Расчет сетевого трансформатора

Главное соотношение (можно назвать это законом трансформатора):

   U₁/U2 = n₁/n₂  где:

• U₁— напряжение первичной обмотки;
• U2 — напряжение вторичной обмотки;
• n₁— число витков первичной обмотки;
• n₂ — число витков вторичной обмотки.

Для примера если, первичная обмотка имеет 220 витков (это должен быть весьма мощный трансформатор, у маломощных число витков может составлять несколько тысяч), а вторичная — 22 витка, то при подключении к сети 220 В на вторичной обмотке будет 22 В. Токи находятся в обратном соотно-шении — если ток вторичной обмотки составляет 1 А, то первичная обмотка будет потреблять от сети 100 мА. Если вторичных обмоток несколько, то для определения потребления тока от сети их токи нужно пересчитать на первичную обмотку в отдельности (количество витков при этом знать необязательно, достаточно только напряжения), а затем сложить. Можно пойти и другим путем — суммировать мощности, потребляемые вторичными обмотками (которые равны произведениям токов на напряжения), а затем поделить полученную сумму на 220 — получим ток в первичной обмотке. Из этого закона вытекает простой метод определения количества витков в обмотках готового трансформатора, если это зачем-то нужно: намотайте поверх имеющихся обмоток несколько витков любого провода, включите трансформатор и измерьте напряжение на этой импровизированной обмотке. Поделив количество намотанных витков на полученное значение напряжения, вы получите величину количества витков на один вольт, которая едина для всех обмоток, а далее пересчи¬тать полученный результат на другие обмотки уже не составляет труда. При выборе напряжений вторичных обмоток учтите, что их нужно выбирать с запасом (это относится и к покупным трансформаторам), — под нагрузкой напряжение садится, и это просаживание тем больше, чем меньше мощность трансформатора. Поэтому, если вам задано минимально допустимое напряжение 7 В, выбирай¬те трансформатор с 9-10 - вольтовой обмоткой, не ошибетесь.

Необходимо иметь трансформатор с двумя вторичными обмотками, рассчитанными на напряжение 27 В и ток 200 мА каждая, и еще одной обмоткой, рассчитанной на напряжение 9 В и ток до 3 А. Подсчитаем суммарную мощность: 27 • 0,2 • 2 + 9 • 3 = 37,8 Вт, округляем до 40 Вт. Ток в первичной обмотке составит 40/220 = 0,18 А, округляем до 0,2 А. Теперь у нас есть все исходные данные.

Определяем сечение магнитопровода в см² (для Ш-образных трансформаторов это есть сечение центрального стержня, на котором находится катушка с обмотками, для тороидального — просто поперечное сечение тора). Это делается по формуле: S= 1,15•√Р где: S— сечение в см², Р — мощность в Вт. Получаем 7,3 см² — уже можно подбирать магнитопровод. Они стандартизированы, так что выбираем из справочника подходящий с округлением в большую сторону: для Ш-образного сердечника можно взять, например, 8 см² (25х 32 мм). По формуле также всегда можно определить неизвестную мощность имеющегося в наличии трансформатора — достаточно измерить сечение его магнитопровода.

Затем нужно подсчитать требующееся при такой мощности количество витков первичной обмотки: n₁ = 50• U₁/ S  где: n₁— число витков, U₁ — напряжение (220 В), S— подобранное сечение в см². Получаем 1375 витков.

Рассчитать количество витков вторичных обмоток — дело техники, только не забывайте всегда округлять в большую сторону. 

И наконец, рассчитываем необходимый диаметр провода в мм² для каждой обмотки: d₁ = 0,8•√ I₁ где: d₁ — диаметр провода в 1-и обмотке, а I₁ — ток в этой обмотке. Получаем для первичной обмотки диаметр 0,36, для 27-вольтовых также 0,36, а для 9-вольтовой — 1,4 мм. Для первичной и 27-вольтовых обмоток можно выбрать стандартный провод диаметром 0,355 или 0,38 мм, а для 9-вольтовой расчет совпадает со стандартным диаметром 1,4 мм, хотя можно взять и 1,5 мм. Конечно, чем больше диаметр по сравнению с расчетным, тем только лучше, но при чрезмерном превышении вы рискуете при намотке не влезть в окно стандартного сердечника, так что увлекаться не стоит.