Ο σχεδιασμός ενός τυπικού μετασχηματιστή είναι απλός. Αποτελείται από έναν πυρήνα χάλυβα, δύο πηνία με περιέλιξη σύρματος. Ένα τύλιγμα ονομάζεται πρωτεύον, το δεύτερο - δευτερεύον. Η εμφάνιση μιας εναλλασσόμενης τάσης (U1) και ρεύματος (I1) στο πρώτο πηνίο σχηματίζουν μια μαγνητική ροή στον πυρήνα του. Δημιουργεί ένα EMF απευθείας στο δευτερεύον τύλιγμα, το οποίο δεν είναι συνδεδεμένο στο κύκλωμα και έχει ενεργειακή ισχύ ίση με μηδέν.
Εάν το κύκλωμα συνδεθεί και συμβεί κατανάλωση, αυτό οδηγεί σε αναλογική αύξηση της ισχύος ρεύματος στο πρώτο πηνίο. Ένα τέτοιο μοντέλο επικοινωνίας μεταξύ των περιελίξεων εξηγεί τη διαδικασία μετασχηματισμού και ανακατανομής της ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία περιλαμβάνεται στον υπολογισμό των μετασχηματιστών. Δεδομένου ότι όλες οι στροφές του δεύτερου πηνίου συνδέονται σε σειρά, προκύπτει το συνολικό αποτέλεσμα όλων των EMF που εμφανίζονται στα άκρα της συσκευής.
Οι μετασχηματιστές συναρμολογούνται με τέτοιο τρόπο ώστε η πτώση τάσης στη δεύτερη περιέλιξη να είναι ένα μικρό κλάσμα (έως 2 - 5%), γεγονός που μας επιτρέπει να υποθέσουμε ότι το U2 και το EMF είναι ίσα στα άκρα του. Ο αριθμός U2 θα είναι περισσότερο/λιγότερος όσο η διαφορά μεταξύ του αριθμού στροφών και των δύο πηνίων - n2 και n1.
Εξάρτησημεταξύ του αριθμού των στρωμάτων καλωδίων ονομάζεται λόγος μετασχηματισμού. Καθορίζεται από τον τύπο (και συμβολίζεται με το γράμμα Κ), δηλαδή: K=n1/n2=U1/U2=I2/I1. Συχνά αυτός ο δείκτης μοιάζει με μια αναλογία δύο αριθμών, για παράδειγμα 1:45, που δείχνει ότι ο αριθμός στροφών ενός από τα πηνία είναι 45 φορές μικρότερος από αυτόν του άλλου. Αυτή η αναλογία βοηθά στον υπολογισμό του μετασχηματιστή ρεύματος.
Οι ηλεκτροτεχνικοί πυρήνες παράγονται σε δύο τύπους: σε σχήμα W, θωρακισμένους, με διακλάδωση της μαγνητικής ροής σε δύο μέρη και σε σχήμα U - χωρίς διαίρεση. Για να μειωθούν οι πιθανές απώλειες, η ράβδος δεν είναι συμπαγής, αλλά αποτελείται από ξεχωριστά λεπτά στρώματα χάλυβα, μονωμένα μεταξύ τους με χαρτί. Ο πιο συνηθισμένος είναι ο κυλινδρικός τύπος: εφαρμόζεται μια κύρια περιέλιξη στο πλαίσιο, στη συνέχεια τοποθετούνται μπάλες από χαρτί και ένα δευτερεύον στρώμα σύρματος τυλίγεται πάνω από αυτό.
Ο υπολογισμός ενός μετασχηματιστή μπορεί να προκαλέσει κάποιες δυσκολίες, αλλά οι παρακάτω απλοποιημένοι τύποι θα βοηθήσουν έναν ερασιτέχνη σχεδιαστή. Πρώτα είναι απαραίτητο να καθοριστούν τα επίπεδα τάσεων και ρευμάτων ξεχωριστά για κάθε πηνίο. Η ισχύς καθενός από αυτά υπολογίζεται: P2=I2U2; P3=I3U3; P4=I4U4, όπου τα P2, P3, P4 είναι οι ισχύς (W) αυξημένες με περιελίξεις. I2, I3, I4 - ισχύς ρεύματος (A); U2, U3, U4 - τάσεις (V).
Για να καθορίσετε τη συνολική ισχύ (P) στον υπολογισμό του μετασχηματιστή, πρέπει να εισαγάγετε το άθροισμα των δεικτών των μεμονωμένων περιελίξεων και στη συνέχεια να πολλαπλασιάσετε με έναν παράγοντα 1,25, ο οποίος λαμβάνει υπόψη τις απώλειες: P=1,25(P2+P3+P4+…). Παρεμπιπτόντως,η τιμή του P θα βοηθήσει στον υπολογισμό της διατομής του πυρήνα (σε τετραγωνικά εκατοστά): Q \u003d 1,2κοντό τετράγωνο P
Στη συνέχεια ακολουθεί η διαδικασία για τον προσδιορισμό του αριθμού στροφών n0 ανά 1 βολτ σύμφωνα με τον τύπο: n0=50/Q. Ως αποτέλεσμα, διαπιστώνεται ο αριθμός των στροφών των πηνίων. Για το πρώτο, λαμβάνοντας υπόψη την απώλεια τάσης στον μετασχηματιστή, θα είναι ίση με: N1=0,97n0U1Για τα υπόλοιπα: N2=1,3n0U2; n2=1,3n0U3… Η διάμετρος του αγωγού οποιασδήποτε περιέλιξης μπορεί να υπολογιστεί με τον τύπο: d=0,7κοντό τετράγωνο 1 όπου I είναι η ένταση ρεύματος (A), d είναι η διάμετρος (mm).
Ο υπολογισμός του μετασχηματιστή σάς επιτρέπει να βρείτε την τρέχουσα ισχύ από τη συνολική ισχύ: I1=P/U1. Το μέγεθος των πλακών στον πυρήνα παραμένει άγνωστο. Για να το βρείτε, είναι απαραίτητο να υπολογίσετε την περιοχή περιέλιξης στο παράθυρο του πυρήνα: Sm=4(d1(sq.)n1+d2(sq.)n2+d3(sq.)n3+…), όπου Sm είναι η περιοχή (σε τ. χλστ.), όλες οι περιελίξεις στο παράθυρο. d1, d2, d3 και d4 - διάμετροι σύρματος (mm). n1, n2, n3 και n4 είναι ο αριθμός των στροφών. Χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο, περιγράφονται οι ανομοιομορφίες περιέλιξης, το πάχος της μόνωσης του σύρματος, η περιοχή που καταλαμβάνει το πλαίσιο στο διάκενο του παραθύρου του πυρήνα. Σύμφωνα με την περιοχή που λαμβάνεται, επιλέγεται ένα ειδικό μέγεθος πλάκας για ελεύθερη τοποθέτηση του πηνίου στο παράθυρό του. Και το τελευταίο πράγμα που πρέπει να γνωρίζετε είναι το πάχος του σετ πυρήνα (b), το οποίο λαμβάνεται με τον τύπο: b \u003d (100Q) / a, όπου a είναι το πλάτος της μεσαίας πλάκας (σε mm); Q - σε τετρ. βλ. Το πιο δύσκολο πράγμα σε αυτή τη μέθοδο είναι ο υπολογισμός του μετασχηματιστή (αυτή είναι η αναζήτηση ενός στοιχείου ράβδου με κατάλληλο μέγεθος).
