Типовой расчёт сетевого однофазного трансформатора

Исходные данные для расчёта: U₁; U₂ − напряжения первичной и вторичной об­моток; Р₂ − мощность вторичной обмотки, т.е. мощность нагрузки; способ охлаждения – воздушный 1. Определение тока, текущего через вторичную обмотку трансформатора:

I₂ = P₂/U₂

2. 0пределение максимального тока нагрузки:

Iн = I₂/1,5

3. Определение типовой мощности трансформатора:

Рт = 1,25 · Р₂

Если трансформатор должен иметь несколько вторичных обмоток, то сначала подсчитывают их суммарную мощность, а затем Рт.

4. Определение значения тока первичной обмотки:

I₁ = Рт / U₁

5. Расчет необходимой площади сечения сердечника магнитопровода:

Q = 1,3 √ Рт

где Q - сечение сердечника магнитопровода, см².

6. Определение числа витков первичной обмотки:

w₁ = 50 · U₁ / Q

7. Определение числа витков вторичной обмотки:

w₂ = 50 · U₂ / Q

8.Определение диаметра проводов обмоток трансформатора:

d₁ = 0,02 · √ I₁; d₂ = 0,02 · √ I₂;

где d_1,2 – диаметр соответствующего провода, мм;

I_1,2 - ток через конкретную обмотку, мА.

Диаметр провода обмотки можно также определить по табл. 4.

Таблица 4

Iобм., мА	≤ 25	25... 60	60...	100..	160...	250... 400	400... 700	700... 1000
d, мм	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,4	0,5	0,6

9.Подбор Ш - образных трансформаторных пластин.

Сначала определяют площадь окна сердечника, необходимую для размещения в нем провода на каркасе:

Qо_расч. = 5 · Рт (мм²)

По табл.1 (Приложение 1) подбирают Qо_{реальное.}

Если Qо_{реальное.} ≥ Qо_расч. , то железо можно использовать для трансформатора.

Необходимо также проверить отношение ширины сердечника к толщине набора, т.е. «y₁/y» (см. рис.1). Оно должно быть в пределах 1...2.

Если соотношение величин не укладывается в пределы 1...2, то необходимо подобрать другое железо и откорректировать толщину набора.

Справочный материал(Приложение 1)

Таблица 1
Основные данные типовых Ш-образных магнитопроводов
из штампованных пластин
Тип*	Активная площадь сечения, см2	Площадь окна, см2	Размеры, мм*	Средняя длина магнитного пути, см	Средняя длина витка обмоток, см
b	h	L	H
ШЗх4	0,1	0,225		7,5		10,5	2,65	2,3
ШЗх6,3	0,16	2,8
Ш4х5	0,17	0,1					3,4
Ш4х8	0,27	3,7
Ш5х6,3	0,626		12,5		17,5	4,25	3,8
Ш5х10	0,42							4,5
Ш6х8	0,41	0,9					5,1	4,7
Ш6х12,5	0,64	5,6
Ш7х7	0,42	1,3	6,5				6,9	4,7
Ш7х10	0,6	5,3
Ш7х14	0,84	6,1
Ш8х10	0,68	1,6				6,8
Ш8х16	1,1	7,1
Ш9х9	0,69	2,025		22,5		31,5	7,7	6,3
Ш9х13	0,92	7,1
Ш 10х10	0,9	2,5					8,5	6,9
Ш10х12.5	1,1	7,4
Ш10х16	1,46	2,5					8,5	8,1
Ш10х20	1,8	8,9
УШ10х10	0,9	1,17	6,5				5,7	5,8
УШ10Х15	1,3	6,8
УШ10х20	1,8	7,8
Ш12х12	1,3	1,08				6,7	6,5
2,7					9,7	7,5
2,16					7,6	8,5
3,6			10,3
Ш12х16	1,7	2,7					9,7	8,3
2,16					7,6	8,3
3,6			10,3
Ш12х18	1,8	1,08					6,7	7,7
Ш12х20	2,2	2,7					9,7	9,1
Ш12х20	2,2	2,16					7,6
3,6			10,3
Ш12х24	2,6	1,08					6,7	8,9
Ш12х2б	2,7	2,7					9,7
Ш12х25	2,7	2,16					7,6
3,6			10,3
Ш12х32	3,5	2,7					9,7	11,4
Ш12х32	3,5	2,16					7,6	12,5
3,6				10,3
УШ12х12	1.3	1,76					6,7
УШ12х18	1.9	8,2
УШ12Х24	2.6	9,4
Ш14х14	1.8	1,47					7,8	7,6
2,25					7,9	8,2
Ш14х21	2,7	1,47					7,8
2,25					7,9	9,6
Ш14х28	3.6	1,47					7,8	10,4
2,25					7,9
Ш15х19	2.6	3,645	13.5				8,3
Ш5хЗО	4,1	13,3
Ш16х16	2.3	1,92					8,9	8,6
3,84			10,5
6,4				13,7
Ш16Х20	2,9	3,84					10,5
6,4			13,7
Ш6Х24	3,5	1,92					8,9	10,2
Ш16х25	3,6	3,84			10,5
6,4			13,7
Ш16Х32	4,6	1,92					8,9	11,8
3,84				10,5	14,3
6,4			13,7
Ш16х40	5,8	3,84				10,5	15,9
6,4				13,7
УШ16Х16	2,3	2,8						9,3
УШ16Х24	3,5	10,9
УШ16Х32	4,6							12,5
Ш18Х18	2,9	2,43						9,8
Ш18Х27	4,4	11,6
Ш18х36	5,8	13,4
Ш19х19	3,2	7,82					14,3
Ш19х28	4,9	12,8
Ш19х38	6,5	14,8
УШ19х19	3,2	4,02		33,5		57,5	10,6
УШ19х28	4,9	12,8
УШ19х38	6,5	14,8
Ш20х20	3,6						12,1	10,9
5,625	12,5				14,6	11,9
					13,2	13,8
			17,1
* Цифры, входящие в обозначение типа магнитопровода, указывают размеры, мм:
первая цифра—размер у, вторая—размер у1 (в соответствии с рис. 2).
** Размеры, указанные в колонках 4—7, приведены в соответствии с рис. 2. Витые Ш – образные магнитопроводы
ШЛ6х6.З	0,34	0,9					6,1	4,3
ШЛ6х8	0,41	4,7
ШЛ6 х 10	0,52	5,1
ШЛбх12,5	0,65	5,6
ШЛ8х8	0,55	1,6					6,8	5,7
ШЛ8х10	0,69
ШЛ8х12	0,86							6,6
ШЛ8х16	1,16							7,1
ШЛ10х10	0,9	2,5					8.5	6,9
ШЛ10х12,5	1,1							7,4
ШЛ10Х16	1,4							8,1
ШЛ10 х 20	1,8							8,9
ШЛ12х12.5	1,3	3,6					10,3	8,7
ШЛ12х16	1,74							9,4
ШЛ12х20	2,1							10,2
ШЛ12х25	2,7							11,2
ШЛ16х16	2,3	6,4					13.7	11,5
ШЛ16х20	2,9							12,3
ШЛ16х25	3,6							13,3
ШЛ 16х32	4,6							14,7

МАГНИТОПРОВОДЫ ТИПА ШЛМ(витые Ш-образные) (продолжение табл. 1)

Типоразмер магнитопровода	а, мм	b, мм	c, мм	h, мм	Qc, см2	Qoк. см2	Sc • Soк, см4	lср, см
ШЛМ8к6,5		6,5			0,52	0,65	0,338	4,9
ШЛМ8х8		0,64	0,416
ШЛМ8х10		0,8	0,52
ШЛМ8х12,5	12,5		0,65
ШЛМ8х16		1,28	0,832
ШЛМ10х8		0,8	0,864
ШЛМ10хЮ			1,08
ШЛМ10х12,5		12,5			1,25	1,08	1,35	6,4
ШЛМ10х1б					1,6		1,728
ШЛМ10х20							2,16
ШЛМ12х10					1,2		2,208
ШЛМ12х12,5		12,5			1,5		5,078
ШЛМ12х16					1,92	1,84	3,533	8,1
ШЛМ 12x20					2,4		4,416
ШЛМ12х25							5,52
ШЛМ16х12,5		12,5					4,68
ШЛМ1бх16					2,56		5,99
ШЛМ1бх20					3,2	2,34	7,488	9,5
ШЛМ1бх25							9,36
ШЛМ16х32					5,12		11,981
ШЛМ20х16					3,2		13,824
ШЛМ20х20							17.28
ШЛМ20х25						4,32	21,6	12,7
ШЛМ20х32					6,4		27,648
ШЛМ20х40							34,56
ШЛМ25х20							33,75
ШЛМ25х25					6,25		42,187
ШЛМ25х32	12,5					6,75		15,9
ШЛМ25х40							67,5
ШЛМ25х50					12,5		84,375
ШЛМ32х25							79,2
ШЛМ32х32					10,24		101,38
ШЛМ32х40					12,8	9,90	126,72	19,6
ШЛМ32х50							158,4
ШЛМ40х32					12,8		221,18
ШЛМ40х40							276,48
ШЛМ40х50						17,28	354,6	25,5
ШЛМ40х64					25,6		442,37

Магнитопроводы витые Ш-образные

Обозначение типоразмера магнитопровода	L, мм	H,мм	b, мм	h. мм	Sст, см2	lср. см	Jср. . А/мм2	Pт. Вт	E, В	ΔU	С. т
ШЛМ8Х8					0,64
X10					0.72	4,9	—		—	—
Х12.5					0.95		-
XI6					1.22
ШЛМ10Х10					0,85				-
X12.6					1.0	6.4	—	—	-—	—■
XI6					1.5		-
Х20					1.9
ШЛМ12 x12,5					1,26
XI6					1.76	8.1	—	—	—	—
Х20					2.0		-
Х2Б					2.7
ШЛМ16 x16					2.3				0.1	0.21
Х20					2.9	9.5			0.13	0,19
Х2Б					3.6				О 16	0 18
Х32					4.6		Б		0.19	0,16
ШЛМ20Х20					3.6		7.5		0.12	0.22
Х25					4.6	12.7		З5	0.16	0.20
Х32					6.1				0,20	0.18
Х40					7,6				0.25	0.15
ШЛМ25Х25					5.6		4,7		0,16	0.14
Х32					7.2	15.9	4.5		0 20	0.11
Х40					9.5		4.0		0.26	0,10
Х50					10.8		3.8		0.32	0.09
ШЛМ40Х40					14.4		2.2		0.37	0.06
Х50					18,0	25,5	2.1		0.42	0.05
Х64					23.0		2.0		0.49	0.04
ШЛ16X20					2,9				0.09	0,20
Х25					3.6	13.6			0.12	0.18
Х32					4.6				0.16	0.14
ШЛ20Х20					3,6		2.7		0.11	0.17
Х25					4.6	17.1	2.6		0.15	0.14
Х32					6.1		2.5		0.18	0.12
Х40					7.6		2.4		0.21	0.11
ШЛ25Х25					6.6		2.5		0.16	0.12
Х32		87.5		62.6	7.2	21.3	2,4		0.20	0.11
Х40					9.5		2.3		0.26	0,10
Х5О					10.8		2.2		0.31	0.09
Ш Л 32X32					9,3		2.3		0.26	0.11
Х40					11,6	27,3	2.2		0,33	0.10
Х5О					14.4		2.1		0.41	0.09
Х64					18.7				0.52	0.07
Ш Л40 Х 40					14,4		2.0		0,41	0.08
Х50					.18	34.2	1.9		0.51	0.07
Хб4							1.8		0,66	0.06
Х80							1.7		0.83	0.05

Приложение 2

Таблица 1

Характеристика изоляции некоторых медных обмоточных проводов

Марка провода	Характеристика изоляции	Диаметр медной жилы мм
ПЭВ-1	Высокопрочная эмаль в один слой;	0,02—2.44
ПЭЛ	Лакостойкая эмаль	0,03--.2.44
ПЭЛШО	- " - и один слой обмотки из натурального шелка	0.05—1.56

Таблица 2

ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ МЕДНЫХ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ МАЛЫХ ДИАМЕТРОВ
Диаметр медной жилы, мм	Сечение меди, мм2	Сопротивление 1 м провода при 20 °С, Ом	Допустимая нагрузка при плотности тока 2 А/мм2, А	ПЭЛ	ПЭВ-1	ПЭЛШО
Диаметр, мм	Вес 100 м, г	Диаметр, мм	Вес 100 м, г	Диаметр, мм	Вес 100 м, г
0,02	3E-04	-	-	-	-	0,035	0,3	-	-
0,025	5E-04	-	-	-	-	0,035	0,5	-	-
0,03	7E-04	24,70	0,0014	0,045	0,8	0,045	0,8	-	-
0,04	0,001	13,92	0,0026	0,055	1,3	0,055	1,3	-	-
0,05	0,002	9,29	0,004	0,065	1,9	0,07	1,9	0,12	3,3
0,06	0,003	6,44	0,0057	0,075	2,7	0,085	2,8	0,13	4,2
0,07	0,004	4,73	0,0077	0,085	3,6	0,095	3,8	0,14	5,3
0,08	0,005	3,63	0,0101	0,095	4,7	0,105	4,9	0,15	6,5
0,09	0,006	2,86	0,0127	0,105	5,9	0,115	6,2	0,16	7,9
0,1	0,008	2,23	0,0157	0,12	7,3	0,125	7,5	0,18	9,3
0,11	0,01	1,85	0,019	0,13	8,8	0,135	9,1	0,19
0,12	0,011	1,55	0,0226	0,14	10,4	0,145	10,7	0,2	12,7
0,13	0,0133	1,32	0,0266	0,15	12,2	0,155	12,4	0,21	14,7
0,14	0,015	1,14	0,0308	0,16	14,1	0,165	14,4	0,22	16,7
0,15	0,018	0,99	0,0354	0,17	16,2	0,18	16,6	0,23	18,9
0,16	0,0201	0,873	0,0402	0,18	18,4	0,19	18,8	0,24	21,2
0,17	0,023	0,773	0,0454	0,19	20,8	0,2	21,2	0,25	23,7
0,18	0,026	0,688	0,051	0,2	23,3	0,21	23,6	0,26	26,3
0,19	0,028	0,618	0,0568	0,21	25,9	0,22	26,3	0,27
0,2	0,031	0,558	0,0628	0,225	28,7	0,23		0,29	32,2
0,21	0,035	0,507	0,0692	0,235	31,6	0,24		0,3	35,2
0,23	0,042	0,423	0,0832	0,255	37,8	0,27	38,3	0,32	41,7
0,25	0,049	0,357	0,0982	0,275	44,6	0,29	45,2	0,34	48,8
0,27	0,057	0,306	0,115	0,31	52,2	0,31	52,6	0,37	56,9
0,29	0,066	0,266	0,132	0,33	60,1	0,33	60,5	0,39	65,1
0,31	0,076	0,233	0,151	0,35	68,9	0,35		0,42	74,2
0,33	0,086	0,205	0,171	0,37		0,37		0,44	83,6
0,35	0,096	0,182	0,192	0,39	87,6	0,39		0,46	93,5
0,38	0,113	0,155	0,226	0,42		0,42		0,49
0,41	0,132	0,133	0,264	0,45		0,45		0,52
0,44	0,152	0,115	0,304	0,49		0,48		0,55
0,47	0,174	0,101	0,346	0,52		0,51		0,58
0,49	0,189	0,093	0,378	0,54		0,53		0,6
0,51	0,204	0,0859	0,408	0,56		0,56		0,63
0,53	0,221	0,0795	0,441	0,58		0,58		0,65
0,55	0,238	0,0737	0,476	0,6		0,6		0,67
0,57	0,255	0,0687	0,51	0,62		0,62		-	-
0,59	0,273	0,0641	0,547	0,64		0,64		0,71
0,62	0,302	0,058	0,604	0,67		0,67		0,75
0,64	0,322	0,0545	0,644	0,69		0,69		0,76
0,67	0,353	0,0497	0,705	0,72		0,72		0,79
0,69	0,374	0,0469	0,748	0,74		0,74		0,81
0,72	0,407	0,043	0,814	0,78		0,77		0,85
0,74	0,43	0,0407	0,86	0,8		0,8		0,87
0,77	0,466	0,0376	0,93	0,83		0,83		0,9
0,8	0,503	0,0348	1,005	0,86		0,86		0,93

Выбор обмоточного провода. Обмотки трансформаторов питания, дросселей сглаживающих фильтров и НЧ трансформаторов наматывают проводами в эма­левой изоляции. Применения проводов в шелковой, капроновой и хлопчатобу­мажной изоляции избегают, поскольку они имеют значительные внешние диа­метры и поэтому габариты трансформаторов и дросселей получаются существенно большими.