Proiectarea transformatorului de retea de mica putere

Proiectarea transformatorului de retea de mica putere

Generalitati

Prezent in majoritatea schemelor de alimentare a aparaturii electronice de tip stationar, transformatorul de retea monofazic, de mica putere, are rolul de a modifica valoarea tensiunii si curentului, de la nivelul oferit de retea circuitului primar, la nivelul sau nivelurile necesare in circuitul sau circuitele secundare. Transformatorul ofera in plus si izolarea galvanica fata de reteaua de curent alternativ, a sasiului aparatului electronic in care este incorporat, asigurand electrosecuritatea persoanelor care il manipuleaza.

Din punct de vedere constructiv, un transformator de retea de mica putere, prezinta urmatoarele parti componente principale:

Carcasa electroizolanta;

Bobinaj;

Miez feromagnetic, din tole de tabla siliciosa (format E+I, U+I, I), din benzi (cu coloane, in manta, toroidale);

Sistem de strangere a miezului magnetic si de fixare a transformatorului de sasiul aparatului electronic.

Tehnologia de realizare a transformatorului de retea monofazic, de mica putere

Realizarea unui transformator de retea monofazic, de mica putere, in productia de serie, implica urmatoarele etape tehnologice:

a)      obtinerea tolelor, din tabla de ferosiliciu (STAS 673-60), prin stantare in matrita;

b)      tratamentul termic al tolelor stantate (recoacere la temperatura de cca. 850C, urmata de racire lenta), pentru detensionare mecanica si refacerea proprietatilor magnetice, afectate de procesul de prelucrare magnetica;

c)      realizarea carcasei, prin injectie de material plastic in matrita sau prin montaj din elemente constituente specifice, obtinute in prealabil prin stantare, din prespan, textolit, pertinax, steclostratitex, etc;

d)      bobinarea infasurarilor, pe carcasa obtinuta anterior, cu ajutorul unor masini de bobinat semiautomate sau automante, utilizand conductori din cupru izolati cu email (STAS 685-58);

Bobinarea transformatoarelor de retea se poate realiza, in functie de cerintele tehnico-economice impuse, in doua tehnici: fara izolatie intre straturi, si cu izolatie intre straturi.

In primul caz se bobineaza in urmatoarea ordine:

infasurarea primara;

se introduc consecutiv doua straturi de folie de izolatie "trafo" (hartie speciala parafina sau folie de poliester, cu grosimea de 30-50 μm);

prima infasurare secundara, urmata de introducerea unui strat de izolatie, etc;

intreaga bobina se mai izoleaza in final si la exterior.

In al doilea caz, se introduce cate un strat de izolatie dupa fiecare strat de spire bobinate.

e)      introducerea tolelor in carcasa - operatie denumita "lamelarea transformatorului".

In cazul transformatorului de retea, neexistand componenta de curent continuu, se realizeaza o lamelare intretesuta, adica se introduc alternativ, pe o parte si pe cealalta a carcasei, mai intai tolele de tip E, apoi cele de tip I. Ultimele 2-3 tole se introduc fortat, prin batere usoara cu un ciocan din cupru sau alama, transformatorul fiind asezat pe o placa de otel. Lamelarea neintretesuta se realizeaza prin introducerea in carcasa, pe aceeasi parte, a tuturor tolelor E, respectiv I si se utilizeaza la transformatoare (sau bobine) care sunt strabatute si de o componenta de curent continuu, cum ar fi transformatoarele de audiofrecventa.

f)       strangerea miezului magnetic cu o manta sau cu scoabe, prezoane si piulite pentru a impiedica vibratia tolelor in timpul functionarii transformatorului.

Mantaua se realizeaza prin stantare, din tabla TDA cu grosimea de 1-1,25mm, dupa care se acopera galvanic prin zincare pasivizata. In anumite aplicatii se practica si ecranarea transformatorului, cu ajutorul unor capace laterale, executate prin ambutisare din TDA, sau prin aplicarea unei spire in scurtcircuit, din folie de cupru care inconjoara bobinajul si miezul magnetic pe exterior.

g)      impregnarea transformatorului prin imersie in parafina topita sau in lac poliuretanic (de ex. 3503 Ez) care polimerizeaza prin incalzire in cuptor, la o temperatura de 80-100C, timp de cca. 1 ora.

Impregnarea transformatoarelor de retea se realizeaza intr-o incinta cu capac etans, care mai intai se videaza la 10^-1-10^-2 torr (pentru eliminarea urmelor de apa, de pe bobinaj si din hartia de izolatie trafo), dupa care se introduce impregnantul respectiv.

h)      controlul tehnic de calitate in cadrul caruia se verifica parametrii electrici (tensiunea sau tensiunile din secundar, rezistenta infasurarilor, raportul de transformare, rezistenta de izolatie intre infasurari, respectiv intre primar si miezul magnetic) si mecanici ai produsului.

Proiectarea transformatorului de retea monofazic, de mica putere.

Notiuni introductive

Tipul de tola - de obicei se utilizeaza tole STAS de tip E+I "economice" denumite astfel intrucat dintr-o banda de tabla silicioasa de latime adecvata se obtin prin stantare, concomitent, doua tole E si doua tole I, fara a se pierde din suprafata utila a materialului. Dimensiunile tolei economice se precizeaza prin litera E, urmata de a[mm], care reprezinta dimensiunea de baza (parametrul) tolei. Astfel, exista urmatoarele tipuri de tola STAS economica: E5; E6,4; E8; E10; E12,5; E14; E16; E18; E20; E25; E32. Grosimea tolei este si ea standardizata la valorile g₁=0,35mm si respectiv, g₂=0,5mm.

Aria ferestrei tolei A_F[cm²] - reprezinta suprafata destinata introducerii infasurarilor. Valoarea acesteia este:

A_F[cm²] = 0,03a²[mm]

Sectiunea in fier S_Fe[cm²] - reprezinta aria sectiunii miezului magnetic situat in interiorul carcasei bobinate. Marimea sa este:

S_Fe[cm²] = 0,02a[mm]b[mm],

unde b[mm] reprezinta grosimea pachetului de tole

Factorul de umplere a ferestrei tolei γ - definit ca raportul dintre aria totala, ocupata de infasurari in fereastra tolei, A_t[cm²] si aria ferestrei, A_F[cm²], conform relatiei:

unde    A₁[cm²] - reprezinta aria ocupata de infasurarea primara;

A₂[cm²] - reprezinta aria ocupata de infasurarea sau infasurarile secundare;

A_t[cm²] = A₁[cm²] + A₂[cm²] - aria totala ocupata de infasurari.

Observatie: pentru ca un transformator de retea sa se poata realiza usor in productia de serie, valoarea optima pentru factorul de umplere este γ₀ = 0,7 dar, in general se poate accepta o valoare γ in intervalul [0,64 , 0,76]. Un factor de umplere prea mare duce la dificultati in faza de lamelare, la introducerea tolelor iar un factor de umplere mic este neeconomic, transformatorul fiind supradimensionat.