Техника

Конструкция трансформаторов. Электротехника

Здравствуйте. Как выбирают размер магнитопровода трансформатора, число витков обмотки и её сечение? ( Например, в индукционных счетчиках катушка напряжения выполняется большим числом витков малого сечения, а в повышающем трансформаторе микроволновки с большим магнитопроводом, почему так?) Есть ли какая нибудь формула, наглядно показывающая связь этих характеристик? И еще: я где то в учебнике читал, что у повышающего трансформатора за счет небольшого тока на вторичной обмотке можно применять провод с меньшим сечением, но чем меньше сечение тем меньший ток будет проходить, парадокс?
Если коротенечко, то размер магнитопровода выбирается из требуемой мощности трансформатора.
Есть простенькая, практическая формула, которой связывается площадь сечения магнитопровода с габаритной мощностью
Sсеч. = SQRT(Pгаб. ) и наоборот,
Pгаб. = Sсеч. ^2, где P - в ваттах, а S - в сантиметрах.
Формула справедлива для трансформаторов мощностью до 2 кВА. За большие мощности ручаться не могу, но думаю и на них будет работать.

Число витков на 1 вольт обмоток тоже можно определить приблизительно по следующей формулке:
- для первичной обмотки - 48 / Sсеч, а
- для вторичной обмотки - 52 / Sсеч.

Диаметр провода обмоток (мм) определить можно приближенно из
d [мм] = 0,7 * SQRT( Iобм ), где Iобм - ток обмотки в А.

Ток обмотки считается из необходимой мощности и напряжения конкретной обмотки. По закону Ома и останавливаться на этом нет смысла.

Теперь пару слов про транс микроволновки. Вы заметили на задней стенке микроволновки какая там написана мощность печи? Подсказываю - не менее 1200 Вт. По нашей самой первой формулке получается, что площадь сечения магнитопровода
Sсеч. = SQRT(1200) = 35 см^2 - а это (5 х 7) см.
Прикинем вторичную обмотку. Напряжение на магнетрон надо от 2 до 4 кВ (точно не знаю, а искать лень, сорри) .
Итого получается ток во вторичке 1200 Вт / (2-4) кВ = (0,6 - 0,3) А.
Диаметр обмотки
d = 0,7 * Корень (0,6 - 0,3) = (0,54 - 0,38) мм - прилично-толстый провод, надо заметить.
Число витков вторички: (52 / 35) * (2000 - 4000) = (3000 - 6000).
Вот и получается, что трансформатор оказался немаленький.

Точные значения можно найти в даташитах. Все цифры приведенные в ответе взяты "от фонаря" исключительно для примера.
Есть сайт по расчёту трансформаторов в онлайне. При желании, там можно попрактиковаться, меняя параметры и наблюдая за результатом.
Олеся Карпова
Олеся Карпова
33 841
Лучший ответ
Существуют формулы расчета трансформаторов.
Изучи вопрос о гистерезисе и магнитной проницаемости железа
Ток во вторичной обмотке определяется в основном не ее сопротивлением, а напряжением и сопротивлением нагрузки. Вы правильно отметили, что при большем напряжении требуется меньший ток. Поэтому вторичная обмотка может быть выполнена проводом меньшего сечения и при этом не перегреваться. Что касается расчета трансформатора, поищите в Гугле "Простейший расчет трансформатора" или "Радиолюбительский расчет трансформатора". Там полно информации на эту тему.
Гена Фурсов
Гена Фурсов
44 911
Все очень просто. Провод берется чтобы он не сгорел от требуемого тока. Количество витков рассчитывается по формуле исходя из напряжения, частоты и сечения среднего стержня магнитопровода. Ну а размеры окна берутся так чтобы влезли все обмотки. Потом все это округляется в большую сторону под стандартный типоразмер.
Меньший ток. . не совсем так, ток короткого замыкания берется из активного сопротивления и это означает что вся мощность рассеится на обмотках и трансформатор сгорит, поэтому рабочий расчетный ток значительно меньше чем ток кз.
Можно почитать в книге Марти Браун "источники питания" или Семенов "силовая электроника" а конкретнее посмотреть там расчет прямоходовых трансформаторов.
Расчет вообще не всегда соответствует реальности, часто требуется подгонять частоту для получения минимального тока холостого хода. Меньше намотано - ближе к насыщению больше потери, больше намотано - больше сопротивление больше потери. Вот так оно.