Виконуємо розрахунок трансформатора

Конструкція типового трансформатора нескладна. Він складається з сталевого сердечника, двох котушок з дротяною обмоткою. Одна обмотка називається первинною, друга - вторинною. Поява змінної напруги (U1) і струму (I1) в першій котушці утворюють в її осерді магнітний потік. Він створює ЕРС безпосередньо у вторинній обмотці, яка не приєднується до ланцюга і має силу енергії, рівну нулю.

Якщо ланцюг підключена і відбувається споживання, то це призводить до пропорційного зростання сили струму в першій котушці. Така модель сполучення між обмотками пояснює процес перетворення і перерозподілу електричної енергії, який входить до уваги трансформаторів. Оскільки всі витки другої котушки з`єднані послідовно, виходить сумарний ефект всіх ЕРС, який з`являється на кінцях пристрою.

Трансформатори збираються так, що падіння електричної напруги у другій обмотці становить невелику частку (до 2 - 5%), що дозволяє прийняти допущення про рівність на її кінцях показників U2 і ЕРС. Число U2 буде більше / менше настільки, наскільки велика різниця між кількістю витків обох котушок - n2 і n1.

Залежність між кількістю дротових шарів називається коефіцієнтом трансформації. Він визначається за формулою (і позначається буквою К), а саме: K = n1 / n2 = U1 / U2 = I2 / I1. Часто цей показник виглядає, як співвідношення двох чисел, наприклад 1:45, яке показує, що число витків однієї з котушок в 45 разів менше цього показника інший. Ця пропорція допомагає виконати розрахунок трансформатора струму.

Електротехнічні сердечники виробляють двох типів: Ш-подібний, броньовий, з розгалуженням магнітного потоку на дві частини, і П-подібний - без поділу. Для зменшення ймовірних втрат стрижень виготовляють не суцільним, а складають з окремих тонких шарів сталі, ізольованих один від одного папером. Найбільш часто зустрічається циліндричний тип: на каркас накладається первинна обмотка, далі монтуються кулі паперу, а поверх цього всього намотується вторинний шар дроту.

Розрахунок трансформатора може викликати деякі складності, але конструктору-любителю прийдуть на допомогу спрощені формули, які наводяться нижче. Попередньо необхідно визначити рівні напруг і сил струмів індивідуально для кожної котушки. Підраховується потужність кожної з них: P2 = I2 * U2- P3 = I3 * U3- P4 = I4 * U4, де Р2, Р3, Р4 - потужності (Вт), нарощувані обмоткамі- I2, I3, I4 - сили струмів (А) - U2, U3, U4 - напруги (В).

Для встановлення загальної потужності (Р) в розрахунок трансформатора потрібно ввести суму показників окремих обмоток, а потім помножити на коефіцієнт 1,25, який враховує втрати: P = 1.25 (P2 + P3 + P4 + ...). До речі, величина Р допоможе підрахувати перетин сердечника (в кв.см): Q = 1.2 * кор.кв.P

Потім слід процедура визначення числа витків n0 на 1 вольт за формулою: n0 = 50 / Q. В результаті дізнаються число витків котушок. Для першої, з урахуванням втрати напруги в трансформаторі, воно буде дорівнює: N1 = 0.97 * n0 * U1
Для інших: N2 = 1.3 * n0 * U2- n2 = 1.3 * n0 * U3 ... Діаметр провідника будь обмотки можна обчислити за формулою: d = 0.7 * кор.кв.1 де I - сила струму (A), d - діаметр ( мм).

Розрахунок трансформатора дозволяє знайти силу струму з обший потужності: I1 = P / U1. Залишається невідомим типорозмір пластин в осерді. Для його знаходження необхідно підрахувати площу обмотки у вікні сердечника: Sm = 4 (d1 (кв.) * N1 + d2 (кв.) * N2 + d3 (кв.) * N3 + ...), де Sm - площа (в кв. Мм ), всіх обмоток в окне- d1, d2, d3 і d4 - діаметри проводів (мм) - n1, n2, n3 і n4 - число витків. За допомогою цієї формули описується нерівномірність намотування, товщина ізоляції проводів, ділянка, яку займає каркасом в просвіті вікна сердечника. Згідно з отриманою величиною площі, вибирається спеціальний типорозмір пластини для вільного розміщення котушки в її вікні. І останнє, що потрібно дізнатися - товщину набору сердечника (b), яку отримують за формулою: b = (100 * Q) / a, де a - ширина середньої пластини (в мм) - Q - в кв. см. Найскладніше в цьому способі - виконати розрахунок трансформатора (це пошук стрижневого елемента з відповідним типорозміром).