Obliczanie przekroju rdzenia

P rzy obliczaniu przekroju rdzenia należy rozpocząć obliczenia od wyznaczenia mocy P pobieranej przez transform ator. Dla ob­

liczenia mocy pobieranej przez tran sfo rm ator należy przede wszystkim wyznaczyć całkow itą moc w tórną transform atora P,.

stanowiącą sum ę iloczynów napięć i prądów w poszczególnych uzwojeniach w tórnych.

Moc w tórna transform atorów do prostow ników dwupołów- kowych z punktem zerowym w uzw ojeniu anodowym (rys. 99)

będzie «

Pu, = 1,41 U2'U + U2" i2" + U2'"f2",+ ... [4-281 gdzie U' 2 — napięcie połowy uzw ojenia anodowego, tj. między jednym ż zacisków skrajnych a p u n k tem zerowym.

Moc w tórna transform atorów do prostow ników jędnopołówko- wych wynosi

P w = 1,2 U2I2 - + U2"I2" ||- U2"I2' " + ... [4-29]

31. T R A N S F O R M A T O R Y S IE C IO W E 185 Moc w tórna transform atorów do prostow ników dw upołów - kowych pracujących w układzie m ostkow ym lub z podw ajaniem napięcia w ynosi

p w = U2'Io + u 2" h " + U 2 "12" + ... [4.30]

Moc pobierana przez transform ator p = f c

V

jC.

' — IiUiCosę) [4.31]

Natężenie p rą d u pobieranego z sieci w przybliżeniu będzie

h

= 1,1

U1 [4.32] Rys. 94. W y m iaro w an ie rd z e ­ n i ty p u E.

Przekrój rdzenia dla transform atorów pracujących przy często­

tliwości 50 c/s można obliczyć ze wzorów:

a) przy lepszych gatunkach żelaza i cienkich blachach

Sż = ]/P [4.33]

b) przy zw ykłych blachach transform atorow ych

S* = 1,25 ); P [4.34]

W powyższych wzorach

P — moc pobierana przez tran sfo rm ato r z sieci w W, Pw — moc w tórna transform atora w W,

U2 — wysokie napięcie w tórne — anodowe w V,

U2" — niskie napięcie w tórne — żarzenia lam p radiow ych w Y, U2" — niskie napięcie w tórne — żarzenie lam py prostowniczej

w V (przy prostow nikach stykow ych zbyteczne),

b>\ h ", I2" — natężenia p rąd u w uzw ojeniach w tórnych w A, U1 — napięcie pierw otne sieci w V,

Ir — natężenie p rądu w uzwój em u pierw otnym w A, Sż — przekrój rdzenia w cm2 (rzeczywisty),

i] — spraw ność transform atora.

Wyznaczenie przekroju rdzenia umożliwia wyznaczenie pozo­

stałych w ym iarów rdzenia.

Grubość zastosowanego rdzenia oblicza się ze wzoru

, Ą (cm2)

G(cm) [4.35]

Znormalizowane w ym iary rdzeni typu E produkow anych w ZSRR przedstaw iono w tabl. 79, oznaczenia zaś w ym iarów tych.

rdzeni n a rys. 94.

186 IV . C E W K I, D Ł A W I K I I T R A N S F O R M A T O R Y ; : F

T a b l i c a 79 W y m iary rd z e n i ty p u E p ro d u k o w a n y c h w Z SR R

Typ a b c h Si, S0 SiS0 h h vt

rd zen ia cm cm cm cm cm 2 cm 2 cm-* cm cm cm3

111— 11X10 1,1 1,0 1,15 3,4 1,1 3,9 4,3 6,0 10 11

m — 11X20 1,1 2,0 1,15 3,4 2,2 3,9 8,6 9,0 10 22

w — 1oX15 1,5 1,5 1,35 2,4 2,25 3,24 7,3 10 11 25

ul — 15X30 1,5 3,0 1,35 2,4 4,5 3,24 14,6 13,0 11 50

U l— 19X20 1,9 2,0 1,7 4,6 3,8 7,8 29,6 13,0 15 -57

u i — 19X40 1,9 4,0 1,7 4,6

3,0

7,6’ 7,8 59,2 17,0 15 114 :

m — 20X20 2,0 2,0 1,0 4,0 3,0 12,0 13,0 12 48

tu — 20X40 2,0 , 4,0 1,0 3,0 8,0 3,0 24,0 17,0 12 96 ■

LU — 25X25 2,5 \ 2,5 2,5 6,0 6,25 15,0 94,0 17,0 20 125 :

iu — 25X50 2.5 5,0 2,5 6,0 12,5 15,0 188,0 22,0 20 250

ui — 30X30 3,0 3,0 1,5 4,5 9,0 6,75 61,0 18,0 18 162

i u — 30X60 3,0 6,0 1,5 4,5 18,0 6,75 122,0 24,0 18 324

ui — 40X40 4,0 4,0 3,0 7,0 16,0 21,0 335,0 22,0 28 445

iu — 40X80 4,0 8,0 3,0 7,0 32,0 21,0 670,0 30,0 28' 990

31.2. Obliczanie liczby zwojów uzwojeń transform atora Liczbę zwojów z dowolnego uzw ojenia transform atora można obliczyć ze wzoru

U

4,44 - B - S J ^{10 s [4.36]}

gdzie:

z — liczba zwojów,

U — napięcie n a uzw ojeniu w V, f — częstotliwość w c/s,

B — m aksym alna indukcja w rdzeniu transformatora w gausaeh,

Sż — rzeczyw isty przekrój rdzenia (po odliczeniu po­

w ierzchni w arstw izolujących) w cm2.

M aksym alna indukcja w rdzeniu zależy od gatunku użytego m iękkiego m ateriału m agnetycznego i w aha się w granicach 4000 -i- 10 000 Gs. P rzy zw ykłych blachach transformatorowych przy jm uje się B = 8000—10 000 Gs, przy blachach nakrzemionych B = 10 000 4- 14 000 Gs. W artości m aksym alnej indukcji B zwyk­

łych blach transform atorow ych podane są w tabl. 80.

W raz ze wzrostem indukcji w rdzeniu szybko w zrastają straty w żelazie i rdzeń będzie się silniej nagrzewał.

W praktyce przy obliczaniu liczby ..zwojów stosuje się upro­

szczoną m etodę obliczania w prow adzając pojęcie liczby zwojów na wolt.

31. T R A N S F O R M A T O R Y S I E C IO W E 187 m aksym alna indukcja magnetyczna.

Wartość indukcji B wyznacza się z tabl. 80, przekrój zaś rdze­

nia £ oblicza się ze w zoru [4.33] lub [4.34], Jeżeli przebiegi p rądu ZvS

B

T a b l i c a .80 D ane dotyczące transform atora sieciow ego

w zależności od jego mocy

nie są sinusoidalne (np. przy obliczaniu transform atorów do w ibra­

torów), to. p rzyjm uje się B = 5000 4- 6000 Gs. Jeżeli częstotliwość prądu jest większa niż 50 c/s, to rez u ltat otrzym any ze w zoru [4.37]

należy podzielić przez iloraz częstotliwości, przy której m a p ra­

cować transform ator, przez częstotliwość 50 c/s. Na przykład przy częstotliwości 100 c/s w w ibratorze liczba zwojów n a w olt transfor­

matora będzie dw ukrotnie m niejsza od liczby zwojów w tran sfo r­

matorze pracującym przy częstotliwości 50 c/s.

Przy wyznaczaniu przekroju rdzenia ze zwykłych blach tran s­

formatorowych oraz przy obliczaniu liczby zwojów n a w olt wy­

godnie jest posługiwać się nomogram em przedstaw ionym n a rys. 95.

Po wyznaczeniu mocy pobieranej przez transform ator określa się za pomocą skali Sż umieszczonej po praw ej stronie przekrój rdzenia i z wyznaczonego n a tej skali p u n k tu prow adzi się prostą do punktu n a skali B odpowiadającego p rzyjętej w artości

induk-188 I V . C E W K I, D Ł A W IK I I T R A N S F O R M A T O R Y

F— 14000

-13000

-12000

■ 11000

- 10000

-rno

f-8 0 0 0 ~

es i

-r-7000 -o

3

. 5 .

40 ^{S P}

1.5-2—

4 —.

5-^

-6000

-5000

'—*0 1

| '10- IN

15 —

20^

30-

40-50—3

3 0 -i

20-

15-— 500 400 j — 300

-200

— 100

— JO^i

CM

.5

^*•

S* 7-

* • *

15

* 5 - 3

*

-

-4000-1000

-50 -40 -30

20

b 15

-10

—3

Rys. 95. N om ogram do p ro je k to w a n ia tra n s fo rm a to ró w sieciow ych p rz y częstotliw ości f = 50 c/s.

Moc transformatoraw

31. T R A N S F O R M A T O R Y S IE C IO W E 189

•cji dla tego .rodzaju blach transform atorow ych, k tórym dyspo­

nujemy.

Przecięcie się tej prostej ze środkową skalą z v wyznacza p u n k t odpowiadający wyznaczonej 'liczbie zwojów n a wolt.

P r z y k ł a d

W yznaczyć p rze k ró j rd z e n ia oraz liczbę zw ojów n a w o lt d la tra n s fo rm a to ra pobierającego z sieci m oc 59,3 W i m ająceg o in d u k c ję w rd ze n iu 8250 Gs przy zasto so w an iu zw y k ły c h b la ch tran sfo rm a to ro w y c h .

Zaznaczyw szy n a sk a li P p u n k t o d p o w iad ający 59,3 W, od czy tu je się p rz e ­ krój rd zen ia S = 9,6 cm 2. P ro w ad z ąc z tego p u n k tu p ro s tą do p u n k tu n a skali B o d p ow iadającego in d u k c ji 8250 Gs od czy tu je się n a skali z v liczbę 5,7 zw ojów n a w olt.

Po w yznaczeniu ilości zwojów n a w olt z v można obliczyć całko­

witą liczbę zwojów dowolnego uzw ojenia tran sform ato ra ze wzoru

z = U z v [4.38]

gdzie:

U — napięcie danego uzw ojenia w V, zv — liczba zwojów n a wolt.

Obliczone liczby zwojów należy uzupełnić ze względu na spadki ■ napięć w poszczególnych uzwojeniach. P rzy jm uje się, że straty w rdzeniu i w uzw ojeniu (w żelazie i miedzi) tran sfo rm atora są sobie rów ne i w transform atorach o mocy do 100 W wynoszą po 10%, w transform atorach zaś o mocy powyżej 100 W stra ty te wynoszą po 5%.

W związku z powyższym w transform atorach do 100 W liczbę zwojów w pierw otnym uzw ojeniu zm niejsza się o 5%, liczbę zaś zwojów w uzw ojeniu w tórnym zwiększa się o 5%. W tran sform a­

torach o mocy powyżej 100 W w uzw ojeniu pierw otnym odejm uje się 2,5% zwojów, w uzw ojeniu zaś w tórnym dodaje się 2,5%

zwojów.

31.3. Obliczanie średnicy drutu uzwojeń transformatora Średnicę drutu- danego uzw ojenia transform atora m ożna w y­

znacz yć znając natężenie p rąd u płynącego w uzw ojeniu oraz do­

puszczalną gęstość prądu. Natężenie p rąd u płynącego w uzwo­

jeniu pierw otnym można obliczyć ze wzoru [4.32],

Natężenia p rąd u w uzw ojeniach w tórnych podane są przy pro­

jektowaniu transform atora. Dopuszczalną gęstość p rą d u w uzwo­

jeniach transform atora o odpowiedniej mocy m ożna odczytać z tabl. 80: przy dobrych w arunkach chłodzenia transform atora gęstość p rądu w jego uzw ojeniach może dęchodzić do 3 A /m m 2, a naw et do 4 — 5A /mm2 (uzwojenia żarzenia- naw inięte n a ze­

wnątrz uzw ojeń transform atora).

Natężenieprądu

190 IV . C E W K I, D Ł A W IK I I T R A N S F O R M A T O R Y

0.01

Średnica drutu

Rys. 96. Zależność n a tę ż e n ia p rą d u od śre d n ic y d ru tu .

31. T R A N S F O R M A T O R Y S I E C I O W E 1 9 1

-K .|. r

-Średnicą d ru tu przy danej gęstości p rąd u w uzw ojeniach tran s-formatora można obliczyć “z następujących wzorów:

gęstość prądu 2 A/mm2 d = . 0,8 ] /J [4.39]

gęstość prądu 2,5 A/mm2 d = 0,7 j / j [4.40]

gęstość prądu 3 A /mm2 d== 0,66 [4.41]

gęstość prądu 4 A /mm2 d = 0 , 5 6 ] / j [4.42]

gęstość prądu 5 A/mm2 d = 0 , 5 1 | / j , . [4.43]

gdzie:

d — średnica d ru tu w mm, J — natężenie p rąd u w A.

Przy w yznaczaniu średnicy d ru tu wygodnie je st posługiwać się wykresami przedstaw ionym i n a rys. 96. P rzy gęstości p rąd u 2 A/mm2 dopuszczalne natężenie prądu w uzw ojeniach można od- i czytać z tabl. 26.

Po wyznaczeniu średnicy d ru tu należy jeszcze w ybrać rodzaj izolacji drutów oraz grubość izolacji między poszczególnymi uzwo­

jeniami.

W przeciętnych transform atorach spotykanych w praktyce r a ­ dioamatorskiej najczęściej stosuje się n a uzw ojenia d ru t mie­

dziany emaliowany, jako najtańszy i zajm ujący najm niej miejsca.

Druty w obw oju papierow ym stosuje się w transform atorach dużej mocy do uzw ojeń o średnicy d ru tu rzędu 1,5 -P 2 mm. D ru ty w oprzędzie jedw abnym stosuje się w transform atorach o uzwo- [■ jeniach na wysokie napięcia (powyżej 1000 V).

Izolacja m iędzy uzw ojeniam i pow inna w ytrzym yw ać napięcie o wartości rów nej podw ójnej w artości najwyższego napięcia trans- formatora plus 1000 V. Grubość takiej izolacji w transform a­

torach na napięcia do 1000 V wynosi 1 — 2 m m (papier lub ce- : ratka).

, .. ■ . ,

W dokumencie Poradnik radioamatora : wiadomości ogólne i części radiowe (Stron 188-195)