Die einfachste Berechnung von Leistungstransformatoren und Spartransformatoren
Manchmal müssen Sie Ihren eigenen Leistungstransformator für den Gleichrichter herstellen. In diesem Fall erfolgt die einfachste Berechnung von Leistungstransformatoren mit einer Leistung von bis zu 100-200 W wie folgt.
Wenn wir die Spannung und den höchsten Strom kennen, den die Sekundärwicklung liefern muss (U2 und I2), ermitteln wir die Leistung des Sekundärkreises: Bei mehreren Sekundärwicklungen errechnet sich die Leistung durch Addition der Leistungen der einzelnen Wicklungen.
Wenn wir außerdem den Wirkungsgrad eines Kleinleistungstransformators von etwa 80 % annehmen, bestimmen wir die Primärleistung:
Die Energieübertragung von der Primärseite zur Sekundärseite erfolgt durch den magnetischen Fluss im Kern. Daher hängt der Leistungswert P1 von der Querschnittsfläche des Kerns S ab, die mit zunehmender Leistung zunimmt. Für einen Kern aus normalem Transformatorenstahl lässt sich S nach folgender Formel berechnen:
wobei s in Quadratzentimetern und P1 in Watt angegeben ist.
Der Wert von S bestimmt die Anzahl der Windungen w' pro Volt. Bei Verwendung von Transformatorstahl
Wenn Sie einen Kern aus minderwertigem Stahl herstellen müssen, beispielsweise aus Zinn, Dacheisen, Stahl oder Eisendraht (diese müssen vorgewärmt werden, damit sie weich werden), müssen S und w' um 20–30 % erhöht werden.
Jetzt können Sie die Anzahl der Windungen der Spulen berechnen
usw.
Im Lastbetrieb kann es zu einem merklichen Spannungsverlust im Widerstand der Sekundärwicklungen kommen. Daher wird empfohlen, die Anzahl der Umdrehungen um 5-10 % über der Berechnung zu erhöhen.
Primärstrom
Die Durchmesser der Wickeldrähte richten sich nach den Werten der Ströme und richten sich nach der zulässigen Stromdichte, die bei Transformatoren durchschnittlich 2 A/mm2 annimmt. Bei einer solchen Stromdichte wird aus der Tabelle der Durchmesser des Drahtes ohne Isolierung jeder Wicklung in Millimetern ermittelt. 1 oder berechnet nach der Formel:
Wenn kein Draht mit dem erforderlichen Durchmesser vorhanden ist, können mehrere parallel geschaltete dünnere Drähte verwendet werden. Ihr Gesamtquerschnitt muss mindestens dem des berechneten Einzelleiters entsprechen. Die Querschnittsfläche des Drahtes wird gemäß der Tabelle bestimmt. 1 oder berechnet nach der Formel:
Bei Niederspannungswicklungen mit wenigen Windungen aus dickem Draht, die über anderen Wicklungen liegen, kann die Stromdichte auf 2,5 oder sogar 3 A/mm2 erhöht werden, da diese Wicklungen eine bessere Kühlung haben. Dann müsste in der Formel für den Drahtdurchmesser der konstante Faktor statt 0,8 0,7 bzw. 0,65 betragen.
Überprüfen Sie abschließend die Platzierung der Spulen im Hauptfenster.Die Gesamtquerschnittsfläche der Windungen jeder Wicklung beträgt (durch Multiplikation der Windungszahl w mit der Querschnittsfläche des Drahtes gleich 0,8d2 from, wobei dfrom der Durchmesser des Drahtes ist). Isolierung. Dies kann aus Tabelle 1 ermittelt werden, in der auch die Masse des Leiters angegeben ist. Die Querschnittsflächen aller Wicklungen werden addiert. Um die Lockerheit der Wicklung annähernd zu berücksichtigen, ist die Wirkung des Rahmens auf die Isolierung zurückzuführen Bei Dichtungen zwischen den Wicklungen und ihren Lagen ist es notwendig, die gefundene Fläche um das 2- bis 3-fache zu vergrößern. Die Fläche des Kernfensters sollte nicht kleiner sein als der aus der Berechnung ermittelte Wert.
Tabelle 1
Als Beispiel berechnen wir einen Leistungstransformator für einen Gleichrichter, der ein Vakuumröhrengerät speist. Der Transformator soll eine Hochspannungswicklung haben, die für eine Spannung von 600 V und einen Strom von 50 mA ausgelegt ist, sowie eine Wicklung für Heizlampen mit U = 6,3 V und I = 3 A. Netzspannung 220 V.
Bestimmen Sie die Gesamtleistung der Sekundärwicklungen:
Primärenergie
Finden Sie die Querschnittsfläche des Stahlkerns des Transformators:
Anzahl der Windungen pro Volt
Primärstrom
Die Anzahl der Windungen und der Durchmesser der Drähte der Spulen sind gleich:
• für Primärwicklung
• um die Wicklung zu erhöhen
• zum Wickeln von Glühlampen
Gehen Sie davon aus, dass das Kernfenster eine Querschnittsfläche von 5×3 = 15 cm2 oder 1500 mm2 hat und die Durchmesser der ausgewählten isolierten Leiter wie folgt sind: d1iz = 0,44 mm; d2iz = 0,2 mm; d3out = 1,2 mm.
Lassen Sie uns die Platzierung der Spulen im Hauptfenster überprüfen. Wir ermitteln die Querschnittsfläche der Wicklungen:
• für Primärwicklung
• um die Wicklung zu erhöhen
• zum Wickeln von Glühlampen
Die Gesamtquerschnittsfläche der Wicklungen beträgt ca. 430 mm2.
Wie Sie sehen, ist es mehr als das Dreifache der Fensterfläche und daher passen die Spulen hinein.
Die Berechnung des Spartransformators weist einige Besonderheiten auf. Sein Kern sollte nicht zur gesamten Sekundärleistung P2 gezählt werden, sondern nur zu dem Teil davon, der durch den magnetischen Fluss übertragen wird und als Transformationsleistung RT bezeichnet werden kann.
Diese Leistung wird durch die Formeln bestimmt:
– für einen Aufwärts-Spartransformator
— für den Abwärtsspartransformator und
Wenn der Spartransformator Anzapfungen hat und bei unterschiedlichen Werten von n arbeitet, muss bei der Berechnung der Wert von n verwendet werden, der am weitesten von Eins abweicht, da in diesem Fall der Wert von Pt der größte ist und es ist ein notwendiger Kern, um diese Kraft übertragen zu können.
Dann wird die berechnete Leistung P ermittelt, die als 1,15 • RT angenommen werden kann. Der Faktor 1,15 berücksichtigt dabei den Wirkungsgrad des Spartransformators, der in der Regel etwas höher ist als der des Transformators. e
Darüber hinaus werden die Formeln zur Berechnung der Querschnittsfläche des Kerns (im Verhältnis zur Leistung P), der Windungszahl pro Volt und der oben genannten Drahtdurchmesser für den Transformator angewendet. Es ist zu beachten, dass in dem Teil der Wicklung, der dem Primär- und Sekundärkreis gemeinsam ist, der Strom I1 – I2 beträgt, wenn der Spartransformator ansteigt, und I2 – I1, wenn er abnimmt.