SKO z tranzistorů - Rutar

Rutar Jaromír, Síťový zdroj 1
Transformátor
-el.netočivý stroj, který pomocí elektromagnetické indukce mění el.napětí a proud při nezměněném kmitočtu.
Princip transformátoru
Po připojení vstupního vinutí na střídavé napětí začne vstupním vinutím protékat střídavý el.proud, který
vytvoří střídavé magnetické pole. Magnetickým obvodem prochází střídavý magnetický tok, který protíná
vodiče výstupního vinutí. Ve vodičích výstupní cívky se indukuje střídavé el.napětí a po připojení zátěže začne
výstupním vinutím protékat el.proud.
U1
U2
I1
I2
Φ
N1
N2
R
Vstupní, primární vinutí
Výstupní, sekundární vinutí
Vstupní, primární proud
Výstupní, sekundární proud
Magnetický tok
Počet vstupních, primárních závitů
Počet výst. sekundárních závitů
Zátěž, zatěžovací odpor
Hlavní části transformátoru
-magnetický obvod (ocelokřemíkové plechy, vzájemně izolované, případně ferit)
-cívky vinutí (vinuty izolovaným Cu vodičem na kostřičce z izolačního materiálu)
-stahovací konstrukce
-svorkovnice
-štítek s označením údajů
Transformátorové plechy EI
Rutar Jaromír, Síťový zdroj 1

2 Rutar Jaromír, Síťový zdroj
Typ plechu a b c d e f g j
E 10 5 1 15 30 20 --- --- ---
E 12 6,5 12 19 38 25,5 --- --- ---
E 16 8 16 24 48 32 --- --- ---
E 20 10 2 30 60 40 35 50 4,0
E 25 12,5 25 37,5 75 50 43,75 62,5 4,0
E 32 16 32 48 96 64 56 8 5,0
E 40 20 4 60 120 80 70 100 7,0
E 50 25 50 75 150 100 87,5 125 9,0
E 64 32 64 96 192 128 112 160 11,0
Rozměry v mm
Výpočet síťového transformátoru
Obyčejně zadané hodnoty:
-vstupní, primární napětí
-výstupní, sekundární napětí
-výstupní, sekundární, zatěžovací proud
U1 = 230V
U2 = 24V
I2 = 5A
Hodnoty potřebné k výrobě transformátoru:
-druh a velikost transformátorových plechů
-počet vstupních, primárních závitů
-počet výstupních, sekundárních závitů
-průměr vodiče vstupního, primárního vinutí
-průměr vodiče výstupního, sekundárního vinutí
N1
N2
d1
d2
Výkon transformátoru:
P = U . I [VA; V, A]
P2 = 24.5 = 120VA
2 2 2
Příkon transformátoru:
P = (1,1 až1, 3). P
1 2
P1
= 1, 2.120 = 144VA
Čistý průřez železného jádra transformátoru:
SFe
= (0,8až1,1).
P
2
[cm 2 ; VA]
SFe
= 1. 120 = 10,95cm
2
Skutečný průřez železného jádra transformátoru s izolací mezi plechy:
S = S Fe
0,9
[cm 2 ; cm 2 ]
10,95
S = = 12,16cm
0,9
2
2 Rutar Jaromír, Síťový zdroj

Rutar Jaromír, Síťový zdroj 3
Výška jádra transformátoru:
-volíme trafo plechy tak, aby průřez jádra byl přibližně čtvercový
-pomocný výpočet:
a= S [cm; cm 2 ]
a= 12,16 =3,49cm
Můžeme zvolit plechy E32 nebo E40. Je lepší volit plechy větší, u kterých bude více místa v okénku pro vinutí
S
v =
b
[cm; cm 2 , cm]
12,16
v= ≅ 3cm
4
Počet plechů transformátoru:
v
pp =
t
[---; mm, mm]
t = tloušťka plechu
30
pp = = 60kusů
0,5
Počet závitů na napětí 1V:
N
1V
45
=
S
Fe
[---; ---, cm 2 ]
45
N1
V
= ≅ 4,11závitů
10,95
Skutečný počet závitů transformátoru:
-konstanta k upravuje počet závitů s ohledem na úbytek napětí, stanoví se podle velikosti trafa z tabulky
P 2 [VA] do 50 50 až 100 100 až 300 300 až 1000
k 1,1 1,08 1,07 1,05
N = N U [---; ---, V]
N1 = 4,11.230 ≅ 945závitů
.
1 1 V
1
N2 = N . . 1V U2
k
[---; ---, V]
N2 = 4,11.24.1,08 ≅107závitů
Určení průřezu vodičů vinutí:
-volíme proudovou hustotu mezi 2 až 3A/mm 2 (u malých traf i až na dvojnásobnou)
P1
I1
=
U
1
144
[A; VA, V]
I1
= = 0,626A
230
I1
S1
=
σ
[mm 2 ; A, A/mm 2 ]
0,626
2
S1
= = 0, 25mm
2,5
S
2
I2
=
σ
[mm 2 ; A, A/mm 2 ]
S
2
5
= = 2mm
2,5
2
Rutar Jaromír, Síťový zdroj 3

4 Rutar Jaromír, Síťový zdroj
Určení průměru vodičů:
-rozměry vodičů pro vinutí se udávají v průměru vodiče bez izolace.
-rozměr určíme výpočtem nebo podle tabulek
d
4S
π
1
1
= [mm; mm 2 , ---] 1
d
4.0, 25
= =0,5642
3,14
mm
z tabulky volíme d 1 = 0,56mm
d
2
=
4S
π
2
14.2,0
[mm; mm 2 d
, ---]
2
= = 1,5957mm
3,14
z tabulky volíme d 2 = 1,6mm
Tento zjednodušení výpočet transformátoru lze použít pro síťové transformátory do výkonu 1kVA. Výpočtem
lze ověřit proveditelnost vinutí s ohledem na kontrolu plnění plochy okénka cívky transformátoru.
Návrh výroby kostřičky
-návrh obsahuje základní rozměry nutné pro výrobu kostřičky
-rozměry b, v, c, e, f mohou mít plusovou toleranci, rozměry c, g mohou mít toleranci minusovou
-toleranci a ostatní rozměry volíme podle velikosti transformátorku, tloušťka materiálu je dána rozměrem t
Měření na transformátorech
Měření činného odporu vinutí
Měří se odpor jednotlivých vinutí. Nemá se lišit od požadovaných parametrů ±1%. Obecně odpor závisí na
délce, průřezu a materiálu vinutí.
U síťových transformátorků má vinutí pro vyšší napětí (většinou vstupní) odpor větší. Vinutí nižšího napětí
(většinou výstupní) má odpor menší. U větších transformátorků na menší napětí bývá odpor výstupního vinutí
velmi malý.
V praxi dochází k přerušení vinutí (odpor je tak nekonečně velký) nebo ke zkratu (odpor je téměř nulový).
Použité MP: multimetr, ohmmetr.
4 Rutar Jaromír, Síťový zdroj

Rutar Jaromír, Síťový zdroj 5
Měření izolačního odporu
-měří se odpor základní nebo přídavné izolace mezi vstupním a výstupním vinutím, mezi kostrou a vinutím
-odpor nesmí být menší než 2MΩ
-odpor zesílené izolace se měří mezi vstupním a výstupním vinutím, mezi kostrou a vinutím
-odpor nesmí být menší než 5MΩ
Použité MP: megmet
Měří se po dobu 1minuty napětím 500V
Zkouška el.pevnosti přiloženým vysokým napětím
-trafo vyhovuje, když nenastane přeskok ani průraz
-doutnavé výboje, sršení a trsové výboje se nepovažují za závadu
-(když zůstane po zkoušce izolace neporušená a nepoklesne zkušební napětí)
Použité MP: zdroj zkušebního napětí, Audiomat
Zkouší se přiloženým vysokým napětím po dobu 1minuty
Místo přiložení napětí
Základní a přídavná izolace
Vinutí proti sobě
Zesílená izolace
Vinutí proti sobě
a vinutí proti kostře
Zkušební napětí při pracovním napětí [V]
Do 50 Do 150 Do 250 Do 440 Do 690 Do 1000
250 1000 1750 2100 2500 2750
500 2000 3500 4200 5000 5500
Měření napětí naprázdno
-výstupní napětí nesmí překročit 1kV
-rozdíl mezi výstupním napětím naprázdno v % a jmenovitým výstupním napětím při jmenovitém zatížení, při
jmenovitém vstupním napětím a jmenovitém kmitočtu, nesmí překročit hodnoty v tabulce
Jmenovitý výkon transformátoru [VA] Rozdíl [%]
do 63 včetně 20
nad 63 do 250 včetně 15
nad 250 do 630 včetně 10
nad 630 5
Měření proudu naprázdno
-provádí se při jmenovitém vstupním napětí a jmenovitém kmitočtu
-proud trafa naprázdno nesmí překročit hodnoty na štítku nebo v provozní dokumentaci
-měřená hodnota vstupního proudu naprázdno se může porovnat se jmenovitou hodnotou vstupního proudu při
zatížení
Výkon trafa Hodnota proudu naprázdno
Do 50VA Do 80%
Do 160VA Do 50%
Nad 160VA Do 25%
Měřením naprázdno lze zjistit ztráty v magnetickém obvodu, tzv. ztráty v železe
Rutar Jaromír, Síťový zdroj 5