне­ нием (4)

s = ]/Pq = ]/12,5 = 3,5 см2,

Рч — величина, применяемая только для опре­ деления размера сердечника; она увеличи­ вает Рн, принимая во внимание потери.

Согласно формуле выбираем сердечник М 55,

23

d. мм

эС

\ \

Определим теперь обмоткѴ дЛя разницы меж­ ду 220 и 120 в, т. е. для 100 в:

1Q> 12,85 • 0,9 — 1156 витков.

Осталось еще определить диаметр провода первичной обмотки. По графику определяем,что

площади окна транс­ форматора. Если это условие не подтверждает­ ся, то следует выбрать больший сердечник. Об­ мотку хорошо видно на рис. 13.

Но в трансформаторе для малого первичного напряжения нужно принять во внимание еще на­ магничивающий ток, который не должен быть меньше допустимой величины. Этот ток создает в сердечнике магнитное поле, необходимое для индукции, обеспечивающей прохождение тока че­ рез первичную обмотку при нагрузке.

Активный намагничивающий ток в первичной обмотке сдвинет вектор фазы на минус 90°. По величине суммарного тока в дальнейшем рас­ считаем первичную обмотку.

Для обычной магнитной индукции В = = I Т — 10 000 гс потребуется 5 ампер-витков на

26

] см длины железа. (Для 0,5 Т = 5000 гс необ­ ходимо 1,5 ампер-витков на 1 см длины железа)- Чтобы получит^ достаточное количество ам­ пер-витков для целого сердечника, нужно полу­ ченную величину умножить на длину средней

в нашем случае должно равняться 50. Следовательно, уравнение для намагничива­

Ход проектирования трансформатора, питае­ мого аккумулятором напряжением 2,4 в, пока­ жем на таком примере.

Принимаем, что на вторичной обмотке на­ пряжение равно 500 в, а ток 0,02 а. Кроме того,

27

магнитной индукции В = 0,5 Т — 5000 гс сечение, сердечника будет равно

s — ^ 12,5 = 3 ,5 см2.

Выбираем сердечник М55, имеющий сечение среднего керна 1,7 -2,1 = 3,5 см2.

Далее определим количество витков, необхо-. димых на 1 в. В соответствии с уравнением (1) получим

" .. = 1 = 1 2 . 8 5 .

Для первичного напряжения 2-2,2 в коли­ чество витков составляет

2-2,2-12,85 = 56,5 витков.

Вторичная обмотка имеет 500-12,85 = 6425 витков. На потери добавляют от 10 до 30%; тогда окончательное количество витков вторич­ ной обмотки будет:

6425-1,3= 8352 витка-

Диаметр провода для тока 0,02 а равен 0,1 мм. Теперь определим диаметр провода для

(При полупериодичном питании принимаем во внимание 70% /„, отсюда коэффициент 0,7). Че­ рез первичную обмотку проходит намагничиваю­ щий ток, который тоже нужно определить.

28

При магнитной индукции В = 0,5 Т = 5000 гс зададимся величиной 1,5 ампер-витка на 1 см длины железа. Установим длину Lcp (рис. 14)

Этот намагничивающий ток перпендикулярен активному току, и, следовательно, суммарный ток первичной обмотки определится из форму:

лы (7)

/ = j/3,252 + 0,352 ==3,27 а.

d = ]/ 0,5 • 3,27 = 1,28 мм.

Все вышесказанное иллюстрируется на рис. 15.

29