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).