Takav metoda proračuna transformatora Naravno, to je vrlo približno, ali je sasvim prikladno za radioamatersku praksu.
Osim toga, svi sljedeći proračuni relevantni su samo za transformatore s jezgrom u obliku slova Š i za rad s strujom industrijske frekvencije od 50 Hz.
Dakle, počnimo....
Problem: potreban vam je transformator s izlaznim naponom od 12V i strujom na sekundarnom namotu od najmanje 1A. (ako ima više namota, struje se zbrajaju).
Snaga sekundarnog namota je 12V* 1A =12W.
Budući da je učinkovitost transformatora približno 85%, snaga primara tijekom rada bit će približno 1,2 puta veća i rezultat će biti 12W * 1,2 = 14,4W.
Gdje S - područje jezgre, P1 - snaga primarnog namota.
to će biti 4,93 cm2. (dobro, općenito, zaokružite na 5....)
Ovo je potrebna minimalna središnja površina. Ako možete koristiti više, to je još bolje.
Ovdje:
W je broj zavoja,
Ktr - koeficijent transformacije,
Sc - površina poprečnog presjeka jezgre.
Budući da smo odlučili uzeti Ktr = 50, izračunavamo:
W1= 50/5 * 220 = 2200
P2= 50/5 * 12 = 120
gdje je I struja koja teče kroz namot.
O, da...još uvijek ne znamo struju koju će primar trošiti....
Pa, dobro, to također nije problem: znamo napon, snagu također, ispada:
I1= P1/U1 = 14,4/220 = 0,065A.
Tako:
promjer žice za primar će biti:
D1 \u003d 0,7 * po korijenu od 0,065 \u003d 0,18 mm.
Za sekundarni namot:
D2 = 0,7 * korijen od 1 = 0,7 mm.
To je cijela računica!
Najčešći magnetski krugovi sljedećih vrsta:
Izgled i glavne dimenzije jezgri prikazane su na slici:
Toroidalni transformator s magnetskom jezgrom je najkompaktniji i najučinkovitiji, može se koristiti pri snagama od 30 do 1000 W, a posebno kada je važno minimalno rasipanje magnetskog toka ili kada je zahtjev za minimalnim volumenom najvažniji.
Imajući prednosti u volumenu, težini i karakteristikama u odnosu na druge vrste transformatora, toroidni transformatori su također tehnološki najmanje napredni za proizvodnju.
Sekundarna snaga
P2 = I2 * U2 = Pout
Prije nego prijeđemo na formulu, napravit ćemo nekoliko rezervi:
P = 1,9 * Sc * Dakle
P = 40 * U / Sc
Gdje:
Sc je površina poprečnog presjeka jezgre [sq. cm];
U - napon primarnog namota [V];
Broj zavoja u sekundarnom namotu može se izračunati istom formulom, povećavajući broj zavoja za oko 5% (učinkovitost transformatora), ali možete to učiniti lakše: nakon što je primarni namotan, namotamo 10 zavoja preko njega i izmjerite napon. Znajući koji napon je potrebno dobiti na izlazu transformatora i znajući koji napon pada na 10 zavoja, određujemo potreban broj zavoja.
Odmah ću rezervirati da ću razmotriti jednofazne transformatore za napajanje zemaljske stacionarne radio opreme snage desetaka ili stotina vata, što je najčešća primjena.
Prije nastavka proračuna transformatora, kojih može biti jako puno, potrebno je dogovoriti kriterije njegove kvalitete, što će svakako utjecati na konstrukciju formula za izračun. Vjerujem da je glavni pokazatelj kvalitete energetskog transformatora za radio opremu njegova pouzdanost. Posljedica pouzdanosti je minimalno zagrijavanje transformatora tijekom rada (drugim riječima, mora uvijek biti hladan!) i minimalni pad izlaznih napona pod opterećenjem (drugim riječima, transformator mora biti “tvrd”).
Druge kriterije optimizacije osim pouzdanosti, kao što su ušteda bakra, minimalne dimenzije ili težina, velika gustoća snage, lakoća namotavanja, minimiziranje troškova, ograničeni radni vijek (tako da se češće kupuju novi za zamjenu izgorjelih) ne smatram prihvatljivim u inženjerska praksa. Također smatram neprihvatljivim metode "izbacivanja" jezgre maksimalne snage iz postojeće standardne veličine. - Takvi transformatori dugo ne rade i vraški se zagrijavaju.
Ako želite uštedjeti novac, kupujte jeftinu kinesku robu ili sovjetsku široku potrošnju. Ali zapamtite: "Škrtac uvijek plaća dvaput!"
Transformator bi trebao raditi i ne stvarati probleme. To je njegova glavna funkcija.
Na temelju ovoga ćemo izračunati!
Prije svega, potrebno je razumjeti neku minimalnu teoriju.
Dakle: energetski transformator. Nije idealno. Stoga te nesavršenosti treba razumjeti i ispravno uzeti u obzir. Dvije su glavne nesavršenosti u energetskom transformatoru.
1. Gubici na aktivnom otporu žice namota (ovise o materijalu žice i gustoći struje koja kroz nju teče).
2. Gubici preokreta magnetizacije u jezgri - na određenom “magnetskom otporu” (ovisno o materijalu jezgre i vrijednosti magnetske indukcije).
Ove dvije nesavršenosti moraju biti razumno minimalne kako bi transformator zadovoljio zahtjeve pouzdanosti.
Aktivni otpor namota i, kao posljedica toga, njihovo zagrijavanje, određuje se gustoćom struje u žici uključenoj u izračun. Stoga bi njegova vrijednost trebala biti optimalna. Na temelju opsežnog praktičnog iskustva, preporučujem korištenje vrijednosti gustoće struje u bakrenoj žici od najviše 3,2 ampera po kvadratnom milimetru poprečnog presjeka. Kada se koristi srebrna žica, gustoća struje može se povećati na 3,5 ampera po kvadratnom milimetru. Ali, za aluminijsku žicu, ne smije prelaziti 2 ampera po kvadratnom milimetru. Navedene vrijednosti gustoće struje ne smiju se prekoračiti! I iz ovih vrijednosti ćemo izvesti formule za određivanje promjera žice namota, koje ćemo koristiti u izračunu.
Namote je moguće namotati debljom žicom (pri nižoj vrijednosti gustoće struje). Suptilnije - apsolutno ne! Međutim, ne isplati se namotavati debljom žicom, jer tada riskiramo da ne stavimo potreban broj zavoja u prozor jezgre. A u dobrom transformatoru trebalo bi biti mnogo zavoja kako bi se smanjili magnetski gubici i kako se njegova jezgra ne bi zagrijavala.
Većina hladno valjanih elektročelika zadržava svoju linearnost do vrijednosti magnetske indukcije od 1,35 Tesla ili 13500 Gaussa. Ali ne smijemo zaboraviti da napon u električnoj utičnici može varirati od 198 do 242 volta, što odgovara normaliziranom odstupanju od 10 posto od nominalne vrijednosti, i pozitivno i negativno. To jest, ako želimo da naš transformator radi pouzdano u cijelom rasponu napona napajanja, moramo ga projektirati tako da se jezgra ne približava nelinearnosti ni pri jednom dopuštenom naponu napajanja. Uključujući na 242 volta. Stoga, pri nazivnom naponu od 220 volti, magnetska indukcija ne bi trebala biti veća od 1,2 Tesla ili 12 000 Gaussa.
Usklađenost s ova dva navedena zahtjeva osigurat će visoku učinkovitost transformatora i visoku stabilnost izlaznih napona kada se struja opterećenja mijenja od nule do maksimalne vrijednosti. Drugim riječima, dobivamo vrlo "tvrd" transformator. Što je potrebno! Ali povećanje izračunate vrijednosti indukcije za više od 1,2 Tesla dovest će ne samo do zagrijavanja jezgre, već i do smanjenja "krutosti" transformatora. Ako izračunamo transformator za vrijednost indukcije veću od 1,3 Tesla, tada ćemo dobiti "meki" transformator, čiji izlazni naponi glatko padaju kako struja opterećenja raste od nule do svoje nazivne vrijednosti. Nisu svi radio uređaji prikladni za takve transformatore. Međutim, u krugovima tranzistora možete uspješno koristiti stabilizator ispravljenog napona. Ali ovo je dodatni sklop, dodatne dimenzije, dodatna disipacija snage, dodatni novac i dodatna nepouzdanost. Zar nije bolje odmah napraviti dobar transformator?
U transformatoru mekog napajanja, napon na nekim sekundarnim namotima ovisi o struji potrošenoj u drugima - zbog pada u zajedničkim krugovima - o aktivnom otporu primarnog namota i o magnetskom otporu. Na primjer, ako napajamo push-pull cijevno pojačalo koje radi u načinu rada klase B ili AB iz mekog transformatora, tada će promjena potrošnje duž anodnog kruga dovesti do dodatnih fluktuacija u naponu žarne niti žarulja. A budući da i napon žarne niti žarulja ima dopušteni raspon od 10% nazivne vrijednosti, meki transformator će u taj napon unijeti dodatnu nestabilnost od još 10, pa čak i 15 posto. A to je neizbježno, prvo će smanjiti izlaznu snagu pojačala pri velikim glasnoćama (inercijski pad glasnoće), a s vremenom će dovesti do ranijeg gubitka emisije iz lampi.
Ušteda na energetskom transformatoru ogleda se u skupljim gubicima u radiocijevima iu parametrima radiouređaja. To je stvarno istina: "Ekonomija je put u propast i siromaštvo!"
Trenutno su najčešće magnetske jezgre sljedećih konfiguracija:
Daljnje proračune transformatora izvršit ćemo koristeći stroge klasične formule iz udžbenika elektrotehnike:
1. Sukladno postignutim dogovorima, učinkovitost transformatora (pri najčešćim snagama od 80 - 200 W) neće biti niža od 95 posto, pa čak i veća. Stoga ćemo u formulama koristiti vrijednost učinkovitosti = 0,95.
2. Faktor punjenja prozora jezgre s bakrom za toroidalne transformatore je 0,35. Za konvencionalni oklop okvira ili oklop šipke - 0,45. Sa širokim okvirima i velikom duljinom namota jednog sloja (h), vrijednost Km može doseći 0,5 ... 0,55, kao, na primjer, u magnetskim jezgrama tipa B69 i B35, čiji su parametri prikazani na slici . S industrijskim namotom bez okvira, Km može imati vrijednosti do 0,6 ... 0,65. Za referencu: teoretska granica vrijednosti Km za postavljanje slojeva okrugle žice bez izolacije u kvadratni prozor je 0,87.
Zadane praktične vrijednosti Km moguće su postići samo s ravnomjernim polaganjem žice striktno zavoj do zavoja, tankom izolacijom međusloja i međunamota i završetkom stezaljki izvan prozora jezgre (na bočnim produžecima namota). Pri izradi namota okvira u amaterskim uvjetima, u uvjetima laboratorijske ili pilot proizvodnje, bolje je uzeti vrijednost Km = 0,45 ... 0,5.
Naravno, sve se ovo odnosi na konvencionalne energetske transformatore za lampu ili tranzistorsku opremu, s izlaznim i opskrbnim naponima do 1000 volti, gdje se ne nameću povećani zahtjevi za izolacijom na namote i završetak njihovih stezaljki.
3. Ukupna snaga transformatora, u vatima, na posebno odabranoj jezgri određena je formulom:
Gdje:
η
= 0,95 - učinkovitost transformatora;
sc I Tako- površina poprečnog presjeka jezgre i prozora, odnosno [sq. cm];
f- donja radna frekvencija transformatora [Hz];
B= 1,2 - magnetska indukcija [T];
j- gustoća struje u žici namota;
Km- koeficijent ispunjenosti prozora jezgre bakrom;
Kc= 0,96 - koeficijent popunjenosti presjeka jezgre čelikom;
4. Nakon određivanja napona namota, broj potrebnih zavoja može se izračunati pomoću sljedeće formule:
Gdje:
U 1, U 2, u 3, ... - naponi namota u voltima, i n 1, n 2, n 3, ... - broj zavoja namota.
Ako smo se strogo pridržavali početnih dogovora, a izrađujemo kruti transformator, tada se broj zavoja i primarnog i sekundarnog namota određuje istom formulom. Ako koristimo transformator maksimalne vrijednosti snage za postojeću veličinu jezgre, izračunatu ovom formulom, ili projektiramo transformatore male snage (manje od 50 W), s velikim brojem zavoja i tankim namotajima žice, tada broj zavoje sekundarnih namota treba povećati za 1/√η jednom. Uzimajući u obzir naš dogovor, to će biti 1,026 ili više od izračunatog za 2,6%.
Što se tiče napona namota žarne niti, ovdje se vrijedi prisjetiti uputa najvažnije knjige o radio cijevima: , koju je za inženjere radijskog razvoja izdao Državni odbor za elektroničku tehnologiju SSSR-a 1964. godine.
Morate otvoriti ovaj priručnik na stranici 13, pažljivo proučiti grafikon na slici 1 i shvatiti iz njega da je optimalni napon filamenta radio cijevi za održavanje njihove maksimalne pouzdanosti i, sukladno tome, trajnosti 95% nominalne vrijednosti. Što će za žarulje s naponom žarne niti od 6,3 volta biti točno 6 volti. Stoga nema potrebe povećavati broj zavoja namota žarne niti za 2,6%. Neka bude kako bude.
5. Odredite struje namota:
Primarna struja: I 1 = P / U 1
Kada koristite punovalni ispravljač, prosječna struja svake polovice namota bit će 1,41 puta (korijen iz dva) manja od potrebne ispravljene struje opterećenja. Ako se koristi mosni poluvodički ispravljač, struja namota bit će 1,41 puta veća od struje ispravljenog opterećenja. Stoga ne smijemo zaboraviti zamijeniti potrošnju istosmjerne struje u formule za određivanje promjera žica, u prvom slučaju podijeljenih, au drugom pomnoženih s 1,41.
6. Promjere žica za namotavanje izračunavamo na temelju struja koje u njima teku pomoću sljedećih formula (za bakar, srebro ili aluminij):
Dobivene vrijednosti zaokružujemo prema gore do najbližeg standardnog promjera žice.
7. Provjeravamo izračun. Snaga primarnog namota - umnožak napona napajanja i potrošene struje - mora biti jednaka zbroju snaga svih sekundarnih namota. To je: U 1 x I 1 = U 2 x I 2 + U 3 x I 3 + U 4 x I 4 + ...
Nakon namotavanja transformatora, za daljnje proračune ispravljača potrebno je izmjeriti neke od njegovih parametara.
Aktivni otpor primarnog namota.
Aktivni otpor sekundarnih namota.
Točne vrijednosti napona sekundarnih namota, naravno, provjerite je li napon u mreži 220 volti. Ako se razlikuje od nazivne vrijednosti (ali je unutar raspona od 198 - 242), tada ponovno proporcionalno izračunajte izmjerene vrijednosti.
Struja praznog hoda primarnog namota (koju struju transformator troši iz mreže kada nema opterećenja na njegovim sekundarnim namotima).
npr.
Toroidni dvonamotni energetski transformator snage 530 W, koji sam 1982. godine ručno namotao na jezgru iz izgorjelog kućnog prijelaznog autotransformatora od 400 W 127/220 V, zvanog u maloprodajnom lancu Jug-400, imao je sljedeće parametre:
Magnetska indukcija pri naponu od 220 volti - 1,2 Tesla,
Broj zavoja primarnog namota (220 volti) je 1100.
Promjer žice primarnog namota je 0,96 mm.
Broj zavoja sekundarnog namota (127 volti) je 635.
Promjer žice sekundarnog namota je 1,35 mm.
U isto vrijeme, struja praznog hoda pokazala se 7 (sedam!) Miliampera.
Osamnaest godina, bez isključivanja, moj "bachelor" hladnjak "Saratov-II" (isti onaj tijekom rada s kojim je autotransformator "Yug" izgorio) napajao se kroz ovaj transformator nakon što je naše područje prebačeno na mrežni napon od 220 V. volti.
Za usporedbu.
„Izvorni“, industrijski, namot tog istog 220-voltnog „južnog“ transformatora sadržavao je 880 zavoja. Nije iznenađujuće da se grijao kao gad, iako je bio samo autotransformator, i na kraju je izgorio. Da, to je razumljivo, jer je sovjetska industrija kućanstva bila zainteresirana za povećanje potražnje potrošača. Pa, to nije postignuto širokom paletom proizvoda, već ograničenim razdobljem njihovog rada!
Nema potrebe štedjeti - to je isto što i razmaziti se.
Sretno!
Svaki ljubitelj automobila sanja da ima na raspolaganju ispravljač za punjenje baterije. Bez sumnje, ovo je vrlo potrebna i prikladna stvar. Pokušajmo izračunati i napraviti ispravljač za punjenje baterije od 12 volti.
Tipična automobilska baterija ima sljedeće parametre:
Prema tome, struja punjenja je 0,1 kapaciteta baterije, odnosno 3,5 - 6 ampera.
Strujni krug ispravljača za punjenje baterije prikazan je na slici.
Prije svega, morate odrediti parametre ispravljačkog uređaja.
Sekundarni namot ispravljača za punjenje baterije mora biti projektiran za napon:
U2 = Uak + Uo + Ud gdje je:
- U2 - napon na sekundarnom namotu u voltima;
- Uak - napon baterije je 12 volti;
- Uo - pad napona na namotima pod opterećenjem je oko 1,5 volta;
- Ud - pad napona na diodama pod opterećenjem je oko 2 volta.
Ukupni napon: U2 = 12,0 + 1,5 + 2,0 = 15,5 volti.
Prihvaćamo s marginom za fluktuacije napona u mreži: U2 \u003d 17 volti.
Uzimamo struju punjenja baterije I2 \u003d 5 ampera.
Maksimalna snaga u sekundarnom krugu bit će:
P2 = I2 x U2 = 5 ampera x 17 volti = 85 vata.
Snaga transformatora u primarnom krugu (snaga koja će se trošiti iz mreže), uzimajući u obzir učinkovitost transformatora, bit će:
P1 = P2 / η = 85 / 0,9 = 94 vata. Gdje:
— P1 — snaga u primarnom krugu;
— P2 — snaga u sekundarnom krugu;
-η = 0,9 - učinkovitost transformatora, učinkovitost.
Uzmimo P1 = 100 vata.
Izračunajmo čeličnu jezgru magnetskog kruga u obliku slova Š, odaslana snaga ovisi o površini poprečnog presjeka.
S = 1,2√P gdje je:
— S površina poprečnog presjeka jezgre u cm2;
— P = 100 W snaga primarnog kruga transformatora.
S = 1,2√ P = 1,2 x √100 = 1,2 x 10 = 12 cm2
Odsjek središnje šipke, na kojem će se nalaziti okvir s namotom S = 12 cm.sq.
Odredimo broj zavoja po 1 jednom voltu u primarnom i sekundarnom namotu, prema formuli:
n = 50 / S = 50 / 12 = 4,17 okretaja.
Uzmimo n = 4,2 zavoja po 1 voltu.
Tada će broj zavoja u primarnom namotu biti:
n1 = U1 · n = 220 volti · 4,2 = 924 zavoja.
Broj zavoja u sekundarnom namotu:
n2 = U2 · n = 17 volti · 4,2 = 71,4 zavoja.
Napravimo 72 puta.
Odredimo struju u primarnom namotu:
I1 = P1 / U1 = 100 vata / 220 volti = 0,45 ampera.
Struja u sekundarnom namotu:
I2 = P2 / U2 = 85 / 17 = 5 ampera.
Promjer žice određuje se formulom:
d = 0,8 √I.
Promjer žice u primarnom namotu:
d1=0,8 √I1 = 0,8 √ 0,45 = 0,8 · 0,67 = 0,54 mm.
Promjer žice u sekundarnom namotu:
d2 = 0,8√ I2 = 0,8 5 = 0,8 2,25 = 1,8 mm.
Sekundarni namot je namotan s slavinama.
Prvo podizanje se vrši iz 52 zavoja, zatim od 56 zavoja, od 61, od 66 i zadnja 72 zavoja.
Zaključak se izvodi u petlji bez rezanja žica. zatim se izolacija odlijepi s petlje i na nju se zalemi izlazna žica.
Struja punjenja ispravljača podešava se u koracima prebacivanjem odvojaka iz sekundarnog namota. Odabran je prekidač sa snažnim kontaktima.
Ako nema takvog prekidača, možete koristiti dva prekidača s tri položaja dizajnirana za struju do 10 ampera (prodaju se u auto trgovini).
Njihovim prebacivanjem možete sekvencijalno poslati napon od 12 - 17 volti na izlaz ispravljača.
Položaj preklopnih prekidača za izlazne napone 12 - 13 - 14,5 - 16 - 17 volti.
Diode moraju biti predviđene, s marginom, za struju od 10 ampera i svaka mora biti postavljena na poseban radijator, a svi radijatori su izolirani jedan od drugog. 
Radijator može biti jedan, a diode se na njega postavljaju kroz izolirane brtve.
Površina radijatora za jednu diodu je oko 20 cm2, ako postoji jedan radijator, tada je njegova površina 80 - 100 cm2.
Struja punjenja ispravljača može se kontrolirati ugrađenim ampermetrom za struju do 5-8 ampera.
Ovaj transformator možete koristiti kao transformator za smanjenje snage za napajanje 12-voltne svjetiljke za slučaj nužde iz slavine s 52 zavoja. (vidi dijagram).
Ako trebate napajati žarulju na 24 ili 36 volti, tada se izrađuje dodatni namot na temelju za svaki 1 volt 4,2 zavoja.
Ovaj dodatni namot spojen je serijski s glavnim (vidi gornji dijagram). Potrebno je samo fazirati glavni i dodatni namot (početak - kraj) tako da se ukupni napon zbroji. Između točaka: (0 - 1) - 12 volti; (0 -2) - 24 volta; između (0 - 3) - 36 volti.
Na primjer. Za ukupni napon od 24 volta potrebno je dodati 28 zavoja u glavni namot, a za ukupni napon od 36 volti još 48 zavoja žice promjera 1,0 milimetar.
Mogući izgled kućišta ispravljača za punjenje akumulatora prikazan je na slici.
U kućanstvu će možda biti potrebno opremiti rasvjetu u vlažnim prostorima: podrumu ili podrumu itd. Ove prostorije imaju povećan rizik od strujnog udara.
U tim slučajevima trebate koristiti električnu opremu namijenjenu za smanjeni napon napajanja, ne više od 42 volta.
Možete upotrijebiti svjetiljku na baterije ili upotrijebiti transformator s nižim stupnjem od 220 volti do 36 volti.
Izračunat ćemo i izraditi jednofazni energetski transformator 220/36 volti, izlaznog napona 36 volti napajan iz mreže izmjenične struje 220 volti.
Za osvjetljavanje takvih područja Električna žarulja će biti sasvim u redu na 36 volti i snage 25 - 60 vata. Takve žarulje s postoljem za običnu električnu utičnicu prodaju se u trgovinama elektromaterije.
Ako pronađete žarulju druge snage, primjerice 40 vata, nema razloga za brigu - poslužit će. Samo što će transformator biti napravljen s rezervom snage.
Snaga u sekundarnom krugu: P_2 = U_2 I_2 = 60 vata
Gdje:
P_2 - snaga na izlazu transformatora, postavili smo 60 vata;
U _2 - napon na izlazu transformatora, postavili smo 36 volti;
ja _2 - struja u sekundarnom krugu, u opterećenju.
Učinkovitost transformatora snage do 100 vata obično nije veća od η = 0,8.
Učinkovitost određuje koliki dio energije potrošene iz mreže odlazi na opterećenje. Ostatak ide na zagrijavanje žica i jezgre. Ova moć je nepovratno izgubljena.
Odredimo snagu koju transformator troši iz mreže, uzimajući u obzir gubitke:
P_1 = P_2 / η = 60 / 0,8 = 75 vata.
Snaga se prenosi s primarnog namota na sekundarni namot kroz magnetski tok u magnetskoj jezgri. 
Prema tome, od vrijednosti P_1, vlast troši se iz mreže od 220 volti, ovisi o površini poprečnog presjeka magnetske jezgre S.
Magnetska jezgra je jezgra u obliku slova W ili O izrađena od limova transformatorskog čelika. Primarni i sekundarni namoti žice bit će smješteni na jezgri.
Površina poprečnog presjeka magnetskog kruga izračunava se formulom:
S = 1,2 · √P_1.
Gdje:
S je površina u kvadratnim centimetrima,
P_1 je snaga primarne mreže u vatima.
S = 1,2 · √75 = 1,2 · 8,66 = 10,4 cm².
Vrijednost S određuje broj zavoja w po voltu formulom:
w = 50/S
U našem slučaju, površina poprečnog presjeka jezgre je S = 10,4 cm2.
w = 50/10,4 = 4,8 zavoja po 1 voltu.
Izračunajmo broj zavoja u primarnom i sekundarnom namotu.
Broj zavoja u primarnom namotu na 220 volti:
W1 = U_1 · w = 220 · 4,8 = 1056 zavoja.
Broj zavoja u sekundarnom namotu na 36 volti:
W2 = U_2 w = 36 4,8 = 172,8 okretaja,
zaokružite na 173 kruga.
U režimu opterećenja može doći do primjetnog gubitka dijela napona na aktivnom otporu žice sekundarnog namota. Stoga se za njih preporuča uzeti broj zavoja 5-10% više od izračunatog. Uzmimo W2 = 180 okretaja.
Veličina struje u primarnom namotu transformatora:
I_1 = P_1/U_1 = 75/220 = 0,34 ampera.
Struja u sekundarnom namotu transformatora:
I_2 = P_2/U_2 = 60/36 = 1,67 ampera.
Promjeri žica primarnog i sekundarnog namota određuju se vrijednostima struja u njima na temelju dopuštene gustoće struje, broja ampera po 1 kvadratnom milimetru površine vodiča. Za transformatore, gustoća struje, za bakrenu žicu, 2 A/mm² je prihvaćeno.
Pri ovoj gustoći struje promjer žice bez izolacije u milimetrima određen je formulom: d = 0,8√I.
Za primarni namot, promjer žice će biti:
d_1 = 0,8 · √1_1 = 0,8 · √0,34 = 0,8 · 0,58 = 0,46 mm. Uzmimo 0,5 mm.
Promjer žice za sekundarni namot:
d_2 = 0,8 · √1_2 = 0,8 · √1,67 = 0,8 · 1,3 = 1,04 mm. Uzmimo 1,1 mm.
UKOLIKO NEMA ŽICE POTREBNOG PROMJERA, onda možete uzeti nekoliko tanjih žica spojenih paralelno. Njihova ukupna površina poprečnog presjeka ne smije biti manja od one koja odgovara izračunatoj jednoj žici.
Površina poprečnog presjeka žice određena je formulom:
s = 0,8 d².
gdje je: d - promjer žice.
Na primjer: nismo mogli pronaći žicu za sekundarni namot promjera 1,1 mm.
Površina poprečnog presjeka žice je 1,1 mm u promjeru. jednako je:
s = 0,8 d² = 0,8 1,1² = 0,8 1,21 = 0,97 mm².
Zaokružimo na 1,0 mm².
Izodaberemo promjere dviju žica, zbroj njihovih površina poprečnog presjeka je 1,0 mm².
Na primjer, to su dvije žice promjera 0,8 mm. i površine od 0,5 mm².
Ili dvije žice:
- prvi promjera 1,0 mm. i površina poprečnog presjeka 0,79 mm²,
- drugi promjer je 0,5 mm. i površinom poprečnog presjeka od 0,196 mm².
što u zbroju iznosi: 0,79 + 0,196 = 0,986 mm².
Zavojnica je namotana s dvije žice istovremeno, pri čemu se strogo održava jednak broj zavoja obiju žica. Počeci ovih žica međusobno su povezani. Krajevi ovih žica također su spojeni.
Ispada kao jedna žica s ukupnim presjekom dviju žica.
Pogledajte članke:Transformatori se koriste u napajanjima različite opreme za pretvorbu izmjeničnog napona. Napajanja sastavljena pomoću transformatorskog kruga postupno smanjuju svoju prevalenciju zbog činjenice da moderni sklopovi omogućuju smanjenje napona bez najglomaznijeg i najtežeg elementa elektroenergetskog sustava. Transformatori za napajanje su relevantni u slučajevima kada dimenzije i težina nisu kritični, ali su sigurnosni zahtjevi visoki. Namoti (osim autotransformatora) osiguravaju galvansko odvajanje i izolaciju primarnog (ili mrežnog) i sekundarnog (izlaznog) kruga napona.
Rad uređaja temelji se na dobro poznatom fenomenu elektromagnetske indukcije. Izmjenična struja koja prolazi kroz žicu primarnog namota inducira izmjenični magnetski tok u čeličnoj jezgri, a to zauzvrat uzrokuje pojavu indukcijskog napona u žici sekundarnih namota.
Usavršavanje transformatora od njegovog izuma svodi se na izbor materijala i dizajna jezgre (magnetske jezgre).
Metal za magnetsku jezgru mora imati određena tehnička svojstva, stoga su razvijene posebne legure na bazi željeza i posebna proizvodna tehnologija.
Za proizvodnju transformatora najčešće se koriste sljedeće vrste magnetskih jezgri:
Niskofrekventni energetski transformator, i silazni i pojačani, ima jezgru izrađenu od pojedinačnih željeznih ploča transformatora. Ovaj dizajn je odabran kako bi se smanjili gubici zbog stvaranja vrtložnih struja u jezgri, koje je zagrijavaju i smanjuju učinkovitost transformatora.
Oklopne jezgre najčešće se izrađuju od ploča u obliku slova W. Magnetske jezgre šipki mogu biti izrađene od ploča u obliku slova U, L ili ravnih ploča.
Prstenaste magnetske jezgre izrađene su od tanke trake transformatorskog čelika, namotane na trn i pričvršćene ljepilom.
Jezgre oklopa i šipki također se mogu izraditi od trake, a ova tehnologija se najčešće nalazi u uređajima male snage.
Ispod je metoda za proračun transformatora, koja pokazuje:
Izračun mrežnog transformatora počinje određivanjem njegove ukupne snage. Stoga, prije izračuna transformatora, morate odrediti potrošnju energije svih, bez iznimke, sekundarnih namota. Presjek jezgre odabire se prema snazi. Opet, učinkovitost također na određeni način ovisi o snazi. Što je veća ukupna snaga, veća je učinkovitost. U izračunima je uobičajeno usredotočiti se na sljedeće vrijednosti:
Broj zavoja glavnog i sekundarnog namota izračunava se nakon odabira magnetske jezgre. Promjer ili presjek žica u svakom namotu određuje se na temelju struja koje kroz njih teku.
Minimalni presjek jezgre u cm2 određuje se iz ukupne snage. Ukupna snaga transformatora je ukupna ukupna snaga svih sekundarnih namota, uzimajući u obzir učinkovitost.
Dakle, može se odrediti snaga transformatora, ovo je ukupna ukupna snaga svih sekundarnih namota:
Množenjem dobivene vrijednosti s učinkovitošću dovršavamo izračun ukupne snage.
Površina šipke jezgre određena je nakon što je ukupna snaga transformatora izračunata iz sljedećeg izraza:
Poznavajući površinu poprečnog presjeka središnje jezgre magnetske jezgre, možete odabrati željenu među gotovim opcijama.
Važno! Jezgra na kojoj će se nalaziti namoti treba, ako je moguće, imati poprečni presjek što je moguće bliže kvadratu. Površina poprečnog presjeka trebala bi biti jednaka ili malo veća od izračunate vrijednosti.
Kvaliteta rada i obradivost sklopa također ovisi o obliku magnetske jezgre. Najbolju kvalitetu postižu izvedbe izrađene na prstenastoj magnetskoj jezgri (toroidnoj). Odlikuje ih maksimalna učinkovitost za određenu snagu, najmanja struja praznog hoda i minimalna težina. Glavna poteškoća leži u izradi namota, koji se kod kuće moraju namotavati isključivo ručno pomoću šatla.
Najlakši način za izradu transformatora je na razdvojenim magnetskim jezgrama tipa ShL (W-oblika) ili PL (U-oblika). Kao primjer možemo navesti snažan transformator za napajanje starog televizora u boji.
Stari ili moderni jeftini transformatori izrađuju se pomoću zasebnih ploča u obliku slova W ili U. Mogućnost izrade njihovih namota ista je kao kod namotaja podijeljene trake, ali poteškoća leži u sastavljanju magnetske jezgre. Takvi će uređaji gotovo uvijek imati povećanu struju praznog hoda, osobito ako je korišteno željezo niske kvalitete.
Proračun transformatora počinje određivanjem potrebnog broja zavoja namota po 1 V napona. Pronađena vrijednost bit će ista za sve namote. Za vlastite potrebe možete koristiti pojednostavljenu metodu izračuna. Možete izračunati koliko je zavoja potrebno po 1 V zamjenom površine poprečnog presjeka šipke magnetske jezgre u cm2 u formulu:
gdje je k koeficijent koji ovisi o obliku magnetske jezgre i njezinom materijalu.
U praksi se s dovoljnom točnošću prihvaćaju sljedeće vrijednosti koeficijenata:
Velike vrijednosti povezane su s nemogućnošću gustog punjenja jezgre pojedinačnim metalnim pločama. Kao što možete vidjeti, toroidni transformator će imati najmanji broj zavoja, stoga je dobit u težini proizvoda.
Znajući koliko je zavoja potrebno za 1 V, lako možete saznati broj zavoja svakog namota:
gdje je U vrijednost napona praznog hoda na namotu.
Za transformatore male snage (do 50 W), rezultirajući broj zavoja primarnog namota mora se povećati za 5%. Time se kompenzira pad napona koji nastaje na namotu pod opterećenjem (u silaznim transformatorima primarni namot uvijek ima veći broj zavoja od sekundarnih).
Promjer žice izračunava se uzimajući u obzir minimalno zagrijavanje zbog protoka struje. Približna vrijednost je gustoća struje u namotima od 3-7 A za svaki mm2 žice. U praksi, izračunavanje promjera žica za namatanje može se pojednostaviti pomoću jednostavnih formula, što u većini slučajeva daje prihvatljive vrijednosti:
Za izračunavanje promjera žica sekundarnih namota koristi se manja vrijednost, budući da su u silaznom transformatoru smješteni bliže površini i imaju bolje hlađenje.
Znajući izračunatu vrijednost promjera žica za namotavanje, trebate odabrati one koji su dostupni, čiji je promjer najbliži izračunatom, ali ne manje.
Nakon određivanja broja zavoja u svim namotima, ne bi bilo suvišno dopuniti izračun namota transformatora provjerom hoće li se namoti uklopiti u prozor magnetskog kruga. Da biste to učinili, izračunajte faktor popunjenosti prozora:
Za toroidalne jezgre s unutarnjim promjerom D, formula je:
Za magnetske jezgre u obliku slova W i U, koeficijent ne smije biti veći od 0,3. Ako je ova vrijednost veća, tada neće biti moguće postaviti namot.
Izlaz iz situacije bio bi odabrati jezgru s velikim poprečnim presjekom, ali to je samo ako to dopuštaju dimenzije strukture. U krajnjem slučaju, možete smanjiti broj zavoja u svim namotima istovremeno, ali ne više od 5%. Struja praznog hoda će se malo povećati, a povećano zagrijavanje namota ne može se izbjeći, ali u većini slučajeva to nije kritično. Također možete malo smanjiti presjek žica, čime se povećava gustoća struje u namotima.
Važno! Ne možete se zanositi povećanjem gustoće struje, jer će to uzrokovati snažno povećanje zagrijavanja i, kao rezultat, kvar izolacije i izgaranje namota.
Namatanje žice za namotavanje transformatora izvodi se na okviru od debelog kartona ili tekstolita, s izuzetkom toroidalnih jezgri, u kojima se namotavanje izvodi izravno na magnetsku jezgru, koja mora biti pažljivo izolirana prije namotavanja. Možete koristiti gotovu plastičnu, koja se prodaje zajedno s magnetskom jezgrom.
Između pojedinačnih namota mora se postaviti izolacija između namota. Najvažnije je dobro izolirati sekundarni namot od primara. Kao izolacija može se koristiti transformatorski papir, lakirana tkanina i fluoroplastična traka. PTFE traku treba koristiti s oprezom. Unatoč najvišim električnim izolacijskim svojstvima, tanka traka od fluoroplastike pod utjecajem napetosti ili pritiska (osobito između primarnog i sekundarnog namota) može "procuriti" i otkriti pojedinačne zavoje namota. Traka za brtvljenje vodovodnih proizvoda posebno pati od toga.
U nekim kritičnim slučajevima, tijekom procesa namotavanja, možete impregnirati primarni namot (ako je transformator silazni transformator) izolacijskim lakom. Impregniranje gotovog uređaja kod kuće neće imati gotovo nikakav učinak, jer lak neće prodrijeti u dubinu namota. U te svrhe proizvodni pogoni imaju opremu za vakuumsku impregnaciju.
Stezaljke za namotavanje izrađene su od komada savitljive izolirane žice za žice promjera manjeg od 0,5 mm. Deblja žica može izlaziti izravno. Mjesta lemljenja savitljivih i namotanih žica moraju biti dodatno položena s nekoliko slojeva izolacije.
Bilješka! Prilikom lemljenja vodova nemojte ostavljati oštre krajeve žica ili smrznuti lem na mjestu lemljenja. Takva mjesta potrebno je pažljivo obrezati bočnim rezačima.
Prilikom sastavljanja morate uzeti u obzir sljedeće nijanse:
Bilješka! Kvaliteta montaže bit će bolja ako se krajevi trakaste jezgre prije montaže lakiraju. Također, gotova sastavljena jezgra može se lakirati prije konačnog stezanja.
U tom slučaju možete postići značajno smanjenje stranog zvuka.
Provjera gotovog transformatora sastoji se od mjerenja struje praznog hoda i napona namota pod nazivnim opterećenjem i za zagrijavanje pri najvećem opterećenju. Sva mjerenja izračunatog i sastavljenog transformatora treba provesti tek nakon potpune montaže, jer s labavom jezgrom struja praznog hoda može biti nekoliko puta veća od uobičajene.
Struja praznog hoda jako varira u različitim vrstama transformatora i kreće se od 10 mA za toroidalne transformatore, do 200 mA za one s jezgrom u obliku slova W izrađenom od nekvalitetnog transformatorskog željeza.
Daje se izračun transformatora koji se, ako imate vještine, može napraviti za nekoliko desetaka minuta. Za one koji sumnjaju u svoje sposobnosti ili se boje pogriješiti, izračun energetskog transformatora može se izvršiti pomoću kalkulatora za izračun koji može raditi u off-line i on-line načinu rada. Prema ovoj tehnici, moguće je premotati izgorjeli transformator. Za neispravan transformator, proračun se također temelji na postojećoj jezgri i vrijednosti napona sekundarnih namota.
