.

Трансформаторы

Трансформаторы У низкочастотных трансформаторов магнитный поток первичной обмотки почти целиком пронизывает витки вторичной обмотки. Эдс, наводимые в обмотках, пропорциональны их числам витков. Отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторич­ной называют коэффициентом трансформации. Отношение витков пропорционально отношению эдс, а если пренебречь падением на­пряжения на самих обмотках, — отношению напряжений. Прене­брегая потерями энергии в трансформаторе, можно считать отно­шение токов в обмотках обратно пропорциональным отношению напряжений. Тогда коэффициент трансформации n =w1/w2=E1/E2~Ui/U2~I2/I1, где w1, w2 — число витков первичной и вторичной обмоток ; Е1, E2 — наводимые в обмотках эдс; U1, U2 — напряжения обмоток; 11, 12 — токи в обмотках.
Если вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная (n<1), трансформатор называется повышающим, если меньше, чем первичная (n>1), — понижающим. Когда во вторичную обмотку включена нагрузка Rн, тогда для источника трансформатор вместе с нагрузкой представляет собой некоторое эквивалентное сопротив­ление R1э  а оно показано пунктиром). Значение экви­валентного сопротивления можно найти по формуле Ri9=n2RH. Если во вторичную обмотку вместо активного сопротивления включить индуктивность L2 или емкость С2, то их эквивалентные значения со стороны первичной обмоцки Lis=n2Lz; C1Э = C2/n2, Таким образом, при трансформации переменного тока и напря­жения происходит трансформация сопротивления, емкости и индук­тивности.
Выходные трансформаторы усилителей и радиоприемников ис­пользуют именно как трансформаторы сопротивления. С помощью трансформатора сопротивление нагрузки согласуется с внутренним сопротивлением лампы или транзистора. Конструкция трансформа­тора зависит от его назначения и частоты переменного тока Цепи, куда он включен. В цепях низкой частоты применяют трансформаторы с сердечниками из ферромагнитных материалов. Трансформаторы высокой частоты иногда не имеют сердечников.
По назначению трансформаторы делят на сетевые и сигнальные.
По числу обмоток различают двух- и многообмоточные трансформа­торы и автотрансформаторы.
Сетевые трансформаторы служат для питания различ­ных цепей радиоаппаратуры. Их первичную обмотку включают в сеть переменного тока; вторичных обмоток может быть несколько У сетевых трансформаторов, выпускаемых промыш­ленностью, можно -переключать первичную обмотку на различные напряжения сети (НО; 127 или 220 В).
Сигнальные трансформаторы преобразуют электрические сигна­лы. Примером их могут служить входные, межкаскадные и выходные трансформаторы усилителей. Конструктивно сигнальные транс­форматоры звуковой частоты и сетевые трансформаторы малой и средней мощности выполняют одинаково.
Сердечники таких трансформаторов набирают из штампованных пластин электротехнической стали или железоникелевых сплавов. Сердечник может быть броневой Ш-образный стержне­вой , тороидальный. Маломощные трансформаторы обыч­но делают с броневыми сердечниками, размеры которых приведены в табл. 38 Для высокочастотных трансформаторов применяют бро­невые сердечники из ферритов. Если материал сердечника должен иметь толщину меньше 0,3 мм, сердечник изготовляют не из плас­тин, а из ленты . Стержневую конструкцию сердечников применяют для трансформаторов большой мощности (более 1 кВт). Тороидальные сердечники сложны в производстве и дороги, но об­ладают малыми полями рассеяния и поэтому применяются довольно часто.
Таблица 38
Сердечник
Размеры
 
 
L, мм
H. мм
hcмм
Sc,cм2
bc мм
h0.мм
lс.см
Iв- см.
Ш6Х8
Ш18Х10
Ш18Х16
Ш10Х10
Ш10Х16
24
32
32
40
40
21
28
28
35
35
8
10
16
10
16
0,41
0,68
1,1
0,9
1,45
6
8
8
10
10
15
20
20
25
25
5,1
6,8
6,8
8,5
9,5
4,7
6
7,1
6,9
8,1
Ш 12X12
Ш12Х12
Ш12Х.16
Ш12Х20
Ш12Х25
42
48
42
48
42
42
42
42
30
42
12
12
16
20
25
1.3
1,3
1,7
2,2
2,7
9
12
9
12
9
30
30
30
18
30
9,7
10,3
9,7
7,6
9,7
7,5
8,5
8,3
10
10
Ш 16X16
Ш16Х20
Ш16Х25
Ш16Х32
Ш16Х40
64
64
64
48
64
40
40
56
40
40
16
16
25
32
40
2,3
2,9
3,6
4,6
5,8
16
16
16
8
18
24
24
40
24
24
10,5
10,5
13,7
8,9
10,5
11
12
13
12
16
Ш18Х18
Ш18Х36
Ш20Х20
Ш20Х20
Ш20Х25
54
54
60
80
80
45
45
50
70
50
18
36
20
20
25
2,9
5,8
3,6
3,6
4,5
9
9
10
20
20
27
27
30
50
30
10
10
12,1
17,1
13,3
19,8
13,4
10,9
13,8
14,8
Ш20Х30
Ш20Х40
Ш25Х25
Ш25Х32
Ш25Х40
60
65
100
100
100
50
65
62,5
87,5
62,5
30
40
25
32
40
5,4
7,2
5,6
7,2
9
10
12,5
25
25
25
30
45
37,5
62,5
37,5
11,1
14,6
16,4
21,4
16,4
12,9
15,9
17,4
19
21
Ш32X32
Ш32Х40
Ш32Х50
Ш32Х63
Ш34Х52
128
128
128
128
102
80
80
112
80
102
32
40
50
63
52
9,3
11.5
14,4
18
16,4
32
32
32
32
17
48
48
80
40
68
21
21
27,4
21
22,3
23
24
26
28,4
22,6
Ш35Х35
Ш35Х43
Ш40Х40
Ш40Х40
Ш40Х50
Ш40Х63
Ш40Х80
Ш40Х100
Ш40Х100
130
130
160
160
160
160
160
160
160
105
105
100
140
100
140
100
100
140
35
45
40
40
50
63
80
100
100
11,2
14,4
14,4
14,4
18
23
29
36
36
30
З8
40
40
40
40
40
40
40
70
70
60
100
60
100
60
60
100
25,5
25,5
26,3
34,3
26,3
34,3
26,3
26,3
34,3
23,5
25,5
28,5
28,5
30
33
37
41
41
Примечание. S с — площадь сечения магнитопровода, lв — средняя длина витка.
Каркас, на котором располагают обмотки, выполняют из элект­рокартона, гетинакса или текстолита. Картонные каркасы склеива­ют клеем БФ, а гетинаксозые и текстолитовые делают разборными.
Обмотки трансформаторов с выходной мощностью до 1 кВт изготовляют из провода- с эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ). Обмотки высокого напряжения наматывают из провода с шелковой или эмалево-шелковой изоляцией (ПЭЛШО; ПЭЛШД). Между слоями обмотки помещают прокладки из лакоткани или тонкой бу­маги. Для повышений влагостойкости изоляции каркас вместе с обмотками пропитывают битумом или битумным компаундом. 
Автотрансформаторы имеют только одну обмотку и ик, можно включать как повышающие или как понижающие В общей части обмоток прохо-ч дит разность токов I1 к I2. Эту часть вит­ков выполняют из провода меньшего сече­ния. Поэтому при небольших значениях коэффициента трансформации (n=1,5-5-2) автотрансформаторы по сравнению с двух-обмоточными трансформаторами дают эко­номию меди.
Расчет трансформатора. Исходные дан­ные: автотрансформатор повышающийноминальное напряжение на­грузки U2=120 В; мощность, потребляемая нагрузкой, Рн = 120 В-А; минимальное на­пряжение сети U1=70 В. Определить сече­ние сердечника, число витков обмоток и диаметр проводников.  Коэффициент трансформации na=U2/U1== 120/70=» 1,71. Расчетная мощность повышающего трансформатора Р.= -1,1Рн(1-1/nа)-1,1*1260 — 1/1,71)=55 В*3А. Площадь сечения магнитопровода  Примем для сердечника трансформаторную сталь с индук­цией В== 1 Вб/м2, тогда число витков обмотки на 1 В составит а»в=45ДО=45/1 9-5.  Число витков всей обмотки трансформатора w2=w0U2=5*120=600. Число витков сетевой обмотки w1 = w0Ui=5-70=350. Ток в общей (сетевой) части обмотки Iаx=Pa/U1=55/70= 0,785 А. Диаметр провода этой обмотки  d1 = 0,8 sql(IaХ) = 0,8sql(0,785) =0,71 мм. Ток повышающей части обмотки I2= l,lPн/U2= l,1*l20/120= 1,1 А  Диаметр провода повышающей обмотки 
Таблица 39

Напряжение сети, В
 
 
 
Выводы трансформаторов
броневых
стержневых
соединяемые
для подачи напряжения
соединяемые
для подачи напряжения
127 .
 —
1 И 4 ИЛИ 6 и 9
1 и 9 или 4 и 6
1 И 4 ИЛИ 9 и 6
220
2 и 6
2 и 8
2 и 8 1 и 6 1 и 6 1 и 6 3 н7
1 и 6 2 и 8 2 и 8 3 и 7 1 и 6

Таблица 40

Трансформатор
 
 
Напряжение на выводах вторичных обмоток, В
Максимальный ток между вы­водами вторичных обмоток, А
11 — 12
13 — 14
15 — 16 17 — 18
19-20
21-22
11 — 12
13 — 14
15 — 15
17 — 18
19 — 20
21 — 22
ШЛ*16Х20; 15 Вт
ТА1
ТА 7
28
180
28
112
6
20
6
20
0,2
0,026
0,15
 0,028
0,148
 0,026
ШЛ 16X25; 26 Вт
ТА 11
ТА 20
ТА 25
28
125
200
28
112
180
6
14
20
6
14
 20
0,325
0,039
 0,042
0,255
 0,085
 0,042
0,26
 0,075
 0,032
ШЛ 16x32; 26 Вт
ТА 33
ТА 38
ТА 50
56
 80
 200
40
 80
 180
12
20
 20
10
20
 20
0,22
 0,115
 0,058
0,13
 0,11
 0,068
0,2
0,12
0,047
ШЛ 20X20, 40 Вт
ТА 69
ТА 75
125
160
112
140
14
 20
14
 20
0,067
0,049
0,142
 0,12
0,121
 0,095
ШЛ 20X25; 54 Вт
ТА 88
ТА 105
28
180
28
112
6
20
6
20
0,65
0,114
0,55
0,116
0,48
0,088
ШЛ20Х32; 68 Вт
ТА 152
ТА 161
250
355
224
200
25
40
25
40
0,096
0,03
0,11
0,125
0,07
 0,105
ШЛ20Х40, 86 Вт
ТА 163
ТА 170
ТА 177
28
180
315
28
112
200
6
20
40
6
20
40
1,0
0,22
0,1
1,0
0,268
0,17
0,71
0,15
0,09

* Указаны типоразмеры и мощность Ш-образных магнитопроводов из лен­точных трансформаторных сталей.  Примем плавность регулировки напряжения ДU=10 В, тогда в повышающей части обмотки следует сделать отводы через каждые w0-ДU=5-10=50 витков. Поскольку повышающая часть обмотки содержит W2 — W1=600 — 350=250 витков, то число отво­дов от нее составит k= (w2 — w1)/(w0ДU) =250/50=5.
Для сетей с частотой 50 и 400 Гц промышленность выпускает анодные ТА, анодно-накальные ТАН, накальные ТН унифицированные трансформаторы, а.для электропитания устройств на полупроводниковых приборах — ТПП с выходными мощностями от единиц до сотен ватт  Напряжение, снимаемое со вторичных обмоток, можно изменять, используя отводы первичной обмотки. Диапазон изменения напря­жения составляет от — 3 до +9 % номинального. Выходное напря­жение можно варьировать последовательным согласованным или встречным соединением первичной обмотки со вторичными компен­сационными обмотками. Рекомендации по соединению обмоток для питания от сети напряжением 127 и 220 В частотой 50 Гц приве­дены в табл. 39, а основные характеристики броневых анодных трансформаторов ТА — в табл. 40.