Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Силовой трансформатор собран на разборном стальном сердечнике из изолированных друг от друга тонких Ш-образных, реже П-образных пластин (Р-60). Его размеры, а точнее, площадь сечения средней части сердечника выбираются с учетом общей мощности, которую трансформатор должен передать из сети всем своим потребителям. Упрощенный расчет устанавливает такую зависимость: сечение сердечника S см², возведенное в квадрат, дает общую мощность трансформатора в Вт. Например, трансформатор с сердечником, имеющим стороны 3 см и 2 см (пластины типа Ш-20, толщина набора 30 мм), то есть с площадью сечения сердечника 6 см², может потреблять от сети и «перерабатывать» мощность 36 Вт. Это грубый, упрощенный расчет, но он дает вполне приемлемые результаты (Р-168;2).

И наоборот, если для питания электрического устройства нужна мощность 36 Вт, то, извлекая квадратный корень из 36, узнаем, что сердечник силового трансформатора должен иметь сечение 6 см². Например, должен быть собран из пластин Ш-20 при толщине набора 30 мм, или из пластин Ш-30 при толщине набора 20 мм, или из пластин Ш-24 при толщине набора 25 мм и так далее. Сечение сердечника нужно согласовать с мощностью для того, чтобы сталь сердечника не попадала в область магнитного насыщения. А отсюда вывод: сечение всегда можно брать с избытком, скажем, вместо 6 см² взять сердечник сечением 8 см² или 10 см². Хуже от этого не будет. А вот взять сердечник с сечением меньше расчетного уже нельзя — сердечник попадет в область насыщения, индуктивность его обмоток уменьшится, упадет их индуктивное сопротивление, увеличатся токи, трансформатор перегреется и выйдет из строя.

В силовом трансформаторе несколько обмоток. Во-первых, две сетевые для включения в сеть с напряжением 220 В и 127 В. Правда, отдельных обмоток для каждого напряжения не делают. В обмотке для напряжения 220 В витков больше, чем в обмотке для 127 В, и обмотки переключают таким образом, что при напряжении сети 220 В к обмотке 127 В просто добавляют некоторое количество витков. Существуют две основные схемы такого переключения. Одна из них (Р-168;3) очень проста и пояснений не требует, вторая (Р-168;4) несколько сложнее. Здесь при напряжении сети 220 В последовательно включаются две секции по 110 В каждая. При напряжении 127 В две секции включаются параллельно (это равносильно увеличению диаметра провода, что, как мы скоро увидим, необходимо). С давних времен такое переключение осуществляют с помощью восьмиштырьковой ламповой панельки и фишки, так как это показано на Р-168;5.

Кроме сетевых обмоток, в сетевом трансформаторе может быть сколько угодно вторичных, каждая на свое напряжение. В трансформаторе для питания ламповых схем обычно две обмотки — накальная на 6,3 В и повышающая для анодного выпрямителя. В трансформаторе для питания транзисторных схем чаще всего одна обмотка, которая питает один выпрямитель. Если на какой-либо транзистор нужно подать пониженное напряжение, то его получают от того же выпрямителя с помощью гасящего резистора или делителя напряжений.

Необходимое соотношение числа витков первичных и вторичных обмоток подсчитать нетрудно: во сколько раз одно напряжение должно быть больше или меньше другого, во столько же раз и число витков должно быть больше или меньше (Т-87). Но отсюда вовсе не следует, что само число витков в обмотках может быть произвольным. Число витков в обмотках определяется по важной характеристике трансформатора, которая называется «число витков на вольт», и зависит от сечения сердечника, его материала, от сорта стали. Для распространенных типов стали можно найти «число витков на вольт», разделив 55–70 на сечение сердечника в см². Так, если из нашего примера взять сердечник с сечением 6 см², то для него получится «число витков на вольт» примерно 10. Это значит, что обмотки будут иметь такие данные: на 110 В— 1100 витков; на 127 В— 1270 витков; на 220 В — 2200 витков. Если понадобится вторичная обмотка на 25 В, то в ней будет 250 витков.