Режимы работы трансформатора

Конструкция трансформатора источника питания определяется его мощностью. Выходная мощность трансформатора определяется вторичным напряжением и током нагрузки. Исходя из величины выходной мощности, напряжений первичной и вторичной обмоток в результате расчета транс­форматора должна быть получена функциональная связь между параметрами его сердечника и параметрами обмоток с учетом потерь.

Размеры магнитопровода трансформатора и его типовая мощность связаны следующим соотношением

(4.1)

где k_cm -коэффициент заполнения сталью сечения сердечника;

k_M - коэффициент заполнения медью сечения окна магни­топровода;

В - величина индукции в магнитопроводе [Тл1;

f - частота питающей сети [Гц];

j - плотность тока в обмотках [А/мм²]

Значение коэффициента k_cm в зависимости от толщины пластин приведены в Табл.4.1.

Таблица 4.1. Зависимость k_cm от толщины пластин сердечника

Толщина пластины	0,1	0,2	0,35	0,5
kcm	0,65	0,75	0,86	0,92

Коэффициент k_M зависит от марки провода E его диаметра и тех­нологии намотки и принимает значения от 0,15 для провода ПЭВ-2 при Р_Т = 10 В*А до 0,37 при Рт = 1000 * 5000 В*А.

Из формулы (4.1) следует, что с увеличением величины индукции В размеры трансформатора уменьшаются. Однако если значение В выбраны за коленом кривой намагничивания в трансформаторе резко возрастают потери в стали и увеличивается ток холостого хода. Потери в стали зависят от марки трансформаторной стали, пропорционально квад­рату индукции В, возрастают с увеличением толщины пластин и частоты сети.

(4.2)

где удельные потери в стали (см. рис. 15);

- масса стали.

От выбранной величины В также зависит значение намаг­ничивающей мощности Q_ст, которая определяет реактивную составляющую

(4.3)

тока, холостого хода. Помимо индукции на Qcm влияет марка стали, толщина листа, частота сети и конфигурация сердечника. Активная составляющая тока холостого хода

Реактивная составляющая тока холостого хода

(4.4)

Ток холостого хода трансформатора

(4.5)

В маломощных трансформаторах для частоты f = 50 Гц допустимые

значения тока холостого хода

(4.6)

а на частоте f = 400 Гц

(4.7)

где I₁ -номинальный ток первичной обмотки.

Потери в меди

(4.8)

где Т - максимально допустимая температура нагрева провода. Для разных проводов Т составляет ПЭВ - 105°С; ПЭВТЛ - 120'С; ПЭТВ - 130°С

k - коэффициент пропорциональности, зависящий от температуры, до которой нагревается провод;

G_M - масса меди обмотки.

4.2. Определение параметров трансформатора

Напряжение прикладываемое к первичной обмотке и число витков связаны следующим соотношением

(4.9)

Сечение магнитопровода выбирают согласно величине Р_Т по формуле (4.1) или в Приложении п1, п3.