За конструктивним виконанням магнітопроводи для мережевих трансформаторів поділяють на броньові, стрижневі та тороїдальні, а за технологією виготовлення - на пластинчасті (рис. 1) та стрічкові (рис. 2). На рис.1 і 2 позначені магнітопроводи: а) - броньові, б) - стрижневі, с) - тороїдальні.
У трансформаторах малої (до 300 Вт) та середньої потужності (до 1000 Вт) частіше використовують стрічкові магнітопроводи. А серед стрічкових найбільш застосовні тороїдальні магнітопроводи. Вони мають ряд переваг у порівнянні, наприклад, з броньовими:
Проте тороїдальним магнітопроводам притаманні й недоліки:
Наприклад виберемо стрижневий стрічковий магнітопровід. Подібні магнітопроводи виготовляють наступних типів: ПЛ - стрижневий стрічковий; ПЛВ - стрижневий стрічковий найменшої маси; ПЛМ - стрижневий стрічковий із зменшеною витратою міді; ПЛ Р - стрижневий стрічковий найменшої вартості. На рис. 3 показано позначення габаритних розмірів магнітопроводу: А - ширина; Н - висота; а - Товщина стрижня; b - ширина стрічки; с - ширина вікна; h - висота вікна; h1 – висота ярма. Стрижневим магнітопроводам присвоєно скорочене позначення, наприклад ПЛ8х 12,5х 16 де ПЛ - П-подібний стрічковий, 8 - товщина стрижня, 12,5 - ширина стрічки, 16 - висота вікна. Розміри магнітопроводів ПЛ та ПЛР наведені в табл. 1 та 2.
Різні варіанти розташування котушок на стрижнях магнітопроводу порівняємо по одному з основних параметрів трансформаторів - індуктивності розсіювання, яку розрахуємо за формулою:
LS=2uO*w12 *вср.об.*b/(3h)
де uO = 4л * 107Гн / м - магнітна постійна; w, - Число витків первинної обмотки; вср.об.- середня довжина витка обмоток, см; b - Товщина обмоток, см; h - висота обмотки, див. Ця формула отримана за умови, що обміжки - циліндричні, не секціоновані і розташовані концентрично. Схеми з'єднання обмоток всім варіантів показані на рис. 4.
Порівняльні розрахунки проведемо для трансформатора на магнітопроводі підводного човна 10×12,5×40, що має одну первинну і одну вторинну обмотки. Щоб усі розрахункові варіанти перебували в однакових умовах, приймемо товщину обмоток b = = с/4 та число витків первинної обмотки w = 1000.
Розглянемо перший варіант, коли первинна та вторинна обмотки розташовані на одному стрижні (рис. 4, а). Креслення котушки показано на рис. 5. Спочатку розрахуємо середню довжину витка обмоток:
Вср.об.=2а+2b+2п*с/4=6,5см. , а потім індуктивність розсіювання котушки першого варіанту: LS1=uo*c*w12*вср.об./(6h)=4п*10-9*6,5*1,25/(6*4)=4,25мГн. У другому варіанті первинна та вторинна обмотки розділені на дві рівні частини, які розміщені на двох стрижнях (рис. 4, б). Кожна котушка складається з половини обмотки w, половини w2. Креслення котушок показано на рис. 6. Обчислимо індуктивність розсіювання однієї котушки (w, = 500), а потім результат вдвох, оскільки котушки однакові: LS2=2*uO*c*w12*вср.об./(6h)=2*4п*10-9* 25 * 104 * 6,5 * 1,25 / (6-4) = 2,13 мгн. Дві первинні обмотки у третьому варіанті розташовані у двох котушках на різних стрижнях, кожна з яких містить по 1000 витків. Обидві первинні обмотки з'єднані паралельно. Вторинна обмотка також розміщена у двох котушках на різних стрижнях, причому можливі два випадки: дві напівобмотки з повним числом витків, з'єднані паралельно (рис. 4, в), або вторинна обмотка розділена на дві напівобмотки з удвічі меншим числом витків, з'єднані послідовно (рис. 4, г). Креслення котушок показано на рис. 6 У цьому варіанті індуктивність розсіювання така сама, як і в другому варіанті: LS3=LS2=2.13мГн.
Слід пам'ятати, що в другому і третьому варіантах первинні і вторинні обмотки і напівобмотки повинні бути включені згідно, щоб магнітні потоки, що створюються ними, в магнітопроводі мали однаковий напрям. Іншими словами, магнітні потоки повинні підсумовуватися, а не відніматися. На рис. 7а показано неправильне підключення, а на рис 7б правильне.
Необхідність дотримання правил з'єднання обмоток та напівобмоток – нестача другого та третього варіантів. Крім того, у третьому варіанті сумарний магнітний потік від первинної обмотки вдвічі більший у порівнянні з іншими, що може призвести до насичення магнітопроводу і, як наслідок, до спотворення синусоїдальної форми напруги. Тому застосовувати третій варіант включення обмоток практично слід обережно. У четвертому варіанті первинна обмотка повністю розташована на одному стрижні магнітопроводу, а вторинна - на іншому (рис. 4, д). Креслення котушок показано на рис. 8 Оскільки обмотки розташовані не концентрично, для розрахунку індуктивності розсіювання скористаємося формулою: 
де b = с/4 - товщина обмоток, см RВН = воб. / (2п) - зовнішній радіус обмотки, см; воб.=2а+2b+2пb— зовнішня довжина витка обмотки, див. Обчислимо зовнішню довжину витка та зовнішній радіус обмотки: воб.=6,5см; R=1,04див. Підставляючи розраховані значення формулу для обчислення індуктивності розсіювання, отримаємо LS4= 88,2 мГн.
Крім розглянутих чотирьох існує ще багато інших варіантів розташування обмоток на стрижнях магнітопроводу, однак у всіх інших випадках індуктивність розсіювання більше, ніж у другому та третьому варіантах.
Аналізуючи отримані результати, можна зробити такі висновки:
1. Індуктивність розсіювання мінімальна у другому та третьому варіантах розташування обмоток і знаходиться у такому співвідношенні LS4>>LS1>LS2=LS3.
2 У трансформаторів третього варіанта дві однакові первинні обмотки, тому вони важчі, трудомісткі та дорогі, ніж у другому варіанті.
Отже, при виготовленні трансформаторів малої потужності слід вибирати схему з'єднання та розташування обмоток, розглянуті у другому варіанті. Вторинні напівобмотки можна з'єднувати і послідовно, якщо необхідно отримати більш високу напругу на виході, і паралельно, якщо потрібно більший вихідний струм.
В. ПЕРШИН
До списку статей
Всього коментарів: 0