Сетевые трансформаторы питания

Сетевые (силовые) трансформаторы питания применяются в традиционных блоках вторичного электропитания радиоустройств и служат для получения переменных напряжений, необходимых для нормального функционирования аппаратуры. Заметим, что современная электронная аппаратура использует бестрансформаторные схемы вторичного электропитания.

Условно силовые трансформаторы подразделяются на маломощные (выходная мощность до 1 кВт) и мощные, низковольтные (напряжение на обмотках не превышает 1000 В) и высоковольтные. Кроме того, трансформаторы питания дополнительно классифицируются по частоте преобразуемого напряжения, 50 Гц или 400 Гц. Сеть повышенной промышленной частоты 400 Гц используется значительно реже, например, в авиации. Пример обозначения силового трансформатора на схеме приведен на рис. 4.2.

Промышленные трансформаторы выполняются унифицированными только для силовой сети 50 Гц, для чего первичная обмотка выполняется из двух секций с отводами (см. рис. 4.2 секции обмотки 1 - 3, 4 - 6). Варианты соединения секций, используя отводы, позволяют включать трансформатор в сети 220 В, 127 В или 110 В 50 Гц. Точки у обмоток трансформатора указывают начало намотки.

С внедрением в электронику полупроводниковых приборов стали более широко использоваться унифицированные трансформаторы ТПП для питания полупроводниковых приборов и микросхем и УУТП – универсальные для питания РЭА широкого назначения (ЭВМ, средства связи и др.). Выполняются такие трансформаторы на броневых или стержневых ленточных сердечниках, имеют, как правило, до 6 и более обмоток на разные значения выходных напряжений.

Все силовые трансформаторы по первичной цепи защищаются предохранителями, номиналы которых должны быть чуть больше максимально допустимого тока в первичной обмотке.

В трансформаторах отношение напряжений любой вторичной U₂ и первичной U₁ обмоток равно отношению числа витков этой вторичной и первичной обмотках: . Данное отношение называется коэффициентом трансформации. Изменяя число витков во вторичной обмотке, можно во вторичной цепи получить любое значение напряжения.

У всех трансформаторов мощность всех выходных обмоток не может превышать мощность первичной обмотки. Отношение суммарной мощности выходных обмоток к мощности в первичной обмотке называется к.п.д. трансформатора, величина которого может лежать в пределах 0,7 … 0,95 и зависит от многих факторов.

Уменьшение к.п.д. связано:

с потерями на вихревые токи в материале сердечника, которые зависят от удельного сопротивления материала сердечника и от частоты магнитного поля. Чтобы уменьшить эту составляющую потерь, для сердечников применяют специальные трансформаторные стали с большим удельным сопротивлением, а сами сердечники изготовляют из тонких листов, изолированных друг от друга методом отжига, лаковым покрытием или специальной склеивающей суспензией. Чем выше частота тока, тем больше потери на вихревые токи, поэтому сердечники высокочастотных трансформаторов делают из более тонкого металла, либо исполняют методом прессования;

с п отерями па перемагничивание (гистерезис), которые зависят от максимальной индукции в сердечнике: чем больше индукция, тем больше площадь петли гистерезиса и тем больше потери.

Мощность потерь выделяется в виде тепла, которое рассеивается в окружающую среду.

Трансформаторы на торроидальных сердечниках (см. рис. 4. 1 д) наиболее сложные и дорогие. Основными преимуществами их являются очень незначительная чувствительность к внешним магнитным полям и малая величина потока рассеяния. Обмотки в трансформаторе наматывают равномерно по всему тороиду, что позволяет еще более уменьшить магнитные потоки рассеяния.

Контрольные вопросы

1. Какое устройство называется трансформатором? Для чего в РЭА применяются трансформаторы?

2. С какой целью сердечник трансформатора выполняют из набора пластин?

3. Как определить к.п.д. трансформатора, какие значения к.п.д. присущи трансформаторам?

4. Изобразите условное графическое отображение силового трансформатора. В чем универсальность его исполнения?

5. Поясните виды потерь энергии в трансформаторе.

6. Что такое «коэффициент трансформации»?