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無線電子工学および電気工学の百科事典 周波数50Hz用の電源トランス。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
電源変圧器は、交流ネットワークで動作する家庭用およびアマチュア電子機器の二次電源用の安定化電源および非安定化電源のための多数の回路の一部です。 変圧器は静電磁装置です。 変圧器を使用すると、あるパラメータの交流電気エネルギーが他のパラメータの電気エネルギーに変換されます。 したがって、変圧器の助けを借りて、電圧と電流を下げたり上げたりすることができ、また、出力電源チャネルをネットワークから、また相互から電気的に絶縁することもできます。 変圧器の動作は、変圧器の一次巻線の二次巻線における電磁場の相互作用に基づいています。 一次（ネットワーク）巻線は、電流周波数 1 Hz または 50 ～ 400 Hz の交流ネットワーク U5000 に接続され、電気エネルギー消費者（負荷）は二次巻線に接続されます。 図 1.a は変圧器の簡略図を示し、図 1.b はその接続図を示します。 変圧器の巻線は、(磁気結合を強化するために) 強磁性材料で作られた共通の磁気コア上に配置されます。
磁束 Fo は磁気回路に沿って閉じており、一次巻線と二次巻線にそれぞれ起電力 E1 と E2 を誘導します。 一次巻線のアクティブ抵抗 r1 と二次巻線の r2 での電圧降下を考慮すると、E1=U1 - r1I1、および E2=U2+r2I2 となります。 しかし、磁束の一部は閉じられて空中に消散します。いわゆる Fras は、一次巻線の巻線にのみ作用します。 彼らはこの Fras を削減し、変圧器の効率を高めようとしています。 これは、定格負荷における変圧器の動作モードです。 アイドルモードと短絡モードもあります。 したがって、トランスの主要な要素は磁気回路（コア）です。 周波数50Hzで動作する変圧器のコアには特殊電磁熱延鋼板1511、3412が主に使用されており、これらの鋼種は板厚0,35mm、0,5mmの板状で製造されています。 冷間圧延鋼グレード 3411 および 3412 も使用され、厚さ 0,35 のシートの形で製造されます。 0,5 mm、厚さ0,28のテープの形。 0,3; 0,35; 0,5mm。 冷間圧延鋼材は熱間圧延鋼材よりも磁気誘導が大きいため、変圧器は冷間圧延鋼材で作られています。 レイは同じ出力でより小さな寸法と重量で得られます。 50 Hz の周波数で動作する変圧器の場合、厚さ 0,15 ～ 0,5 mm の電磁鋼板が使用され、400 ～ 5000 Hz の周波数では、厚さ 0,05 ～ 0,08 mm の鋼材が使用されます。 変圧器の要件 (電力、コスト、特定の特性) に応じて、プレートまたはストリップの磁気回路が使用されます。 変圧器プレートの主なタイプとサイズを図 2 に示します。 b - さまざまなタイプの W 型プレート: W - h>2,5...3l1 の場合。 Shu - 塩基が中程度で、h>3l1; Sha - h>l1 の場合; Шб - с h l1; e - U 字型プレート: Pn - h>l1 および Pu - h>1l1。
このように磁気回路の設計により、トランスはプレートアーマー型（W型）とプレート型（U型）に分けられます。 それらを図 3 に示します。
電源トランスの磁心は重ねて（重ねて）のみ組み立てられています。 テープコアはトランスにも使われています。 このような変圧器は、分散フィールドが大幅に小さくなります。 周囲の回路要素や作成中のデバイスの部品への干渉が少なくなります。 これにより、高感度無線機器の機能ユニットの隣に設置することが可能になります。 W型トランスのコアは、中央ロッドl（図3、a）またはサイドロッド（図3、b）の幅と厚さBを決定するタイプの名前と番号によって指定されます。磁気コア。 磁気コアの構造パラメータ 最小バー断面積 Sc=B(l-Δl)、 ここで、Bはセットの厚さです。 l-幅を設定します。 ∆l-限界偏差。 最小設定ウィンドウ領域 Sok \u1d lXNUMX（h-Δh）、 ここで、l1 はダイヤル ウィンドウの幅です。 h-ウィンドウの高さ; Δh限界偏差。 磁気コア ШI、ШШ、ШП (図 4、a-g) の場合
コアの力場の磁力線の平均長 Iср=h-1[h+2l1+1,18(H-h) + 0,4I/H-I 磁気回路SHUの場合（図4、e） lav=2(h+l1)+1,57l. 磁気回路PN、PUの場合（図4、e） lcp=2(h+l1)+1,57(Hh); lо=2l+2В+2,5l1+8δк, ここで l® はコアの電流導体の平均長さです。 δkはトランスフレームのギャップと厚みの合計値（0,55～1,5mm以内）です。 製造を容易にするために、テープ磁気コアは分割されています。 接合部は磁束の損失がなく、トランスのハム音が発生しないように、組み立て中によく研磨され、しっかりと締め付けられます。 連続テープ磁気コアは、より (20 ～ 30%) 高い磁気誘導を持っています。 磁気損失があります。 しかし、そのような変圧器を巻くのははるかに困難です。 連続変圧器の巻線は、特別な機械または家庭でシャトルを使用して行われます。 変圧器のテープコアは、ロッド (図 5、a)、外装 (図 5、b)、およびリング (図 5、c) に分けられます。ここで、a は巻線の厚さです。 b - テープ幅; c - ウィンドウの幅。 h - ウィンドウの高さ。 R - 内半径 (テープの厚さに応じて 5 ～ 2 mm)。 ロッド構造は PL - U 字型テープに分かれています。 PLM - 巻き厚に対するウィンドウ幅の比率が低減された U 字型テープ (c/a <1)。 PLR - トランスコストが最も低い幾何学的寸法の U 字型テープ。
装甲構造はShL - Sh型テープに分かれています。 ShLM - 巻き厚に対するウィンドウ幅の比率が低減された W 型テープ。 ShLO - 巻線の厚さに対するテープの幅の比率が増加した Sh 形状のテープ (b/a>3)。 ShLR - 最も低コストのトランスの形状を備えた Sh 型テープトランス。 当社は、コスト、体積、重量を最小限に抑えるために変圧器のコアを選択します。PL タイプ - 電力が 500 VA を超える低電圧変圧器用。 PLM タイプ - 電力が 100 VA を超える低電圧変圧器用で、最小の散逸電界が必要な場合。 ShLM タイプ - 100 VA の電力に対応し、巻線間の電圧降下が制限されています。 もちろん理想はストリップリングコアを備えたトランスです。 漏れ磁束が非常に低く、磁気抵抗が低く、外部磁界に対する感度がほとんどありません。 変圧器には、無負荷、定格負荷、短絡の 1 つの動作モードがあります。 H.H.モード時Ix は一次巻線 w1 (図 XNUMX) を流れ、コア内に主磁束 Fx を生成します。 変圧器によって供給される有効電力はゼロです。 有効電力はネットワークから消費されますが、これは変圧器コア自体の損失 (コアの材質に応じて) によってのみ決まります。 Ix には無効成分も含まれており、これが電源ネットワークの力率 cosϕ の低下につながります。 このモードは変圧器にとって危険ではありません。 短絡モード（二次回路の短絡または低負荷）は危険であり、変圧器の損傷（加熱、さらには発火）を引き起こす可能性があります。 定格負荷モードでは、二次巻線の電圧は複素数値となり、負荷抵抗の値と性質に依存します。 装甲およびロッド構造の変圧器の巻線は通常フレーム上に作成されますが、フレームレス (スリーブ) 巻線も使用されます。 リングコアの巻線は、リングフレーム上、またはある種の絶縁体で包まれた磁気回路上に作られます。 フレームは電気段ボール、プラスチック、または段ボールだけで作られています。 フレームに特別なワニスまたは防湿化合物を含浸させることをお勧めします。 巻線は上下に配置されるか、隣り合って配置されます。 低電力変圧器は通常、装甲構造のプレート コアまたはストリップ コアで作られます。 この場合の巻線は中央のロッドに配置されます。 中出力および高出力のトランスを製造する場合、ロッド構造の磁気コアを使用するのが良いでしょう。 巻線は XNUMX 本のサイド ロッドのフレーム上に配置されます。 電源巻線（一次巻線）は通常、最初にフレームに巻かれます。 次に、二次巻線を巻いていきます。 一次巻線と二次巻線の間に静電スクリーンを配置することをお勧めします。 これは、XNUMX 層の絶縁ワイヤ、または XNUMX 回のオープン ターンのフォイルで作られています。 このような静電スクリーンの一端はシャーシまたはデバイスの共通線に接続されており、ネットワークからの干渉や巻線間静電容量や巻線間静電容量を介して浸透する干渉を低減したり、その逆を低減したりすることができます。 私たちの現実では通常、電源ネットワークに干渉するさまざまな無線機器や電気機器が動作しているため、これは現時点で非常に重要です。 最新の民生用無線機器のスイッチング電源は、特に多くの干渉を発生します。 変圧器を「リング」に巻く場合、巻線はコアの円周上に均等に配置される必要があります。 中間点のある巻線は、2 本のワイヤを同時に巻くのが最適です。 次に、一方の巻線の始点をもう一方の巻線の終点に接続して、中間点を取得します。 これにより、巻線の対称性が向上します。 巻かれた巻線は互いに絶縁されている必要があります。 これは、ケーブルペーパー、ニスを塗った布、フッ素樹脂テープ、紙などを使用して行われます。高電圧巻線を作成する場合、3〜59層ごとに絶縁する必要があります。 厚さ XNUMX ミクロンまでのポリエチレン テレフタレート フィルムは、これらの目的に非常に適しています。 家庭用変圧器の巻線は、銅 (まれにアルミニウム) で絶縁された丸線 (まれに長方形) で巻かれています。 PEV-1、PEV-2 などの高強度 (ビニフレックス) 絶縁を備えた丸線は、この目的に非常に適しています。 PELタイプの電線（油性樹脂ワニスで絶縁）は現在ではあまり使用されていません。 ワイヤ グレード PEV-1、PEV-2 は、直径 0,03 ～ 2,5 mm で入手可能です。 耐電圧は直径に応じて600～2500Vです。PETやPETVなどの耐熱性を高めたワイヤーも使用されます。 銅によるコアウィンドウの充填度は、ウィンドウ充填係数 Kok = Sm/Sok によって決まります。 これは総面積に占める割合です 銅線巻線の断面をコアウィンドウの領域にシェーディングします。 家庭用機器の場合、計算におけるコークス値は次のように取得されます。 これは、円形断面の PEL、PEV、PET、PETV 巻線用です。 変圧器の加熱温度を決定する際には、巻線 J の電流密度と変圧器巻線の放熱面を考慮する必要があります。 巻線に必要な線径 (絶縁なし): dm = 1,13(I/J)1/2, ここで、I は巻線の実効電流です。 J は与えられた電流密度です。 巻線を順番に巻く場合、ターン同士をしっかりと合わせることができないため、敷設係数クックも考慮する必要があります。 直径が 0,05 ～ 0,1 mm のワイヤの場合は 0,83 ～ 0,85 に等しく、直径が 0,1 ～ 0,56 mm の場合は 0,92 ～ 0,93 に等しく、それを超える場合は 0,95 に等しくなります。 また、ワイヤー張力不足によるクラッツの膨潤係数も考慮する必要があります。 したがって、直径が 0,5 mm までのワイヤの場合は Kraz = 1,05...1,07、0,5 mm を超える場合は Kraz = 1,1...1,12 となります。 変圧器の計算 中点を持つ巻線の変圧器の全体的な電力を決定します
ここで、Kvi は整流器のタイプを考慮した係数です (全波整流の場合は 0,71、ブリッジ整流回路および電圧 1 倍の場合は 6)。 n は変圧器の二次巻線の数です。 Rn.tr - 二次巻線の合計電力。 htr は Rn.tr に依存します。 (図1、2 - リング、XNUMX - ロッドおよび装甲磁気回路)
ここで、Ui、Ii は二次巻線の電圧と電流です。
中間点のない巻線の場合 Рg=0,5 Рn.tr(1+1/htr) 半波整流回路の場合 Рg=0,5Рn.tr（1 + Q.i）; Sq.i=(1-I2D）1/2, ここで、Id は負荷の平均電流と巻線の実効電流の比です。 Pr を見つけた後、巻線が占めるコア ウィンドウと鋼の断面積の積を決定します。 ScSok=[Rg(1+htr)10]2/4KfsBJKsKokhtr] ここで、Kf は電圧曲線の形状係数 (正弦波形状の場合は 1,11) です。 コアに鋼を充填する際の Kc 係数は 0,8 ～ 95 です (値が低いほど、電磁鋼板の薄いシートまたはストリップに対応します)。 作者: O.G. ラシトフ
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