Порядок расчёта трансформатора

1. Коэффициенты трансформации

.

2. Нагрузочная составляющая тока первичной обмотки

.

3. Габаритная мощность трансформатора

где – КПД, значение которого определяется по табл.1.1 в зависимости от габаритной (типовой) мощности трансформатора.

Таблица 1.1

Рекомендуемые значения параметров трансформатора

Габаритная мощность Sт, В∙А	Индукция В, Тл		Плотность J, А/мм2		КПД η		Коэффи­циент заполнения окна КМ	Удельные потери, Вт/кг
	Частота сети, Гц							Частота сети, Гц
	50	400	50	400	50	400		50	400
10	1,10	1,0	4,0	6,0	0,82	0,80	0,23	0,30	12,5
20	1,25	1,1	3,9	5,5	0,85	0,83	0,26	1,65	15,0
40	1,35	1,2	3,2	5,0	0,87	0,85	0,28	1,95	18,0
70	1,40	1,25	2,8	4,2	0,89	0,87	0,30	2,10	19,5
100	1,35	1,2	2,5	3,8	0,91	0,89	0,31	1,95	18,0
200	1,25	1,1	1,8	3,1	0,93	0,91	0,32	1,65	15,0
400	1,15	1,0	1,6	2,5	0,95	0,92	0,33	1,40	12,5
700	1,10	0,9	1,3	2,1	0,96	0,93	0,33	1,30	10,5
1000	1,05	0,8	1,2	1,8	0,96	0,93	0,34	1,20	8,50

4. По габаритной мощности трансформатора выбираем магнитопровод. Стандартный магнитопровод можно выбрать также по произведению S_ст∙S_ок, см⁴:

где S_ст и S_ок – площади поперечного сечения магнитопровода и площадь окна.

Значения индукции В, плотности тока J, коэффициента заполнения окна магнитопровода К_М выбираются по табл. 1.1.

Коэффициенты заполнения сталью площади поперечного сечения стержня магнитопровода К_ст для толщины ленты 0,350,5 мм составляют 0,90,95; для толщины ленты 0,20,35 мм К_ст = 0,9–0,93; для толщины 0,050,20 мм К_ст = 0,80–0,90.

В преобразователях напряжения используются трансформаторы с насыщающимеся и ненасыщающимеся сердечниками. Трансформаторы с насыщающимеся сердечниками необходимо выполнять по возможности на материалах с прямоугольной петлёй гистерезиса, например, пермаллое типа 34НКМП, 50НП. Ненасыщающиеся трансформаторы желательно выполнять на сердечниках из пермаллоя типа 50НП, 34НКМП, 79НМ, 80МХС. На частотах свыше 510 кГц для насыщающихся и ненасыщающихся трансформаторов используются сердечники из феррита марки 1500НМ, 2000НМ и т.д., имеющие непрямоугольную петлю гистерезиса.

При расчёте насыщающегося трансформатора в формулы п. 4 и п. 6 надо подставить значения индукции насыщения В_S для выбранного магнитного материала (табл. 1.2, 1.3). В ненасыщающемся трансформаторе В = (0,70,9) В_S.

Таблица 1.2

Параметры ферритовых магнитопроводов

Марка материала	ВS , Тл	Нmax, А/м	Руд, Вт/кг
М1000НМ-3	0,20	120	15
М2000НМ-7	0,27	120	29
М2000НМ2-3	0,40	135	3
М2000НМ1-9	0,40	160	29

Учитывая прямоугольную форму кривой напряжения на обмотках трансформаторов преобразователей, в расчётные формулы п.4 и п.6 нужно подставить значения коэффициента формы К_Ф = 1,11. Если напряжение синусоидальное, то К_Ф = 1.

Плотность тока (A/мм²) в обмотках трансформатора преобразователя можно определить по приближённой формуле

.

Трансформаторы преобразователей выполняются обычно на кольцевых магнитопроводах (рис. 1.1, в), основные размеры которых приведены в табл. 1.5. Здесь D – внешний диаметр, d – внутренний диаметр, h – высота.

В расчёте трансформатора на кольцевом магнитопроводе надо полагать К_ст = 0,70,75, К_м = 0,2.

Таблица 1.3

Удельные потери в ленточных материалах (Вт/кг)

Частота F, кГц	Индукция В, Тл	50 НП		79 НМ
		В= 1,5 Тл		В= 0,75 Тл
		Толщина ленты, мм
		0,05	0,02	0,1	0,05		0,02
10	0,5	100	56	90	32	18
	0,65	140	78	160	51	38
	1,0	287	-	-	-	-
	1,2	360	-	-	-	-
	1,4	440	-	-	-	-
15	0,5	142	-	175	63	35
	0,65	195	-	320	100	60
	1,0	470	-	-	-	-
	1,2	600	-	-	-	-
	1,4	720	-	-	-	-
20	0,5	190	-	305	100	53
	0,65	260	-	500	150	80
	1,0	720	-	-	-	-
	1,2	930	-	-	-	-

Удельные потери на частоте, отличной от 20 кГц, можно определить по приближённой формуле

Определив S_ст∙S_ок, выберем по табл. 1.4, 1.5, 1.6 стандартный магнитопровод, у которого данное произведение больше или равно расчётному.

Выбрав магнитопровод, определяем его основные размеры.

5. Потери в стали

,

где P_уд – удельные потери в стали, определяемые по табл. 1.1, 1.2, Вт/кг;

G – масса магнитопровода (табл. 1.4, 1.5, 1.6), кг.

6. ЭДС, индуцируемая в одном витке

.

7. Число витков каждой обмотки трансформатора

.

Таблица 1.4