Návrh síťového transformátoru - Ročníková práce elektronika

Napětí se transformují v přímém poměru k počtu závitů. Proudy se transformují v převráceném poměru. Čím menší napětí na sekundárním vinutí tím větší proud je schopno dodat, proto je nutno dostatečně dimenzovat vodiče.

Teorie výpočtu

Označení důležitých veličin a údajů :

U1 – primární ( vstupní ) napětí

U2 ( …Un ) – sekundární ( výstupní ) napětí

I1 – primární ( vstupní ) proud

I2 ( …Ia ) – sekundární ( výstupní ) proud

N1 – počet závitů primární cívky

N2 ( …Nn ) – počet závitů sekundární cívky

P1 – příkon transformátoru ( na primární cívce )

P2 – výkon transformátoru ( na sekundárních cívkách )

Q – průřez

j – proudová hustota

d – čistý průměr vodiče

D – průměr vodiče s lakovou izolací ( smalt )

Výkon transformátoru

Výpočet začínáme určením výkonu, který bude jádro přenášet. Počítáme výkony na jednotlivých sekundárních vinutí.

P2 = U2 . I2 + U3 . I3 + U4 . I4 + … Un . In

Příkon transformátoru

Příkon je součin primárního napětí a proudu. U ideálního bezeztrátového stroje by se rovnal výkonu. U síťového transformátoru s malým výkonem uvažujeme účinnost asi 80 %. Příkon získáme, když výkon vydělíme účinností v absolutním tvaru ( ne v % ).

P1 =

Průřez jádra transformátoru

Jádro slouží na přenášení výkonu mezi primární a sekundární stranou transformátoru. Je složeno z transformátorových plechů, nejčastěji EI nebo M, tvoří magnetický obvod. Tento obvod je složen z určitého počtu transformátorových plechů, průřez jádra je potom plocha kolmého řezu středním sloupkem. Tato plocha je závislá na požadovaném přenášeném výkonu ( tj. příkon transformátoru ).

Q = 1,1 .

Jádro transformátoru ( EI plechy )

Počty závitů na primární a sekundárních cívkách

Na počtech závitů závisí napětí, které se indukuje v sekundárních cívkách. Nejdříve určujeme počet závitů na jeden volt. Tento údaj závisí pouze na průřezu jádra transformátoru.

=

Počet závitů primární cívky počítáme tak, že primární napětí násobíme počtem závitů na 1 V. Od výsledku odečítáme 3 % na pokrytí ztrát v primární oblasti.

N1 = U1 . - 3 %

Počet závitů sekundárních cívek počítáme tak, že požadovaná sekundární napětí násobíme počtem závitů na 1 V. K výsledku přičítáme 3 % na pokrytí ztrát v sekundární oblasti.

N2 = U2 . + 3 %

N3 = U3 . + 3 %

…

Výpočet průměru vodičů

V závislosti na velikosti požadovaného odebíraného proudu musíme správně zvolit dostatečný průměr vodičů na primarní i na sekundárních cívkách. Čím větší proud budeme z vinutí odebírat, tím větší musí být průměr vodiče, kterým bude tento proud procházet. Tuto závislost vyjadřuje proudová hustota. Proudovou hustotu volíme nejčastěji okolo 3 A . mm-2.

d =

Pro výpočet průměru vodiče primárního vinutí musíme nejdříve určit proud, který bude tímto vinutím protékat.