Struktura

Zjednodušený, částečně obecný, návrh malého síťového transformátoru

Zjednodušený, částečně obecný, návrh malého síťového transformátoru

Zjednodušený návrh síťového transformátoru lze provést relativně jednoduchým orientačním výpočtem nebo také pomocí tzv. nomogramu, což je grafické zobrazení vztahů mezi více proměnnými veličinami. V nevelkém rozsahu hodnot umožňuje rychlé a jasné stanovení výsledku bez výpočtu.

Příklad:

Navrhněte síťový transformátor s výstupním napětím 10 V (U2ef = 10 V), při odběru proudu 2 A. Vstupní napětí je 230 V (U1ef= 230 V).

1) Stanovení výkonu transformátoru

P_{2}=U_{2}I_{2}=10\cdot 2=20 VA

2) Stanovení příkonu transformátoru (protože se jedná o malý transformátor, volíme účinnost 65 %)

P_{1}=\frac{P_{2}}{\eta }=\frac{20}{0,65}\cong 31VA

3) Stanovení průřezu jádra (zde se použije první ze dvou vztahů, které je nutné si pamatovat, příkon se dosazuje ve VA, průřez je v cm2)

S_{z}=\sqrt{P_{1}}=\sqrt{31}=5,6=6cm^{2}

 

Podle tohoto průřezu se z příslušných tabulek pro konkrétní typ transformátorových plechů (např. EI plechy) zvolí velikost a výška svazku tak, aby průřez byl o něco větší než vypočítaný.

4) Stanovení počtu závitů na 1V (zde se použije druhý ze dvou vztahů, které je nutné si pamatovat, průřez je v cm2)

\frac{N}{1V}=\frac{45}{S_{z}}

Počet závitů primárního vinutí je dán

N_{1}=U_{1}\frac{N}{1V}-3procenta

Počet závitů sekundárního vinutí je dán

N_{2}=U_{2}\frac{N}{1V}+3procenta

Procentní úpravy počtu závitů respektují úbytek napětí vlivem rozptylu a odporu vodičů.

5) Stanovení průřezu a průměru vodičů jednotlivých vinutí. Nejprve je nutné vypočítat hodnotu primárního proudu, sekundární proud je známý.

I_{1}=\frac{P_{1}}{U_{1}}=\frac{31}{230}=0,135 A

Pro výpočet průřezu vodičů je nutné zvolit proudovou hustotu J. U vnitřních vinutí se volí proudová hustota 2 až 2,5 A/mm2, pro vnější vinutí, která bývají lépe chlazena, až 5 A/mm2. Zvolení konkrétní velikosti proudové hustoty závisí na nejvyšší přípustné teplotě transformátoru v provozu. Transformátor má být obecně navržen tak, aby jeho teplota nebyla příliš vysoká, je nutné také respektovat, v jaké klimatické oblasti bude transformátor pracovat, a dále akceptovat skutečnost, že s rostoucí teplotou prudce klesá spolehlivost zařízení.

S_{1}=\frac{I_{1}}{J_{1}}=\frac{0,135}{2,5}=0,0054mm^{2}

d_{1}=\sqrt{\frac{4S_{1}}{\pi }}=\sqrt{\frac{4\cdot 0,0054}{3,14}}=0,262mm

S_{2}\frac{I_{2}}{J_{2}}=\frac{2}{2,5}=0,8mm^{2}

d_{2}=\sqrt{\frac{4S_{2}}{\pi }}=\sqrt{\frac{4\cdot 0,8}{3,14}}=1,02mm

Nyní se v příslušných tabulkách (vodiče pro transformátory) naleznou nejbližší vyšší normalizované průměry vodičů, průměry vodičů s izolací, stanoví se, kolik závitů bude v jedné vrstvě, kolik bude vrstev a provede se tzv. kontrola plnění okénka – tj. zda se vinutí do daného prostoru vůbec vejde (obr.1). Pokud ne, je nutné zvolit větší plechy nebo výšku svazku a provést výpočet znovu.

Obr. 1: Provedení plechů EI

V dnešní době se na výpočet transformátorů používají příslušné počítačové programy.

Zdroje

  • KOUTNÝ, Jaroslav a Ivo VLK. Elektronika I učebnice.  VYTVOŘENO V RÁMCI PROJEKTU: DIGITÁLNÍ ŠKOLA: ICT VE VÝUCE TECHNICKÝCH PŘEDMĚTŮ, REG. Č. CZ.1.07/1.1.04/01.0137, Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická, Olomouc 2009

Obrázky

  • Obr. 1: KOUTNÝ, Jaroslav a Ivo VLK. Provedení plechů EI, Elektronika I učebnice.  VYTVOŘENO V RÁMCI PROJEKTU: DIGITÁLNÍ ŠKOLA: ICT VE VÝUCE TECHNICKÝCH PŘEDMĚTŮ, REG. Č. CZ.1.07/1.1.04/01.0137, Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická, Olomouc 2009
Logolink