Сегодняшняя статья будет посвящена расчету силового трансформатора. Это самый простой расчет, с упрощенными формулами, тем не менее, он достаточно точный для нашей сети 220-230В, 50Гц. По этой методике был рассчитан не один трансформатор, все работает отлично.
Каждый раз, когда мы собираемся сделать какое-либо устройство, будь то блок питания, зарядное устройство, усилитель и т.п., первым делом встает вопрос о подходящем трансформаторе. И вот, у нас нашлось какое-то железо от какого-то трансформатора, и мы захотели выяснить, можно ли на нем изготовить транс, который нам подойдет. Поехали!
Предположим, что мы изготавливаем зарядное устройство для автомобиля. Для начала определимся с мощностью, которую будет потреблять наше устройство. Для этого необходимо знать нужное нам напряжение и ток, который будет протекать через вторичную обмотку нашего транса: Р = U*I Напряжение на выходе должно быть 16В (с учетом потерь на выпрямителе), а ток 6А. Значит мощность вторичной обмотки будет 96Вт. Но нам надо взять какой-то запас, поэтому это значение надо умножить на 1,2. Окончательная мощность получилась примерно 115Вт.
Теперь посмотрим, подойдет ли нам наше железо. Измерим габаритную мощность будущего транса. Смотрим на рисунке нижнее изображение (предположим, у нас Ш-образное железо). На картинке видно, как измерить Sc - площадь сечения сердечника и So - площадь окна. Мерим простой линейкой, в сантиметрах.
Рассчитаем габаритную мощность: Ргаб = Sc * So *50/62, (Вт)
(50 - это частота сети).
(здесь и далее до косой черты - числитель, после - знаменатель).
Допустим, наше железо имеет такие размеры: Sc = 3*4 = 12, So = 7*2 = 14, отсюда Ргаб = 135Вт. Это значит, нам повезло, габаритная мощность больше, чем рассчитанная нами ранее необходимая мощность трансформатора. Если же у Вас при расчете Ргаб окажется меньше рассчитанной, придется поискать железо покрупнее.
Переходим к обмоткам. Примем сетевое напряжение равным 230В. Узнаем напряжение одного витка: Uвит = Sc *50/2500 (В). У нас Uвит = 12*50/2500 = 0,24В.
Отсюда рассчитаем число витков первичной обмотки: Wпер = Uсети/ Uвит = 230/0,24 = 958,33 округляем в большую сторону - 960 витков.
Далее рассчитаем число витков вторичной обмотки: Wвтор = ( Wпер / Uсети )*Uвтор = (960/230)*16 = 66,78 округляем - 67 витков.
А какой диаметр провода выбрать? Чтобы не гадать, рассчитаем его: d =0,6*корень из I.
Для вторичной обмотки: 0,6* корень из 6 = 1,44 мм. Можно взять чуть меньше-чуть больше. Если нет такого толстого провода, можно взять два по 0,7 мм и мотать сразу двумя проводами. Но так, конечно, сложнее.
А какой ток у первичной обмотки? Выведем его из габаритной мощности и напряжения сети: Iперв = Ргаб /230 = 135/230 = 0,59А. Значит диаметр провода первичной обмотки 0,6*корень из 0,59 = 0,46 мм. Можно взять ближайший стандартный, или чуть больше, например 0,51 мм.
Теперь все расчеты нашего трансформатора закончены, осталось намотать обмотки. Некоторые рекомендации: Такой простой транс можно намотать и без специального станка, прямо вручную. Но лучше, за отсутствием станочка сделать простейшую моталку из шпильки с резьбой и двух щечек. Сначала мотается первичная обмотка. Мотать можно внавал, однако надо стараться ровнее и плотнее укладывать провод, а то обмотки могут и не поместиться. После намотки первичной обмотки надо её хорошо заизолировать. Можно проложить простой бумагой и замотать изолентой, но, конечно, лучше всего использовать фторопластовую ленту. Вторичная обмотка мотается виток к витку и так же изолируется. Хорошо между слоями вторички прокладывать бумагу, так и изоляция лучше и витки ложатся ровнее.
Намотали! Собираем наш трансформатор. Железо должно собраться без зазора. Хорошо протягиваем все болты, иначе транс будет гудеть. Включаем в сеть (можно через предохранитель 1-2А), измеряем напряжение на вторичной обмотке, радуемся! Все получилось! И оказалось совсем не так сложно, как казалось в начале!
Так мы рассчитали простой трансформатор. Если материал Вас заинтересовал, в одной из статей разберем намотку трансформатора для лампового усилителя, там свои нюансы.
