طراحی یک ترانسفورماتور معمولی ساده است. از یک هسته فولادی، دو سیم پیچ با سیم پیچی تشکیل شده است. یک سیم پیچ اولیه، دوم - ثانویه نامیده می شود. ظهور یک ولتاژ متناوب (U1) و جریان (I1) در سیم پیچ اول یک شار مغناطیسی را در هسته آن تشکیل می دهد. این یک EMF مستقیماً در سیم پیچ ثانویه ایجاد می کند که به مدار متصل نیست و قدرت انرژی برابر با صفر دارد.
اگر مدار وصل شود و مصرف رخ دهد، این منجر به افزایش متناسب در قدرت جریان در سیم پیچ اول می شود. چنین مدلی از ارتباط بین سیم پیچ ها، فرآیند تبدیل و توزیع مجدد انرژی الکتریکی را توضیح می دهد که در محاسبه ترانسفورماتورها گنجانده شده است. از آنجایی که تمام پیچ های سیم پیچ دوم به صورت سری به هم متصل می شوند، اثر کل تمام EMF که در انتهای دستگاه ظاهر می شود به دست می آید.
ترانسفورماتورها به گونه ای مونتاژ می شوند که افت ولتاژ در سیم پیچ دوم کسری کوچک (تا 2 - 5٪) باشد که به ما امکان می دهد فرض کنیم که U2 و EMF در انتهای آن برابر هستند. عدد U2 به اندازه تفاوت بین تعداد چرخش هر دو سیم پیچ - n2 و n1 بیشتر/کمتر خواهد بود.
وابستگیبین تعداد لایه های سیم نسبت تبدیل نامیده می شود. با فرمول مشخص می شود (و با حرف K نشان داده می شود)، یعنی: K=n1/n2=U1/U2=I2/I1. اغلب این نشانگر شبیه نسبت دو عدد است، به عنوان مثال 1:45، که نشان می دهد تعداد چرخش های یکی از سیم پیچ ها 45 برابر کمتر از دیگری است. این نسبت به محاسبه ترانسفورماتور جریان کمک می کند.
هسته های الکتروتکنیکی در دو نوع تولید می شوند: W شکل، زره پوش، با انشعاب شار مغناطیسی به دو قسمت و U شکل - بدون تقسیم. برای کاهش تلفات احتمالی، میله جامد ساخته نمی شود، بلکه از لایه های نازک جدا از فولاد ساخته شده است که با کاغذ از یکدیگر عایق شده اند. رایج ترین نوع استوانه ای است: یک سیم پیچ اولیه روی قاب اعمال می شود، سپس گلوله های کاغذ سوار می شوند و یک لایه سیم ثانویه روی آن پیچیده می شود.
محاسبه ترانسفورماتور می تواند مشکلاتی ایجاد کند، اما فرمول های ساده شده زیر به کمک یک طراح آماتور می آید. ابتدا لازم است سطوح ولتاژ و جریان به صورت جداگانه برای هر سیم پیچ تعیین شود. توان هر یک از آنها محاسبه می شود: P2=I2U2; P3=I3U3; P4=I4U4، که در آن P2، P3، P4 توان (W) افزایش یافته توسط سیم پیچ هستند. I2، I3، I4 - نقاط قوت فعلی (A)؛ U2، U3، U4 - ولتاژها (V).
برای تعیین توان کل (P) در محاسبه ترانسفورماتور، باید مجموع نشانگرهای سیم پیچ های فردی را وارد کنید و سپس در ضریب 1.25 ضرب کنید که تلفات را در نظر می گیرد: P=1.25 (P2+P3+P4+…). راستی،مقدار P به محاسبه مقطع هسته (بر حسب سانتی متر مربع) کمک می کند: Q \u003d 1.2مربع کوتاه P
سپس مراحل تعیین تعداد دورهای n0 در هر 1 ولت را طبق فرمول دنبال می کند: n0=50/Q. در نتیجه تعداد چرخش سیم پیچ ها مشخص می شود. برای اولی، با در نظر گرفتن افت ولتاژ در ترانسفورماتور، برابر خواهد بود: N1=0.97n0U1برای بقیه: N2=1.3n0U2; n2=1.3n0U3… قطر هادی هر سیم پیچی را می توان با فرمول محاسبه کرد: d=0.7مربع کوتاه 1 که در آن I قدرت جریان (A)، d قطر (mm) است.
محاسبه ترانسفورماتور به شما امکان می دهد قدرت فعلی را از توان کل پیدا کنید: I1=P/U1. اندازه صفحات در هسته ناشناخته باقی مانده است. برای یافتن آن، لازم است مساحت سیم پیچ در پنجره هسته محاسبه شود: Sm=4(d1(sq.)n1+d2(sq.)n2+d3(sq.)n3+…)، که در آن Sm برابر است با مساحت (به میلی متر مربع)، تمام سیم پیچ ها در پنجره. d1، d2، d3 و d4 - قطر سیم (میلی متر)؛ n1، n2، n3 و n4 تعداد دورها هستند. با استفاده از این فرمول، ناهمواری سیم پیچ، ضخامت عایق سیم، مساحت اشغال شده توسط قاب در شکاف پنجره هسته توصیف می شود. با توجه به مساحت به دست آمده، یک اندازه صفحه مخصوص برای قرار دادن آزاد سیم پیچ در پنجره آن انتخاب می شود. و آخرین چیزی که باید بدانید ضخامت مجموعه هسته (b) است که با فرمول به دست می آید: b \u003d (100Q) / a، که در آن a عرض صفحه وسط (به میلی متر) است.; Q - در مربع سخت ترین کار در این روش محاسبه ترانسفورماتور است (این جستجو برای عنصر میله ای با اندازه مناسب است).
