Онлайн расчёт силового трансформатора

Калькулятор габаритной мощности магнитопровода и числа витков обмоток трансформатора

Сетевой трансформатор является основным элементом классических линейных источников питания и от "правильности" его расчётов зависят его надёжность, КПД и стабильность выходных напряжений при изменении тока нагрузки. В рамках данной статьи будет приведена методика расчёта такого трансформатора, основанная на классическим формулах из справочников по силовой электротехнике.

В настоящее время наибольшее распространение получили следующие типы маг-нитопроводов:



Рис.1 Наиболее распространённые типы магнитопроводов

1. Расчёт габаритной мощности магнитопровода и количества
витков в обмотках трансформатора

Правильный выбор габаритной мощности трансформатора предотвращает его перегрузку и повреждение, а также обеспечивает стабильную работу электрического оборудования.
Формулы для вычисления габаритной мощности магнитопровода и количества витков обмоток приведены во многих источниках и выглядят следующим образом:

где:
P – это габаритная мощность [Вт];
η = 0,82...0,95 – КПД трансформатора;
Sc и So – площади поперечного сечения сердечника и окна, соответственно [кв. см];
f – нижняя рабочая частота трансформатора [Гц];
B = 1,1...1,4 – магнитная индукция [T];
j – плотность тока в проводе обмоток [A/кв.мм];
Km – коэффициент заполнения окна сердечника медью;
Kc = 0,93..0.95 – коэффициент заполнения сечения сердечника оксидированной сталью.

Для формулы по расчёту количества витков:
U1 – напряжение обмотки [В];
n1 – число витков обмотки.

Перед тем, как перейти к онлайн калькуляторам, определимся с тем, какие следует выбирать значения переменных, входящих в формулы. И тут нам на помощь опять приходит таблица из справочного пособия:

Рекомендуемые для расчёта: значения индукции, плотности тока, КПД и коэф-
фициента заполнения окна.



Что касается коэффициента заполнения сечения сердечника сталью (Kc), то для магнитопровода, выполненного из оксидированных листов толщиной 0,35мм, Kc = 0.93, а для 0,5мм листов – Kc = 0.95. Для простоты можно считать Kc = 0.94 – погрешность расчётов при этом будет всего около 1%.

Онлайн калькулятор габаритной мощности магнитопровода
и числа витков обмоток трансформатора

Размеры надо вводить в графы либо для Ш-обр / П-обр, либо для тороидального.

Размер – a (см) (для Ш-обр, П-обр)
Размер – b (см) (для Ш-обр, П-обр)
Размер – c (см) (для Ш-обр, П-обр)
Размер – h (см) (для Ш-обр, П-обр)
Размер – D (см) (для тороидального)
Размер – d (см) (для тороидального)
Размер – h (см) (для тороидального)
Напряжение на обмотке тр-ра, U1 (В)
Габаритная мощность тр-ра, P (Вт)
Число витков обмотки n1
КПД трансформатора, η
Сечение магнитопровода, Sc (кв.см)
Площадь окна So, (кв.см)
Магнитная индукция, B (Т)
Плотность тока в обмотках, j (A/кв.мм)
Коэфф. заполнения окна медью, Km
Коэфф. заполнения сечения сталью, Kc

Если в графу калькулятора "Напряжение на обмотке тр-ра, U1 (В)" ввести 220, то будет посчитано количество витков первичной обмотки. При вводе значений, соответствующих выходному напряжению, будет определено количество витков вторички.

Диаметр провода каждой обмотки (без изоляции) определяется из выражения:

Здесь J – это плотность тока, значение которого посчитано в калькуляторе, а I – это максимальный ток, который должен протекать в данной обмотке.