Понижающий трансформатор: подбор по мощностным характеристикам

Понижающий трансформатор – что мы имеем ввиду

В данной статье речь пойдет о трансформаторах, используемых в силовых цепях радиоэлектронной аппаратуры. Такие трансформаторы называются силовыми и применяются в трансформаторных блоках питания радиоэлектронной аппаратуры для получения питающего напряжения необходимых значений.

Силовые трансформаторы преобразуют переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Первичная обмотка этих трансформаторов обычно рассчитана на сетевое напряжение ~ 220 или ~ 380 В, 50 Гц. Как правило, силовые трансформаторы являются понижающими с напряжением на вторичной обмотке 3; 6; 9; 12; 15; 18 В и т.д.

Понижающие трансформаторы, используемые в радиоэлектронной аппаратуре, обычно выпускаются сухого исполнения, и могут при необходимости охлаждаться вентилятором, работая в составе блока питания.

Подбор понижающего трансформатора по мощностным характеристикам

Если вторичная обмотка одна, тогда рассчитать требуемую выходную мощность трансформатора Р_вых легко по следующей формуле:

Р_вых=U_нагр• I_нагр,

где U_нагр – падение напряжения на нагрузке, а I_нагр – ток нагрузки.

Далее выбираем трансформатор, у которого расчетное значение Р_вых меньше, чем габаритная мощность. Под габаритной мощностью трансформатора понимается максимальная выходная мощность, которую можно получить от трансформатора с определенными габаритами: в конечный физический объем нельзя поместить бесконечное количество проводов. Например, трансформатор с габаритами 10×10×10 мм не может быть мощностью 10 кВт.

Если вторичных обмоток в понижающем трансформаторе несколько, тогда возникает необходимость распределения габаритной мощности между обмотками, для этого надо чётко понимать, будут ли вторичные обмотки нагружены одновременно или нет. В случае, когда вторичные обмотки нагружены одновременно, то выбирать понижающий трансформатор необходимо исходя из условия, что его габаритная мощность должна превышать суммарную мощность всех нагрузок, в противном случае трансформатор будет работать с перегрузкой.

Часто бывает так, что у Вас на складе уже есть похожие понижающие трансформаторы. Как ими воспользоваться, чтобы не покупать новые?

Вторичные обмотки можно соединить параллельно. Что это дает? Возможность пропускать с тем же напряжением больший ток. Но будьте осторожны: параметры вторичных обмоток должны совпадать, иначе одна из них (та, которая рассчитана на большее напряжение) станет сильно перегруженной, а вторичные обмотки с меньшим напряжением - недогруженными или вообще не будут работать.

Выходная мощность в данном случае считается следующим образом:

Р_вых=U_вых•(I_нагр1+ I_нагр2+…+ I_нагрN),

где I_нагр1, I_нагр2, и т.д.- это ток нагрузки каждой из вторичных обмоток. Если Вы всё сделаете правильно, они будут одинаковыми.

Вторичные обмотки можно соединить последовательно. Для чего это может понадобиться? Рассмотрим пример: у Вас есть понижающий трансформатор с двумя вторичными обмотками на 12 В, а Вам нужен трансформатор с одной вторичной обмоткой с напряжением 24 В. Вот в этом случае, если Вы соедините две вторичные обмотки по 12 В последовательно, то получите одну вторичную с напряжением 24 В. Мощность при последовательном подсоединении вторичных обмоток можно посчитать как:

Р_вых=(U_вых1+U_вых2+…+U_выхN)•I_нагр,

где U_вых1, U_вых2 и т.д. – это напряжения каждой из вторичных обмоток.

Выходную мощность трансформатора необходимо брать с запасом, если есть дополнительные требования по ограничению тока холостого хода, напряжения холостого хода и по перегреву.

После этого выбираем типоразмер понижающего трансформатора в пределах габаритной мощности. Необходимо также учитывать, что фактическая габаритная мощность трансформатора будет ниже заявленной изготовителем, если вторичных обмоток несколько.

Основные характеристики понижающих трансформаторов

При подборе силового понижающего трансформатора необходимо учесть требования к его конструкции: наличие термопредохранителя, необходимость дополнительной изолирующей пропитки, способ крепления трансформатора, а также длину, тип (жесткие или гибкие), расположение и цвет выводов.

Ниже приведены основные характеристики понижающих трансформаторов, на которые необходимо обратить внимание при выборе и покупке понижающего трансформатора:

• входное напряжение и сила тока на первичной обмотке;
• максимальная выходная мощность, её еще называют габаритной мощностью трансформатора;
• выходное напряжение и сила тока на вторичной обмотке;
• рабочая частота трансформатора;
• напряжение на выходе при номинальной нагрузке;
• сила тока при номинальной нагрузке;
• номинальная выходная мощность;
• ток холостого хода (эта характеристика определяет потери в трансформаторе);
• фазность трансформатора;
• коэффициент трансформации;
• предельно допустимое напряжение между выходными зажимами и землёй;
• сопротивление изоляции;
• первичное и вторичное сопротивление;
• тип и конфигурация выводов;
• способ монтажа (на плату, на DIN-рейку, навесной);
• степень защтты трансформатора от внешней среды (трансформаторы открытого исполнения и герметизированные);
• диапазон рабочих температур;
• габаритные размеры и вес;
• цена трансформатора.

Максим Шаколин