低電力電源トランスの計算。スキーム、説明

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低電力電源変圧器の計算。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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電源トランスは通常、次のXNUMXつのクラスに分類されます。

1〜500 Wの電力を持つ無線工学。
5000ワット以上の電力を持つ電気。

これらの変圧器は 500 つの異なる方法を使用して計算されます。問題は、電力が 5000 ～ XNUMX W の変圧器を計算する必要がある場合、無線工学変圧器の計算方法は適用できなくなり、電力変圧器の計算方法はまだ適用できない場合に発生します。この場合、変圧器はそれぞれの方法を使用して XNUMX 回計算され、その巻線データとコア断面積はこれら XNUMX 回の計算で得られたものから平均値として選択され、実験的に調整されます。

指定された計算方法は、周波数 110 Hz の 127、220、50 V のネットワークから電力を供給される低電力無線機器の電源変圧器を計算するために使用されます。無線工学変圧器を計算するには、主に XNUMX つのアプローチがあります。XNUMX つは銅の最適化です。ハードウェアの最適化。

したがって、前者の場合には、最小コストの変圧器が得られ、第二の場合には、最小重量の変圧器が得られる。最小重量は、車載機器またはウェアラブル機器にとって非常に重要です。

トランスコア

最小コストの変圧器には、板厚 31 および 41 mm の電磁鋼板グレード E0,35、E0,5 が使用されます。最小重量の変圧器用 - 鋼グレード E310、E320、E330。トランスのコア（磁心）の設計は、装甲型、ロッド型、トロイダル型に分けられます。ロッド磁気コアは冷却を改善するため、強力な変圧器に使用されます。トロイダル磁気コアは、材料の磁気特性を最大限に活用し、他のコアに比べて非常に弱い外部磁界を生成することができます。

変圧器の磁気コアは、打ち抜きプレートで作成することも、ストリップを巻いて作成することもできます。打ち抜きプレートから作られた磁気コアの利点は、良好な磁気特性を備えた非常に壊れやすい材料からも磁気コアを作成できることです。ツイスト磁気コアの利点は、電磁鋼板の特性を最大限に活用し、製造が容易で、生産廃棄物が少ないことです。

変圧器巻線

原則として、巻線はプラスチック、電気ボール紙などの誘電体材料で作られたフレームに巻かれます。場合によっては、変圧器の外形寸法を縮小するために、スリーブ上のフレームレス巻線が使用されます。フレーム設計に応じて、変圧器には円筒形の巻線（この場合、巻線は重ねて巻かれます）またはビスケット（この場合、各巻線は変圧器から開始して、割り当てられたセクションに巻かれます）を持つことができます。芯）。

一般に、細いワイヤを何回も巻いた巻線は、その能動抵抗と損失を低減するために、変圧器コアの近くに配置されます。したがって、原則として、ネットワーク巻線は最初にフレームに巻き付けられます。

変圧器コイルへのワイヤの巻き付けは、規則的な層で行うことも、ランダムに「まとめて」行うこともできます。いずれの場合も、層間短絡を防ぐために、巻線の層間に絶縁体を敷くことをお勧めします。隣接する巻線間の破壊を防ぐために、コイル内には巻線間絶縁も敷かれています。電気絶縁と保護を強化するために、変圧器の巻線には特殊な化合物が含浸されています。

一次巻線

電源変圧器は、多くの場合、110、127、および 220 V の電圧で動作する必要があります。この場合、その一次巻線は図 1 に示すように設計できます。

Pic.1

この方式の欠点は、巻線 I、II、III を巻くために異なるセクションのワイヤを使用するため、銅の消費量が増加することと、変圧器の製造が複雑になることです。したがって、図 2 に示す方式がより頻繁に使用されます。

Pic.2

127 V ネットワークに接続されている場合、ジャンパは位置「2」に設定され、巻線 2 ～ 3 および 4 ～ 5 は並列接続されます。220 V ネットワークに接続されている場合、ジャンパは位置「1」に設定され、すべての巻線は直列に接続されています。

計算を実行するには、以下を指定する必要があります。

供給電圧;
各二次巻線の電圧。
二次巻線電流;
磁気回路の一種。

計算の結果、以下を決定します。

磁気回路のセクションと寸法（指定されていない場合）;
各巻線の巻数と線径。

変圧器は交流ネットワークで動作する装置であるため、計算時には交流電流と交流電圧の実効値が使用されます。

計算シーケンス

1.定格負荷でのXNUMX次巻線の総電力を求めます。

P2=I1U1+I2U2+...InUn.

ここで、In と Un はそれぞれ n 番目の巻線の電流と電圧です。

変圧器の総合電力は、効率 (ηtr) を考慮して決定されます (表 1)。

Ptr=P2/ηtr、

ここで、ηtr-効率。

表1

2. 電流密度 Δ および磁気誘導 B の最大許容値を選択します。コアおよび装甲磁気コアを備えた変圧器の磁気誘導の値を表 1 に示します。冷間圧延電磁鋼板を撚り合わせた磁心を使用すると、最大誘導値を1,31,6倍に高めることができます。

3.磁気回路の最小許容断面積を決定します。

Ssec = 700 [（aPtr）/（fBΔ）] 0,5（cm²),

ここで、a は、最小コストの変圧器の係数 4,5 ～ 5,5、最小重量の変圧器の係数 2 ～ 3 です。 Rtr - 変圧器電力、W; 。 - 供給ネットワークの周波数、Hz; B - 磁気誘導の最大値、G; Δ - 許容電流密度、A/mm².

50 Hz ネットワークで動作する最も低コストの変圧器の場合、通常、最大誘導 10000 ガウスと電流密度 3 A/mm が想定されます。²。この場合、式は次のように単純化されます。

Ssec=1,3(Ptr)0,5 (cm)²).

磁気回路の断面は、鋼による断面の充填率を考慮して決定されます。

S'sec=Ssec/kzap。

磁気回路板の厚さに応じたkzapの値を表2に示します。

表2

4.磁気回路の寸法を決定します。

装甲磁気回路の場合、そのタイプと寸法は表 V.1 および V.2 から選択できます [1]。

プレートのタイプを選択すると、磁気回路Y1の厚さは次の式で決まります。

Y1=秒/Y、

ここで、Yは装甲磁気コアのプレートの中央部分の幅です。

Y1/Y 比率は 2 ～ 3 を超えてはなりません。そうしないと、変換の散乱フィールドが顕著に増加します。

トーラスであり、より大きなプレートを選択する必要があります。

トロイダル磁気コアの場合、内径 (D1) と外径 (D2) は次の式で決まります。

D1 =（1,75Ssec /σα）^0,5,

D2=2Ssec/bk,

ここで、 σ は銅によるウィンドウ充填率 (通常 0,23 ～ 0,25) です。 b - 磁気回路の高さ、cm。

5. 変圧器の XNUMX ボルトあたりの巻数を決定します。

ω=2,2х10⁷/ fBSsec

変圧器が周波数 50 Hz、最大誘導 10000 G のネットワークで動作する場合、式は次の形式になります。

ω=45/秒

各巻線の巻き数は、結果の値に各特定の巻線の電圧を乗じることによって決定されます。この場合、巻線抵抗による電圧降下を考慮するために、二次巻線の巻数を 3 ～ 5% (巻線から消費される電流に応じて) 増やす必要があります。

6.各巻線の線径を決定します。

d = 1,13（I / ∆）^0,5,

ここで、I は巻線の最大電流です。 Δ - 変圧器内の電流密度、A/mm².

次の近似式を使用することもできます。

d=0,7(私)^0,5.

7. 装甲コアを備えた変圧器のフレーム上の巻線の配置を確認します。

XNUMXつの巻線層の巻数

ω=（h−2（δ+ 2））/（αdout）、

ここで、h は変圧器フレームウィンドウの高さです。 δは変圧器フレームの材料の厚さです。 diz - 絶縁体付きの巻線の直径。 α は漏れ係数です (表 3)。

表3

各巻線の層数

Nsl =ω/ωsl、

ここで、ω は巻き数です。 ωsl は、この巻線の層の巻き数です。

すべての巻線が変圧器の窓に収まるようにするには、次の条件が満たされる必要があります。

B>δ+Σδexchange+Σδpr、

ここで、Σδwinding はすべての巻線の合計の厚さです。 Σδpr - 巻線間のすべてのガスケットの合計厚さ。 B - ウィンドウの幅。

巻線と絶縁体が選択したコアのウィンドウよりも多くのスペースを占める場合は、磁気コアプレートのサイズを大きくし、トランスを再計算する必要があります。

文学：

Tereshchuk R.M. など。アマチュア無線ハンドブック。 - K .:テクニック、1971年。

著者：A.Yu. サウロフ

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