Elemente de proiectare pentru stabilizatoare de tensiune continuă

1

Calculul transformatorului de reţea

Schema bloc a stabilizatorului dublu este prezentata în figura 8.1:

Fig. 8.1. Schema bloc a stabilizatorului

Date de pornire:

U1 – tensiunea de ieşire a stabilizatorului 1

I1 – curentul maxim de ieşire a stabilizatorului 1

U2 – tensiunea de ieşire a stabilizatorului 2

I2 – curentul maxim de ieşire a stabilizatorului 2

Alte mărimi:

- P – puterea transformatorului

- Ip – curentul în primar

- n – numărul de spire al primarului

- Ptot1 – puterea totală în sectiunea 1

- n1 - numărul de spire al secundarului 1

- Is1 – curentul în secundarul 1

- Us1 – tensiunea în secundarul 1

- UR1 – tensiunea redresorului 1

- Ptot2 – puterea totală în sectiunea 2

- n2 - numărul de spire al secundarului 2

- Is2– curentul în secundarul 2

- Us2 – tensiunea în secundarul 2

- UR2 – tensiunea redresorului 2

ELECTRONICĂ ANALOGICĂ

2

Calculul se va face în 2 paşi.

Primul, se determina mărimile necesare pentru a începe calculul propriu-zis al

transformatorului:

P – puterea transformatorului

Us1 – tensiunea în secundarul 1

Us2 – tensiunea în secundarul 2

Al doilea, se calculeaza transformatorul, adică se determină:

- numărul de spire şi grosimea conductoarelor pentru toate înfăşurările

- dimensiunile miezului de fier

- rezistenţele înfăşurărilor transformatorului

1. Determinarea mărimilor de pornire pentru calculul

transformatorului

1.1. Se determina puterea utilă maximă în sarcină:

Pu1 = U1I1 (8.1)

1.2. Se calculează puterea totală în secundar din relaţia:

Ptot1 = Pu1 + (0,3 … 0,5)Ptot1 (8.2)

Obs. Coeficientul (0,3 … 0,5) reprezintă procentul evaluat al pierderilor în

redresor şi stabilizator. El este mic pentru tensiuni de ieşire mari şi mare pentru

tensiuni de ieşire mici.

Plaja de tensiuni de ieşire este 5....45V. Se va considera dependenţa liniară.

1.3. Se evaluează tensiunea efectivă din secundar cu relaţia:

Us1 = (1,1 … 1,5)U1 (8.3)

Obs. Coeficientul (1,1 … 1,5) reprezinta o corecţie a tensiunii din secundar

funcţie de tensiunea de ieşire şi este mic pentru tensiuni de ieşire mari şi mare pentru

tensiuni de ieşire mici. Plaja de tensiuni de ieşire este 5....45V. Se va considera

dependenţa liniară.

Relaţiile (8.1)... (8.3) se vor relua, schimbând 1 cu 2 şi se calculează Ptot2 şi Us2.

1.4. Se calculează puterea totală a transformatorului în primar ţinând cont şi de

randamentul transformatorului, considerat egal cu 0,9:

P = (Ptot1 + Ptot2)/0,9 (8.4)

2. Calculul simplificat al transformatorului

1.5. Din diagrama 1 (anexa capitolului 8) se determină:

Sm – suprafata miezului de fier

N0 – numărul de spire pe volt în primar

N0II – numărul de spire pe volt în secundar

Elemente de proiectare pentru stabilizatoare de tensiune continuă

3

1.6. Se determină numărul de spire al fiecărei înfăşurări (n - primar, n1 -

secundar 1 şi n2 - secundar 2), stiind că este produsul tensiunii înfăşurării cu numărul

de spire pe volt corespunzător.

1.7. Se calculează curenţii în înfăşurările transformatorului:

Ip = P/220

Is1 = Ptot1/ Us1 (8.5)

Is2 = Ptot2/ Us2

1.8. Se consideră densitatea de curent de:

J = 2,5 A/mm2 (8.6)

si se alege din tabelul 1 (anexa capitolului 8) diametrul sârmei pentru fiecare

înfăşurare.

1.9. Din acelaşi tabel 1 se calculează suprafaţa ocupată de bobinajul

înfăşurărilor, considerând şi izolaţie între straturi.

Fig. 8.2. Geometria pachetului de tole

1.10. Din tabelul 2 (anexa capitolului 8) se alege tipul de tolă conform

suprafeţei înfăşurărilor calculate şi suprafeţei ferestrei Sf a tolei şi se găsesc datele

geometrice ale tolei (figura 8.2).

1.11. Se calculează grosimea pachetului de tole, c:

c = Sm/2a (8.7)

3. Calculul rezistenţelor înfăşurărilor transformatorului

1.12. Pentru a determina rezistenţele înfăşurărilor se calculeaza întâi lungimea

medie a spirei pentru fiecare înfăşurare, primar, secundarul 1 şi secundarul 2, formula

generală fiind:

Lmsp = 2(2a+c) + 2πg (8.8)

unde g va fi distanta medie faţă de miez a înfăşurării primare (care devine g1 pentru

secundarul 1 şi g2 pentru secundarul 2 (figura 8.3)

1.13. Se calculeaza lungimea totală a fiecărei înfăşurări ca produsul dintre

lungimea medie a spirei şi numărul de spire pentru fiecare înfăşurare, formula generală

fiind:

L = n Lmsp (8.9)

ELECTRONICĂ ANALOGICĂ

4

1.14. Se calculează rezistenta electrica a fiecărei înfăşurări, Rpr, cu ajutorul

tabelului 2 de unde se ia rezistenţa/metru corespunzătoare fiecărei înfăşurări, formula

generală fiind:

R = L ρl (8.10) ]

1.15. Se calculează rezistenţa echivalentă a transformatorului în secundarul 1:

Rtr1 = Rsec1 + (n1/n)2 Rpr (8.11)

şi similar în secundarul 2.

Fig. 8.3. Poziţia faţă de miez a înfăşurărilor transformatorului.

Elemente de proiectare pentru stabilizatoare de tensiune continuă

5

Diagramă de calcul pentru suprafaţa miezului şi numărul de spire pe volt

ELECTRONICĂ ANALOGICĂ

6

Tabel 1. Caracteristici conductoare de bobinaj

Elemente de proiectare pentru stabilizatoare de tensiune continuă

7

Tabel 2. Caracteristici tole