Наиболее важными электрическими параметрами трансформаторов напряжения являются: выходное напряжение, номинальная мощность, КПД, падение напряжения.

Номинальной мощностью трансформатора питания называют сумму номинальных мощностей вторичных обмоток.

Расчет маломощных трансформаторов

где Рном - номинальная мощность трансформатора; Рмп - мощность потерь в магнитопроводе; Роб - мощность потерь в обмотках.

Падение напряжения AU, выраженное в относительных единицах, показывает степень изменения выходного напряжения при полном изменении тока нагрузки от нуля до номинального значения:

Расчет маломощных трансформаторов

Масса и габаритные размеры трансформатора зависят от номинальной мощности, напряжения, КПД и допустимой температуры перегрева трансформатора.

Порядок расчета трансформатора следующий. Определяем номинальную мощность трансформатора

Расчет маломощных трансформаторов

Расчет маломощных трансформаторов

где Sm - площадь сечения магнитопровода, см 2 ; S - площадь окна магнитопровода, см 2 ; Рном - номинальная мощность, Вт; f - частота питающей сети, Гц; Bm - амплитуда магнитной индукции в магнитопроводе, Т; j - плотность тока в обмотках, А/мм 2 ; k - коэффициент заполнения окна магнитопровода; kм - коэффициент заполнения сечения магнитопровода. Коэффициент Bm можно выбрать по графику (рис. 1) в зависимости от значения габаритной мощности трансформатора и марки стали.

Габаритная мощность определяется как

Расчет маломощных трансформаторов

Расчет маломощных трансформаторов

Плотность тока в обмотках выбирается от 2 (при Рном ≥ 200 В·А) до 6 А/мм 2 (при Рном = 10 В·А и менее). Коэффициент kок (табл. 1) тем меньше, чем тоньше провода обмоток (чем меньше номинальная мощность трансформатора). Коэффициент kм зависит от толщины листов и вида их изоляции (табл. 2).

Выбираем размеры магнитопровода (см. "Сердечники (магнитопроводы) трансформаторов"). Для маломощных трансформаторов рекомендуются броневые магнитопроводы, позволяющие без особых хлопот и денежных затрат изготовить трансформаторы не больших размеров и массы.

Расчет маломощных трансформаторов

где Ui - напряжение на i-й обмотке, В; f - частота, Гц; Bm - амплитуда магнитной индукции, Т; Sm - площадь, см 2 . Число витков вторичных обмоток следует увеличить на 2-5%, чтобы учесть внутреннее падение напряжения. Наибольшее значение относится к трансформаторам с номинальной мощностью до 10 В·А, наименьшее - к трансформаторам с номинальной мощностью не менее 200 В·А.

Расчет маломощных трансформаторов

При изготовлении малогабаритной радиоэлектронной аппаратуры лучше всего использовать трансформаторы с тороидальным магнито-проводом. По сравнению с броневыми сердечниками из Ш-образных пластин они имеют меньший вес и габариты, обладают повышенным КПД, а их обмотка лучше охлаждается. Кроме того, при равномерном распределении обмоток по периметру сердечника практически отсутствует поле рассеяния и в большинстве случаев отпадает необходимость в экранировании трансформаторов.

Полный расчет силовых трансформаторов на тороидальных сердечниках громоздок и сложен, поэтому здесь приводится таблица, с помощью которой легко рассчитать тороидальный трансформатор мощностью до 120 Вт. Точность расчетов достаточна для любительской практики. Расчет параметров тороидального трансформатора, не вошедших в таблицу, аналогичен расчету трансформатора на Ш-образном сердечнике.

Таблицей можно пользоваться при расчете трансформаторов на сердечниках из холоднокатаной стали Э340, Э350, Э360 с толщиной ленты 0,05-0,1 мм при частоте питающей сети 50 Гц. При намотке трансформаторов допустимо применять лишь межобмоточную и наружную изоляции. Хотя межслоевая изоляция и позволяет добиться более ровной укладки провода обмоток, из-за различия наружного и внутреннего диаметров сердечника при ее применении неизбежно увеличивается толщина намотки по внутреннему диаметру.

Для намотки тороидальных трансформаторов необходимо применять обмоточные провода с повышенной механической и электрической прочностью изоляции. При намотке вручную следует пользоваться проводами ПЭЛШО, ПЭШО. В крайнем случае, можно применить провод ПЭВ-2. В качестве межобмоточной и внешней изоляции можно применять фторопластовую пленку ПЭТ толщиной 0,01-0,02 мм, лакоткань ЛШСС толщиной 0,06-0,012 мм или батистовую ленту.

Пример расчета трансформатора. Дано напряжение питающей сети Uc = 220 В, выходное напряжение Uвых = 12 В, ток нагрузки Iн = 3,6 А. Сначала определяем мощность вторичной обмотки:

Расчет маломощных трансформаторов

Далее определяем габаритную мощность трансформатора:

Расчет маломощных трансформаторов

Величину КПД и другие необходимые для расчета данные выбираем в табл. 3. из нужной графы ряда габаритных мощностей. Находим площадь сечения сердечника:

Расчет маломощных трансформаторов

Подбираем размеры сердечника D, d и h:

Расчет маломощных трансформаторов

Ближайший стандартный тип сердечника ОЛ50/80-40, площадь сечения которого равна

Расчет маломощных трансформаторов

Источники: http://inmanus.3dn.ru/publ/spravochniki/ehl_spravochniki/raschet_malomoshhnykh_transformatorov_naprjazhenija/8-1-0-157