Методика расчёта трансформатора малой мощности

Среди многочисленных и разнообразных электропреобразовательных устройств трансформаторы по широте распространения и универсальности применения занимают одно из первых мест. В зависимости от областей применения трансформаторы можно разделить на следующие основные группы: силовые трансформаторы вторичного электропитания (трансформаторы малой и большой мощности), трансформаторы для инверторов, трансформаторы низкой (звуковой) частоты, высокочастотные трансформаторы, импульсные трансформаторы. Разнообразие требований, предъявляемых к трансформаторам отдельных групп, приводит к значительным различиям в методах их расчёта и конструирования.

Для работы радиотехнических и электронных устройств необходимо иметь один или несколько источников постоянного напряжения. Первичными источниками электропитания в подавляющем большинстве случаев являются сети переменного напряжения 127 В и 220 В с частотой 50 Гц. Для питания бортовой аппаратуры используются сети с частотой 400 Гц. Повышение или понижение напряжения питающей сети осуществляется трансформатором, а затем (с помощью выпрямителей) получают постоянные напряжения.

Трансформатор необходим также и тогда, когда первичным источником электропитания является аккумуляторная или солнечная батарея или другой первичный источник электроэнергии. В таких случаях применяются транзисторные преобразователи напряжения, в состав которых всегда входят трансформаторы.

Расчёт трансформатора – задача довольно сложная: сначала выполняют предварительный расчёт, затем – корректировочный. Эти расчёты требуют привлечения справочных данных, которые могут быть неточными, ориентировочными, вследствие чего и предварительный, и корректировочный расчёты приходится повторять несколько раз с целью оптимизации конструкции (по весу, объёму, стоимости).

Для снижения трудоёмкости расчётно-конструкторской работы расчёт трансформатора целесообразнее проводить на ЭВМ.

С помощью программы расчёта Trans32 и данных методических указаний можно рассчитать:

1) однофазный трансформатор выпрямителя;

2) трансформатор преобразователя постоянного напряжения.

Маломощные силовые трансформаторы обычно изготовляют на стандартных магнитопроводах. Для питания аппаратуры от сети с частотой 50 Гц применяют трансформаторы броневого и стержневого типов. Для частоты 50 Гц по технико-экономическим показателям предпочтительны трансформаторы стержневого типа (рис. 1.1, б). Броневая конструкция равноценна стержневой по массе, но уступает ей по объёму и стоимости (рис. 1.1, а). Однако для малых мощностей (до 100–200 В∙А) при напряжениях менее 1000 В предпочтение отдают броневым трансформаторам как более простым по конструкции. При расчёте трансформатора заданными величинами являются: напряжение питающей сети U₁, В; напряжение вторичных обмоток U_j, В; токи вторичных обмоток I_j, A; частота питающей сети f , Гц; количество обмоток N.

а б в

Рис. 1.1. Типы магнитопроводов