ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ЛИЦЕЙ 4 Трансформаторы Выполнил Комиссаров Д.В. Преподаватель Антонова Т.А. г. Пенза 1999г. ПЛАН 1. Трансформатор создание и принцип действия. 2. Области применения трансформаторов. 3. Общее устройство и назначение трансформаторов для бытовой радиоэлектронной аппаратуры. 4. Расчт силового трансформатора. 1. Трансформатор создание и принцип действия. Одним из важнейших преимуществ переменного тока перед постоянным является легкость и простота, с которой можно преобразовать переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения.
Достигается это посредством простого и остроумного устройства трансформатора, созданного в 1876 г. замечательным русским ученым Павлом Николаевичем Яблочковым. П.Н. Яблочков предложил способ дробления света для своих свечей при помощи трансформатора. В дальнейшем конструкцию трансформаторов разрабатывал другой русский изобретатель И.Ф. Усагин, который предложил применять трансформаторы для питания не только свечей Яблочкова, но и других приемников.
В дальнейшем несколько конструкций однофазных трансформаторов с замкнутым магнитопроводом были созданы венгерскими электротехниками О. Блати, М. Дери и К. Циперновским. Для развития трансформаторостроения и вообще электромашиностроения большое значение имели работы профессора А.Г. Столетов по исследованию магнитных свойств стали и расчету магнитных цепей. Важная роль в развитии электротехники принадлежит М.О. Доливо-Добровольскому.
Он разработал основы теории многофазных и, в частности, трехфазных переменных токов и создал первые трехфазные электрические машины и трансформаторы. Трехфазный трансформатор современной формы с параллельными стержнями, расположенными в одной плоскости, был сконструирован им в 1891 г. С тех пор происходило дальнейшее конструктивное усовершенствования трансформаторов, уменьшалась их масса и габариты, повышалась экономичность.
Основные положения теории трансформаторов были разработаны в трудах Е. Арнольда и М. Видмара. В развитии теории трансформаторов и совершенствовании их конструкции большое значение имели работы советских ученых В.В. Корицкого, Л.М. Пиотровского, Г.Н. Петрова, А.В. Сапожникова, А.В. Трамбицкого и др. Трансформатор представляет собой сердечник из тонких стальных изолированных одна от другой пластин, на котором помещаются две, а иногда и больше обмоток из изолированного провода. Обмотка, к которой присоединяется источник электрической энергии переменного тока, называется первичной обмоткой, остальные обмотки вторичными.
Если во вторичной обмотке трансформатора намотано в три раза больше витков, чем в первичной, то магнитное поле, созданное в сердечнике первичной обмоткой, пересекая витки вторичной обмотки, создаст в ней в три раза больше напряжение. Применив трансформатор с обратным соотношением витков, можно так же легко и просто получить пониженное напряжение. С допустимой для практики точностью можно считать, что отношение числа витков первичной обмотки к вторичной равно отношению приложенного напряжения к выходному. Это отношение, называемое коэффициентом трансформации, обычно сокращают на меньшее из чисел, и тогда коэффициент трансформации получают в виде отношения единицы к некоторому числу 14 150 или, наоборот, некоторого числа к единице 501. В радиоаппаратуре трансформаторы используются в первую очередь в питающих устройствах, позволяющих питать приемники от осветительной сети переменного тока. Такие трансформаторы называются силовыми.
Кроме того, трансформаторы используются для понижения и повышения напряжения различной частоты в усилителях и радиоприемниках.
Для низких звуковых частот эти трансформаторы изготовляются с сердечниками из листовой стали. Для токов сравнительно высокой частоты трансформаторы, как и катушки индуктивности, делаются или совсем без стальных сердечников или с сердечниками из магнетита, альсифера, карбонильного железа и других специальных металлов.
Иногда для экономии провода и стали применяют трансформаторы, в которых одна обмотка является частью другой, то есть гальванической развязки между входной и выходной цепью нет. Такие трансформаторы, называют автотрансформаторами, они могут повышать напряжение, для чего обмотка, включаемая в сеть, должна составлять часть обмотки, дающей выходное напряжение, и понижать его, для чего обмотка, с которой снимается напряжение, должна составлять часть сетевой обмотки.
Применение автотрансформаторов в радиоприемниках связано с некоторыми неудобствами, поэтому в любительских и улучшенных промышленных радиопримниках автотрансформаторы широкого распространения не получили. В основном они нашли применение в дешевых массовых промышленных приемниках, а также в качестве устройств для поддержания необходимого напряжения при питании радиоприемников от осветительной сети, напряжение которой подвержено колебаниям. 2.
Для передачи и распределения электрической энергии. В настоящие время ... 3. Мощность их достигает десятков тысяч киловольт-ампер при напряжение до... Для включение электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов, нап... Они имеют сравнительно большую мощность, определяемую мощность, потреб...
Кроме силовых трансформаторов, в ламповых радиоприемниках и усилителях... В справочниках эта оптимальная нагрузка обозначается обычно Rа или Rа ... Здесь, так же как и в дросселях фильтра, пластины сердечника собираютс... В зависимости от назначения устройства, для питания которого рассчитыв... График 1.
заключение следует проверить, уместится ли в окне сердечника рассчитанные обмотки.
Для этого подсчитывается площадь, занимаемая каждой обмоткой Sоб W Ws, где Sоб площадь, занимаемая одной обмоткой, см2 W количество витков данной обмотки, вит. Ws количество витков, умещающихся в см2 сечения обмотки, вит. Число витков, умещающихся в одном квадратном сантиметре сечения обмотки, находится для данного диаметра провода из таблицы 2. Таблица 2. Зависимость числа витков, укладывающихся в одном квадратном сантиметре сечения обмотки, от диаметра провода.
Диаметр провода без изоляции, ммЧисло витков, умещающихся в одном см2 сечения обмоткиДиаметр провода без изоляции, ммЧисло витков, умещающихся в одном см2 сечения обмотки0,105 0000,61750,123 2000,71300,142 5000,81000,162 0000,9900,181 6601,0680,201 3801,1550,221 1201,2480,259101,3400,306501,4360,354801 ,5310,403751,6250,45250 Пbюbюы0 чяяяяПbJчъGFФУbМПb0CdУbдПbTбhDдFшLШb0CLФ b5кDкТboЛCbLЬорокна трансформатора, так как остальную часть площади окна трансформатора должны занять изоляция провода, прокладки, каркас и т.п. Пbюbюы0 чяяяяПbJчъGFФУbМПb0CdУbдПbTбhDдFшLШb0CUФ b5кDкТboЛCbUЬор024Пользуясь изложенным способом расчета, рассчитаем трансформатор для двухлампового усилителя, работающих на лампах 6Ж7 и 6П6С. 1. В справочниках по лампам находим напряжения и токи, требующиеся для данных ламп. Для накала этих ламп необходимо напряжение 6,3 В, при этом лампа 6Ж7 потребляет ток 0,3 А, а 6П6С 0,45 А. Для питания анодных цепей и цепей экранирующих сеток необходимо напряжение 200-250 В. При этом анодный ток лампы 6Ж7 составит 2 мА, ток экранирующей сетки 0,5 мА. Всего эта лампа будет потреблять ток 2,5 мА. Анодный ток лампы 6П6С равен 45 мА, а ток экранирующей сетки 4,5 мА. Всего она потребляет 49,5 мА. Поскольку общее потребление тока от источника высокого напряжения составляет 49,52,552 мА, т.е. оно сравнительно невелико, то можно применить схему однополупериодного выпрямителя как более простую, а кенотрон взять самый маломощный типа 6Ц5С. применение его позволит обойтись одной обмоткой накала, так как катод в этом кенотроне изолирован от нити накала, а последняя требует, как и нити накала усилительных ламп, напряжение 6,3 В. Ток, потребляемый на накал кенотроном, равен 0,6 А. Таким образам, трансформатор должен иметь всего три обмотки Первичную на 220 В с отводами для питания от сети напряжением в 127 и 110 В Вторичную для питания анодных цепей напряжением 220 В при найденной величине тока в 52 мА Вторичную для питания накала ламп напряжением 6,3 В при токе 0,30,450,61,35 А. Мощность, потребляемая от анодной обмотки, 2200,05211,4 Вт. Мощность, потребляемая от накальной обмотки, 6,31,358,5 Вт. Общая потребляемая от трансформатора мощность 11,48,519,9 Вт. 2. Мощность, потребляемая трансформатором от сети, 1,2519,925 Вт. 3. Сечение сердечника при мощности 25 вт по графику 1 должен быть равно 6 см2. При этом подходящими трансформаторными пластинами будут пластины типа Ш-19, Ш-20 и Ш-24. 4. Число витков на вольт при сечение железа в 6 см2 по графику 2 должно быть равно 9,5 витка на вольт. 5. Число первичной обмотки 9,52202090 витков.
Отводы надо будет сделать от 9,51271260 витков. и 9,51101045 витков.
Число витков анодной обмотки 9,52202090 витков.
Число витков накальной обмотки 9,56,360 витков. 6. Определяем по графику 3 диаметр проводов обмоток в зависимости от протекающих по ним токов.
Диаметр провода анодной обмотки может быть взят от 0,13 до 0,16 мм. Из таблицы 2 найдем, что при диаметре 0,16 мм число витков, умещающихся в одном квадратном сантиметре сечения обмотки, равно 2000. Диаметр провода накальной обмотки может быть взят от 0,75 до 0,90 мм при диаметре 0,8 мм число витков, умещающихся в одном квадратном сантиметре сечения обмотки, равно 100. Ток первичной обмотки при питании от сети напряжением 110 В будет 251100,23 А. При таком токе диаметр провода должен быть взят в пределах 0,3-0,35 мм. При напряжении в сети 220 В ток будет вдвое меньше, что позволит для соответствующей части обмотки взять провод несколько меньшего диаметра от 0,2 до 0,25 мм. Однако в данном трансформаторе сравнительно маломощном применять для первичной обмотки провода разных диаметров нецелесообразно.
Можно для всей обмотки использовать провод диаметром 0,3-0,35 мм. При диаметре 0,3 мм число витков, умещающихся в одном квадратном сантиметре сечение обмотки, равно 650. 7. В заключение проверим, уместиться ли обмотки в окне трансформатора.
Предположим, что для сердечника выбрана трансформаторная сталь типа Ш-20, у которой окно имеет площадь 1,754,78,23 см2. Площадь, занимаемая первичной обмоткой, 20906503,21 см2. Площадь, занимаемая анодной обмоткой, 209020001,04 см2. Площадь, занимаемая накальной обмоткой, 601000,60 см2. Общая площадь 3,211,040,604,85 см2. Отношение площадей 4,858,230,59, что значительно меньше 0,75 . Следовательно, рассчитанные обмотки легко уместятся на выбранном сердечнике. Список используемой литературы Боровик С.С Бродский М.А. Ремонт и регулировка бытовой радиоэлектронной аппаратуры.
Вышэйшая школа.
Минск, 1989. Брускин Д.Э. и др. Электрические машины.
Т.1. Высшая школа.
М 1987. Кабардин О.Ф. Физика.
Справочные материалы. Просвещение. М 1991. Костыков Ю.В Ермолаев Л.Н. Первая книга радиолюбителя. Воениздат МО СССР. М 1955. Кузнецов М.И. Основы электротехники. Трудрезервиздат. М 1957. Сворень Р.А. Электроника шаг за шагом. Детская литература. М 1991.