Упрощенный расчет однофазных трансформаторов

Типовая мощность трансформатора определяется соотношением:

, (38)

где η_тр – КПД трансформатора, который определяется по номограмме на (рис. 1.9). Следует заметить, что при определении η трансформатора по номограмме типовая мощность трансформатора получится завышенной, что положительно скажется на его режиме работы (температурном режиме нагруженного трансформатора), но несколько увеличит вес, так как придется взять более мощный и тяжелый магнитопровод.

h

Рис. 1.9. Зависимость КПД от мощности вторичных обмоток

трансформатора

По табл. 1.3 выбирают типоразмер магнитопровода со значением S_Т не менее вычисленного по формуле.

Число витков каждой вторичной обмотки трансформатора определяют по формуле:

, (39)

где ΔU – относительное падение напряжения на обмотках; Е(1) – число вольт на один виток обмотки трансформатора с магнитопроводом выбранного типоразмера.

Параметры Ш-образных магнитопроводов

Таблица 1.3

Типоразмер магнитопровода	A, мм	H, мм	c, мм	h, мм	Sст, см2	Sт, В∙А	E(1),В	DU	Jср, А/мм2	G, кг
УШ22x22					4,4		0,12	0,25	2,7	0,64
УШ22x33	6,6		0,17	0,19	2,5	0,96
УШ22x44	8,8		0,22	0,15	2,3	1,3
УШ26x26					6,0		0,18	0,13	2,5	1,1
УШ26x39	9,0		0,25	0,1	2,3	1,7
УШ26x52	12,0		0,32	0,08	2,1	2,2
УШ30x30					8,0		0,22	0,09	2,2	1,6
УШ30x45	12,0		0,35	0,06	2,0	2,4
УШ30x60	16,0		0,45	0,04	1,8	3,2
УШ35x35				61.5	11,0		0,29	0,07	1,9	2,6
УШ35x52	17,0		0,43	0,05	1,7	3,8
УШ35x70	22,0		0,59	0,03	1,5	5,1
УШ40x40					14,0		0,36	0,05	1,6	3,8
УШ40x60	22,0		0,55	0,04	1,4	5,6
УШ40x80	29,0			0,03	1,2	7,5

Число витков первичной обмотки:

. (40)

Максимальное расчетное значение тока первичной обмотки:

. (41)

По допустимому значению средней плотности тока J_ср в обмотках трансформатора с магнитопроводом выбранного типоразмера и по вычисленным значениям I₁, I₂ определяют диаметры проводов обмоток d₁, d₂ по номограмме, представленной на рис. 1.10.

Рис. 1.10. Зависимость диаметра провода обмоток от тока I и средней

плотности тока J_cp

Диаметр проводов обмоток можно также определить расчетным путем:

, (42)

где J_ср – плотность тока в обмотках трансформатора.

Расчет коэффициента полезного действия

Коэффициентом полезного действия (КПД) источника питания η_ист называется отношение активной мощности, выделяющейся в нагрузке Р_н к мощности, поступающей из питающей сети Р_вх:

. (43)

Активная мощность, поступающая из сети, теряется в трансформаторе , в вентилях , в сглаживающем фильтре и в стабилизаторе .

Потери в трансформаторе определяются по формуле:

, (44)

где η_тр – КПД трансформатора;

S_т – габаритная мощность трансформатора.

Потери в вентилях:

, (45)

где I_VD – средний ток в вентиле;

U_пр – прямое падение напряжения на вентиле;

N – число последовательно включенных вентилей выпрямителя.

Потери в сглаживающем емкостном фильтре можно не учитывать.

Потери в стабилизаторе:

, (46)

где U_вх – напряжение на входе стабилизатора;

I_вх – входной ток стабилизатора;

U_d – напряжение в нагрузке.

Таким образом, КПД источника питания:

. (47)