Трансформаторы в РА

June 26, 2010 by admin Комментировать »

Основой трансформаторных источников служит сетевой трансформатор. Не­зависимо от конкретной конструкции, трансформаторы всегда устроены по одной схеме — на замкнутом каркасе из металлических пластин или ленты находятся несколько обмоток. Две самые распространенные разновидности трансформаторов — с Ш-образным и тороидальным сердечником — схема­тично показаны на рис. 9.4. Если есть выбор, то лучше предпочесть торои­дальный трансформатор— у него меньшее магнитное поле рассеяния и, главное, в случае чего на него легко домотать недостающие обмотки или до­бавить витков к имеющимся. При выборе трансформатора следует предпо­честь те, которые залиты компаундом (в старинных конструкциях употреб­лялся просто парафин). Или, по крайней мере, у трансформаторов с Ш-образным сердечником катушка с обмотками должна прочно, без люфта, держаться на стержне, а сами пластины должны быть обязательно плотно сжаты специальной скобой. Иначе трансформатор неизбежно будет во время работы гудеть.

clip_image002

Рис. 9.4. Трансформаторы с Ш-образным и тороидальным сердечником: 1 — сердечник; 2 — обмотки; 3 — выводы обмоток

Одна из обмоток называется первичной — так как мы рассматриваем сетевые трансформаторы, то она всегда рассчитана на сетевое напряжение. Найти ее, если характеристики обмоток неизвестны, не очень сложно— она всегда имеет наибольшее сопротивление из всех, причем для малогабаритных трансформаторов это сопротивление может достигать сотен ом или даже не­скольких килоом. Иногда она поделена на две, которые перед включением нужно соединить, а также может иметь отводы для более точной подгонки напряжений или для обеспечения возможности переключения 220/120 В. Сравнивая сопротивления выводов между собой, можно найти эти отводы. Другой способ нахождения первичной обмотки — она всегда намотана наи­более тонким проводом (вообще — чем толще провод, тем меньше напряже­ние на обмотке, как мы увидим далее).

Остальные обмотки — вторичные, их можно соединять между собой в любой комбинации. Обмотки имеют начало и конец. Для суммирования напряжений обмоток надо соединять конец одной обмотки с началом другой. Смысл по­нятий начала и конца обмоток прост — где начинали мотать обмотку, там и начало. Если намотать следующую обмотку в том же направлении (а так всегда и поступают), то у нее начало будет там же, где и у первой. Если это фабричный трансформатор и выводы у него нумерованы, то нечетные выво­ды принимаются за начала обмоток, а четные — за концы, то есть при соеди­нении двух обмоток с нумерацией выводов 1—2 и 5—6 для сложения напря­жений нужно соединить вывод 2 первой обмотки с выводом 5 второй (или вывод 1 первой с выводом 6 второй), а оставшиеся выводы 1—6 (или 5—2) будут, соответственно, началом и концом объединенной обмотки. Для серий­но выпускающихся трансформаторов в торгующих ими организациях имеют­ся справочники по типовым разновидностям с указанием характеристик об­моток и нумерации их выводов.

Я надеюсь, что вам никогда не придется самим мотать сетевые трансформа­торы, но все же приведу полуэмпирическую, но проверенную практикой ме­тодику для их расчета, так как некоторые из формул могут вам пригодиться для доработки серийных трансформаторов и определения характеристик трансформаторов, имеющихся в наличии. Кроме того, знание закономерно­стей расчета способствует правильному выбору при их приобретении.

Главное соотношение (можно назвать это законом трансформатора): clip_image004 где:

? U\ — напряжение первичной обмотки;

? U2 — напряжение вторичной обмотки;

? «1 — число витков первичной обмотки;

? «2 — число витков вторичной обмотки.

Как видите, все необычайно просто. Если, скажем, первичная обмотка имеет 220 витков (это должен быть довольно мощный трансформатор, у маломощ­ных число витков может составлять несколько тысяч), а вторичная — 22 вит­ка, то при подключении к сети 220 В на вторичной обмотке будет 22 В. Токи находятся в обратном соотношении — если ток вторичной обмотки составля­ет 1 А, то первичная обмотка будет потреблять от сети 100 мА. Если вторич­ных обмоток несколько, то для определения потребления тока от сети их то­ки нужно пересчитать на первичную обмотку в отдельности (количество витков при этом знать необязательно, достаточно только напряжения), а за­тем сложить. Можно пойти и другим путем — суммировать мощности, по­требляемые вторичными обмотками (которые равны произведениям токов на напряжения), а затем поделить полученную сумму на 220 — получим ток в первичной обмотке.

Кстати, из этого закона вытекает простой метод определения количества вит­ков в обмотках трансформатора, если это зачем-то нужно: намотайте поверх имеющихся обмоток несколько витков любого провода, включите трансфор­матор и измерьте напряжение на этой импровизированной обмотке. Поделив количество намотанных витков на полученное значение^ напряжения, вы по­лучите величину количества витков на один вольт, которая едина для всех обмоток, а далее пересчитать полученный результат уже не составляет труд­ностей.

При выборе напряжений вторичных обмоток учтите, что их нужно выбирать с запасом (это относится и к покупным трансформаторам) — под нагрузкой напряжение садится, и это просаживание тем больше, чем меньше мощность трансформатора. Поэтому, если вам задано минимально допустимое напря­жение 7 В— выбирайте трансформатор с 9—10-вольтовой об"Моткой, не ошибетесь.

Итак, сформулируем задачу: допустим, необходимо иметь трансформатор с двумя вторичными обмотками, рассчитанными на напряжение 27 В и ток 200 мА каждая, и еще одной обмоткой, рассчитанной на напряжение 9 В и ток до 3 А. Подсчитаем суммарную мощность: 270,2-2 + 9-3 = 37,8 Вт, ок­ругляем до 40 Вт. Ток в первичной обмотке составит 40/220 = 0,18 А, округ­ляем до 0,2 А. Теперь у нас есть все исходные данные.

Сначала определяем сечение магнитопровода в см (для Ш-образных транс­форматоров это есть сечение центрального стержня, на котором находится катушка с обмотками, для тороидального — просто поперечное сечение то­ра). Это делается по формуле:

clip_image006(2)

где S— сечение в см^; Р— мощность в Вт. Получаем 7,3 см^ — уже можно выбирать магнитопровод. Они стандартизированы, так что выбираем из справочника подходящий с округлением в большую сторону. По этой фор­муле также всегда можно определить неизвестную мощность имеющегося в наличии трансформатора, если измерить сечение его магнитопровода.

Затем нужно подсчитать требующееся при такой мощности количество вит­ков первичной обмотки:

clip_image008(3)

где п\ — число витков, U\ — напряжение (220 В), S— рассчитанное выше сечение в см^. Получаем 275 витков. Рассчитать теперь количество витков вторичных обмоток — дело техники, только не забывайте всегда округлять в большую сторону.

И, наконец, рассчитываем необходимый диаметр провода в мм^ для каждой обмотки:

clip_image010(4)

где d, — диаметр провода в /-ой обмотке, а /, — ток в этой обмотке. Получаем для первичной обмотки диаметр 0,36, для 27-вольтовых также 0,36, а для 9-вольтовой — 1,4 мм.

Все, расчет закончен. Формулу (4) стоит запомнить, так как она может при­годиться, если придется доматывать витки к имеющимся в наличии транс­форматорам — сначала по приведенной ранее методике определяется коли­чество витков на вольт, из чего определяется необходимое количество витков, а затем по формуле (4) — нужный диаметр провода.

Учтите, что закон трансформации (1) справедлив для всех видов трансформа­торов, а вот все остальные соотношения, за исключением разве что (4), го­дятся только для расчета сетевых трансформаторов, работающих на частоте 50 Гц. Ни для каких других трансформаторов (согласующих, с ферритовыми сердечниками) эта методика не действует.

Ну, а теперь перейдем к более интересным вещам.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты