Jak naprawić
i obliczyć transformator sieciowy - c.d. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(Ciąg dalszy artykułu Jak naprawić i obliczyć transformator sieciowy?) Szczegółowe obliczenie uzwojeń Za podstawę do obliczenia ilości zwojów poszczególnych uzwojeń transformatora przyjmuje się prawo elektrotechniki mówiące, że w cewce o zwojach, przez którą przechodzi strumień magnetyczny o wartości szczytowej Bm i częstotliwości f indukuje się napięcie o wartości skutecznej E określony przez wzór:
skąd: lub biorąc pod uwagę, że
otrzymamy
gdzie: N - jest to ilość zwojów na 1 wolt napięcia,
Bm - maksymalna gęstość strumienia magnetycznego, (indukcji
magnetycznej) w gausach, S - przekrój rdzenia w cm2.
Wielkość indukcji magnetycznej Bm dla małych transformatorów wybiera się rzędu 10000 do 12000 gausów przy czym zakres wartości dopuszczalnych nie może przekraczać 15000 gausów bez względu na moc transformatora jak pokazano na rys.4.
Jest to związane
ze sprawą nagrzewania się rdzenia i stratami mocy, zużywanej na
magnesowanie żelaza.
W dokładnym obliczeniu za przekrój S należy przyjąć przekrój samych blach, tworzących pakiet bez izolacji, jaka jest stosowana w celu zmniejszenia strat pochodzących od prądów wirowych. Pojedyncze blachy izolowane są z jednej strony papierem lub też powleczone są warstwą farby izolującej, dlatego wielkość przekroju rdzenia jest nieco mniejsza, niż wynikałoby to z iloczynu wymiaru a z rysunku pierwszego przez wysokość lub jak kto woli - grubość pakietu h. Zależność między Sż i S t.j. przekrojem, jaki powinien być w rzeczywistości z uwzględnieniem niezbędnej izolacji jest następująca; Sż = 0,9S Moc P1 potrzebna
do obliczenia przekroju Sż w określonych warunkach pracy
transformatora wyznaczona jest przez prądy i napięcia, potrzebne po
stronie wtórnej. Są to prądy i napięcia żarzenia oraz prądy i napięcia
anodowe poszczególnych lamp. Iloczyny tych prądów i odpowiednich napięć
są składnikami, których suma daje moc P2. Przenoszenie mocy ze strony
pierwotnej na stroną wtórną transformatora nie odbywa się bez strat w
samym transformatorze dlatego też nie możemy przyjąć, że P1=P2 i na
tej podstawie obliczyć Sż a następnie ilość zwojów N.
W obydwóch wypadkach stracona moc ulega zamianie na ciepło. W stosunku do danego rdzenia straty w żelazie zależą od jego wielkości i są tym większe im rdzeń jest większy (cięższy). Straty mocy Pż na 1kg blach transformatorowych przedstawia rys.5.
Reasumując powiemy że określenie mocy P1 w znanych warunkach pracy, odnoszących się do strony wtórnej z uwzględnieniem wszystkich rozpatrzonych wyżej strat daje zależność: P1 = P2
+ Ps1 + Ps2, przy czym: Mając wartość
mocy P1 można określić przekrój rdzenia, a następnie ilość zwojów
na 1 wolt napięcia. Z = N . (E ± e) przy czym znak + odnosi się do uzwojenia
wtórnego, znak - do uzwojenia pierwotnego.
w której "I" jest prądem obciążenia
danego uzwojenia w amperach, "s" - gęstością prądu w A/mm2
i g - przekrojem drutu w mm2.
Znając przybliżoną
ilość zwojów "NE" oraz opór jednego metra przewodu, z którego
uzwojenie to jest wykonane, możemy obliczyć całkowity opór drutu owego
uzwojenia, biorąc pod uwagę wymiary transformatora i miejsce, w którym
drut będzie nawinięty.
Z danych tych obliczamy moc, jaką musi oddać transformator po stronie wtórnej: P2 = 360 . 0,08 + 6,3 . 1,1 + 6,3 . 2 = 48,33W Dla przeniesienia mocy na stronę pierwotną potrzebne są dane odnoszące się do strat w transformatorze. W pierwszym przybliżeniu można przyjąć, że straty uzwojenia pierwotnego i wtórnego w miedzi nie przekroczą 5% mocy P2. Załóżmy dalej, że straty w żelazie (straty stanu jałowego) Pż wynoszą 6 watów. Wobec tego obliczona moc, przeniesiona na stronę pierwotną da: P1 = 48,33 + 2 . 0,05 . 48,33 + 6 = 59,16W Dla tej mocy niezbędny jest przekrój rdzenia, wynikający z zależności:
Następnie obliczamy ilość zwojów N, przypadającą na 1 wolt napięcia, przy założeniu indukcji B=11000 gausów. Wyniesie ona:
Odpowiednio do wysokości napięć otrzymujemy dla poszczególnych uzwojeń następujące ilości zwojów:
Dla określenia
przekroju drutu potrzebne są dane, dotyczące obciążenia każdego z
uzwojeń. Prądy płynące w uzwojeniach wtórnych, są znane (założenie),
natomiast prąd w uzwojeniu pierwotnym wynika z mocy P1 i z poszczególnych
napięć, mianowicie:
dla napięcia 150 woltów:
dla napięcia 220 woltów:
Jeśli obierzemy średnią gęstość prądu, wynoszącą 3A/mm2, to odpowiednie przekroje drutu, z którego wykonane będzie pierwotne uzwojenie transformatora wyniosą: dla 110 woltów:
dla 150 woltów:
dla 220 woltów:
Po stronie wtórnej przekroje i równoważne im średnice wynoszą: dla 2 x 360 woltów:
dla 6,3V/1,1A:
dla 6,3V/2A:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
[artykuły] |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
© 2000-2002 FonAr Sp. z o.o. e-mail: waw@fonar.com.pl |