Исходные данные для расчета

Лабораторное занятие №4

Тема: Изучение конструкции трансформатора

Цель работы: Ознакомиться с конструкцией различных типов трансформаторов применяемых для питания устройств ЖАТ. Произвести расчет трансформатора , по индивидуальному заданию.

Ход работы :

1. Ознакомиться с теоретическим материалом по конструкции различных типов трансформаторов применяемых для питания устройств ЖАТ.

2. Ознакомиться с примерным расчетом трансформатора.

3. Выбрать характеристики трансформатора согласно индивидуального задания для расчета.

4. Произвести расчет трансформатора.

5. Записать данные расчета в итоговую таблицу

Итоговая таблица расчета.

Обмотка	Количество витков,W	Диаметр провода по меди, d,мм	Диаметр провода по изоляции, мм.
I (Первичная)
II (Вторичная)

6. Зарисовать обмотки трансформатора согласно расчета.

7. Сделать вывод по проделанной работе.

Исходные данные для расчета.

	Напряжение сети	U1	I1	U2	I2	U3	I3	Тип пластин. Железо толщиной 0.35мм	К
					0,3		0,02	С
			1,5		0,6		0,059	П
			1,2		0,3		0,1	Г
			1,3		0,6		0,1	Ш без отверстий
			1,5		0,3		0,025	Ш с отверстием 0,35мм
			1,3		0,6		0,06	С
					0,3		0,08	П
			1,5		0,6		0,1	Г
			1,6		0,3		0,05	Ш без отверстий
					0,6		0,02	Ш с отверстием 0,35мм
					0,3		0,059	С
			1,4		0,6		0,1	О
			1,2		0,3		0,1	Г
					0,6		0,025	Ш без отверстий
			1,6		0,3		0,06	Ш с отверстием 0,35мм
			1,2		0,6		0,08	С
					0,3		0,1	П
			1,2		0,6		0,05	Г
					0,3		0,02	Ш без отверстий
			1,3		0,6		0,059	Ш с отверстием 0,35мм
					0,3		0,1	С
			1,3		0,6		0,1	П
			1,5		0,3		0,025	О
					0,6		0,06	Ш без отверстий
			1,2		0,3		0,08	Ш с отверстием 0,35мм
					0,6		0,1	С
			1,3		0,3		0,05	О
					0,6		0,02	Г
			1,5		0,3		0,059	Ш без отверстий
					0,6		0,1	Ш с отверстием 0,35мм

Для расчета трансформатора предлагается эмпирический метод.

Рис.1. Трансформатор. Общий вид и условное обозначение.

Для расчета сетевого трансформатора необходимо знать исходные данные, а именно напряжения и токи каждой обмотки. Первым шагом является определение суммарной мощности, которая вычисляется как сумма мощностей, потребляемой каждой обмоткой (мощность - это произведение тока на напряжение), поэтому:

,где U1I1, U2I2 и т.д. - произведения напряжений и токов вторичных обмоток (здесь ток - это максимальный ток нагрузки). Теперь определяем габаритную мощность, которая получается при делении на КПД:

КПД заранее знать нельзя, но ее можно определить по таблице 1:

Наиболее распространенные две формы сердечника:

Рис. 2. Формы сердечника трансформатора и расположение катушек на сердечнике

Зная габаритную мощность трансформатора, находим сечение рабочего керна его сердечника, на котором находится катушка:

S - получается в квадратных сантиметрах.

Теперь находим ширину рабочего керна сердечника по формуле:

По полученному значению а (см.) выбираем из имеющихся в наличии сердечников данное значение (можно больше), и находим толщину пакета с (см.):

Теперь определяем количество витков, приходящихся на 1 вольт напряжения:

Коэффициент К обычно лежит в пределах от 35 до 60. В первую очередь он зави-сит от свойств пластин стали сердечника. Для стали толщиной 0,35 мм, для сер-дечников С-образной формы, витых из тонкой стали, К=35. Для сердечников О-образной формы, собранный из П- или Г-образных пластин без отверстий по уг-лам, берем К=40. Если применяются пластины типа Ш без отверстий, то К=45, с отверстиями К=50. Для пластин Ш-образной формы с отверстиями, толщиной 0,35 мм, К=60. Т.е. значением К можно варьировать, но учитывать, что уменьшение К облегчает намотку, но ужесточает работу трансформатора. При применении плас-тин из высококачественной стали этот коэффициент можно немного уменьшить, а при низком качестве нужно увеличить.

Теперь можно найти количество витков первичной обмотки:

Для определения количества витков вторичной обмотки, необходимо вводить до-полнительный коэффициент m, учитывающий падение напряжения на ней:

Коэффициент m зависит от силы тока, протекающего по данной обмотке, табл.2:

Диаметр проводов вторичных обмоток можно найти:

где d-диаметр провода по меди, мм; I-сила тока в обмотке, А; p-коэффициент, учитывающий допустимый нагрев, зависящий от марки провода, табл. 3:

Выбор провода для обмоток

Силу тока в первичной обмотке можно определить так:

Пример расчета.

Нужно рассчитать трансформатор со следующими данными:

U1=6,3В, I1=1,5А; U2=12В, I2=0,3А; U3=120В, I3=0,059А. Находим суммарную мощность: Рсумм=6,3*1,5+12*0,3+120*0,059=20,13 Вт. С помощью табл.1 определяем габаритную мощ-ность: Рг=20,13/0,85=23,7 Вт. Находим сечение трансформатора:

Находим приближенное значение ширины рабочего керна:

Выбираем пластины трансформатора типа Ш-19, для которых а=1,9 см, и находим толщину пакета:

с=S/a=5,84/1,9=3,1 см.

Фактически полученное сечение рабочего керна сердечника:

S=ac=1,9*3,1=5,89 см2.

Определяем коэффициент К. Допустим, что используются пластины трансформа-торной стали типа Ш-19 без отверстий по углам. Тогда К=45.

Находим количество витков на 1 В:

n=K/S=45/5,89=7,64.

Определяем количество витков первичной обмотки при питании от сети напряжением 220 В:

WI=UI*n=220*7,64=1680 витков.

Находим из табл. 3 коэффициент m для каждой из вторичных обмоток:

при I1=1,5A, m1=1,04; при I2=0,3A, m2=1,02; при I3=0,059A, m3=1,00.

Определяем количество витков каждой из вторичных обмоток с округлением до ближайшего целого числа:

W1=m1U1n=1,04*6,3*7,64=50 витков; W2=m2U2n=1,02*12*7,64=94 витков;

W3=m3U3n=1,00*120*7,64=917 витков;

Находим силу тока в первичной обмотке:

I1=Pг/Uсети=23,7/220=0,108 А.

Находим диаметр провода первичной обмотки:

Находим диаметры проводов вторичных обмоток. Для этого составляем таблицу намоточных данных, где диаметры проводов по меди выбраны из ближайших больших стандартных значений, а диаметры проводов в изоляции взяты на 10% больше, чем диаметры проводов по меди, табл. 4.

Схема обмоток расчетного трансформатора .