Расчет обмотки трансформатора онлайн: Персональный сайт — Расчет трансформатора

Содержание

Персональный сайт — Расчет трансформатора

Трансформаторами называются электромагнитные устройства, имеющие две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенные для изменения величины переменного напряжения (тока). Трансформатор состоит из магнитопровода (сердечника) и расположенных на нем обмоток. Обмотка, подключаемая к источнику преобразуемого напряжения, называется первичной, а обмотки, к которым подключены потребители электрической энергии, — вторичными. В зависимости от назначения трансформаторы подразделяются на трансформаторы питания, согласующие и импульсные.

В радиолюбительских условиях обычно имеются трансформаторы извлеченные из отработавших свой срок устройств. Исходя из этих соображений следует производить расчет. Расчет по распространенному варианту(где исходные данные выходное напряжение и ток) на практике трудно реализовать, не всега можно найти нужное железо и провод для намотки. В результате приходится использовать имеющийся магнитопровод большей мощности, превышающий потребности и следовательно увеличивающий размеры.

Магнитопроводы имеют три основные конструкции: броневая, стержневая, торроидальная.

Торроидальная представляет из себя кольцо на котором намотаны обмотки. Магнитное излучение такой конструкции наименьшее из всех трех. Намотка обмоток представляет некоторые трудности и поэтому применяется в радиолюбительской практике редко.

У стержневой конструкции две катушки и обмотки как правило делятся пополам и соединяются последовательно. Здесь могут возникнуть трудности с направлением намотки катушек и их последующего соединения. Среди достоинств следует отметить что применяя данную конструкцию можно уменьшить высоту устройства если расположить трансформатор горизонтально. Стержневые конструкции применяются в основном для мощных трансформаторов.

Наиболее популярной является броневая конструкция(на рисунке). У броневой конструкции одна катушка и её удобно наматывать. Броневая конструкция применяется для трансформаторов малой и средней мощности, что как правило является достаточным в радиолюбительской практике.

Поскольку чаще всего применяется броневая конструкция, то расчет будет производится для нее.

Основной целью расчета является оптимальное использование имеющегося железа.

Главным выходным параметром при таком расчете является напряжение. Выходной ток будет рассчитываться и по результатам расчета принимается решение о пригодности магнитопровода.

Расчет

Исходные данные:

Входное напряжение, частота, выходное напряжение, выходной ток, габаритные размеры магнитопровода.

Частота 50 Гц. Измерить a, b, c, h и ввести в программу. Измерения производить в сантиметрах.

Программа призвана сокращать время расчета и исходя из этих соображений входное напряжение уже введено и равняется 220 В. При расчете с другим входным напряжением следует это значение исправить.

В качестве разделителя целой и дробной частей используется точка.

Ввести выходное напряжение. Нажать на кнопку расчет.

Полученные расчетные данные являются оптимальными(идеальными) для используемого магнитопровода. На практике рассчитанного диаметра провода как правило не оказывается. В этом случае выбирается ближайший меньший расчетного или тот что имеется. Если применить провод с диаметром больше расчетного, то обмотки не смогут уместиться в окне магнитопровода.

После выбора провода обмотки можно уточнить выходной ток и принять решение о пригодности магнитопровода

Заказать изготовление программ по индивидуальным условиям можно через форму обратной связи.

расчет мощности трансформатора,расчет трансформатора напряжения,расчет трансформатора тока,обмотки трансформатора,расчет тороидального трансформатора,программа расчета трансформаторов,рассчет трансформаторов,Трансформаторы,Высоковольтные трансформаторы ,Изготовление трансформатора ,Измерительные трансформаторы ,Импульсный трансформатор ,Куплю трансформатор ,Мощность трансформатор ,Обмотки трансформатора ,Продам трансформаторы ,Производство трансформаторов ,Разделительные трансформаторы ,Расчет трансформатора ,Расчет импульсного трансформатора ,Расчет трансформаторов тока,Ремонт трансформатора,Силовые трансформаторы ,Строчные трансформаторы ,Строчный трансформатор ,Сухие трансформаторы ,Схемы трансформаторов ,Тороидальный трансформатор

Онлайн расчет трансформатора за 6 простых шагов


Простейший расчет силового трансформатора позволяет найти сечение сердечника, число витков в обмотках и диаметр провода. Переменное напряжение в сети бывает 220 В, реже 127 В и совсем редко 110 В. Для транзисторных схем нужно постоянное напряжение 10 — 15 В, в некоторых случаях, например для мощных выходных каскадов усилителей НЧ — 25÷50 В. Для питания анодных и экранных цепей электронных ламп чаще всего используют постоянное напряжение 150 — 300 В, для питания накальных цепей ламп переменное напряжение 6,3 В. Все напряжения, необходимые для какого-либо устройства, получают от одного трансформатора, который называют силовым.

Силовой трансформатор выполняется на разборном стальном сердечнике из изолированных друг от друга тонких Ш-образных, реже П-образных пластин, а так же вытыми ленточными сердечниками типа ШЛ и ПЛ (Рис. 1).

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 в 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 упрощенный расчет дает вполне приемлемые результаты. И наоборот, если для питания электрического устройства нужна мощность 36 Вт, то извлекая квадратный корень из 36, узнаем, что сечение сердечника должно быть 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 т. к. сердечник попадет в область насыщения, а индуктивность его обмоток уменьшится, упадет их индуктивное сопротивление, увеличатся токи, трансформатор перегреется и выйдет из строя.

В силовом трансформаторе несколько обмоток. Во-первых, сетевая, включаемая в сеть с напряжением 220 В, она же первичная.

Кроме сетевых обмоток, в сетевом трансформаторе может быть несколько 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 каскад или узел схемы нужно подать пониженное напряжение, то его получают от того же выпрямителя с помощью гасящего резистора или делителя напряжения.

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 50—70 на сечение сердечника в см:

Так, если взять сердечник с сечением 6 см², то для него получится «число витков на вольт» примерно 10.

Число витков первичной обмотки трансформатора определяется по формуле:

Это значит, что первичная обмотка на напряжение 220 В будет иметь 2200 витков.

Число витков вторичной обмотки определяется формулой:

Если понадобится вторичная обмотка на 20 В, то в ней будет 240 витков.

Теперь выбираем намоточный провод. Для трансформаторов используют медный провод с тонкой эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ). Диаметр провода рассчитывается из соображений малых потерь энергии в самом трансформаторе и хорошего отвода тепла по формуле:

Если взять слишком тонкий провод, то он, во-первых, будет обладать большим сопротивлением и выделять значительную тепловую мощность.

Так, если принять ток первичной обмотки 0,15 А, то провод нужно взять 0,29 мм.

Ремонт современных электрических приборов и изготовление самодельных конструкций часто связаны с блоками питания, пускозарядными и другими устройствами, использующими трансформаторное преобразование энергии. Их состояние надо уметь анализировать и оценивать.

Считаю, что вам поможет выполнить расчет трансформатора онлайн калькулятор, работающий по подготовленному алгоритму, или старый проверенный дедовский метод с формулами, требующий вдумчивого отношения. Испытайте оба способа, используйте лучший.

Расчёт трансформатора на калькуляторе в домашних условиях

Возникла необходимость в мощном блоке питания. В моём случае имеются два магнитопровода броневой-ленточный и тороидальный. Броневой тип: ШЛ32х50 72х Расчет трансформатора с магнитопроводом типа ШЛ32х50 72х18 показал, что выдать напряжение 36 вольт с силой тока 4 ампера сам сердечник в состоянии, но намотать вторичную обмотку возможно не получится, из-за недостаточной площади окна. Программный он-лайн расчет, позволит налету экспериментировать с параметрами и сократить время на разработку.

Также можно рассчитать и по формулам, они приведены ниже. Описание вводимых и расчётных полей программы: поле светло-голубого цвета — исходные данные для расчёта, поле жёлтого цвета — данные выбранные автоматически из таблиц, в случае установки флажка для корректировки этих значений, поле меняет цвет на светло-голубой и позволяет вводить собственные значения, поле зелёного цвета — рассчитанное значение.

Фактическое сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;. Расчётное сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;. Расчёт сечения провода для каждой из обмоток для I1 и I2 ;. В тороидальных трансформаторах относительная величина полного падения напряжения в обмотках значительно меньше по сравнению с броневыми трансформаторами. Формула для расчёта максимальной мощности которую может отдать магнитопровод;.

Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов из таблиц. О нас Обратная связь Карта сайта. YouTube Instagram Instagram. Расчет трансформатора с тороидальным магнитопроводом. Юра Гость. Нужно сделать расчёт для каждой из обмоток. Потом сложить рассчитанные мощности. Далее сравниваем сложенную мощность с габаритной мощностью сердечника. Если габаритная мощность больше, то всё нормально. Если нет, то трансформатор с нагрузкой не справится.

Юрий Гость. Большое спасибо за ваш ответ но не совсем понимаю. Мои данные. В сумме все обмотки 76 Вольт. Если не трудно По моим данным покажите правильность расчёта.

Олег Николаевич Гость. Мы делаем на службе электронный стабилизатор на семисторах на 4кВт и столкнулись с тем что нам нужен тороидальный трансформатор на соответствующюю мощность Как бы нам получить правильные расчётные данные у вас по намотке такого трансформатора?

У нас есть старый тороидальный трансформатор. По паспорту к изделию на котором он работал его мощность составляет 4,5кВт Однообмоточные трансформаторы такого типа это ЛАТРы автотрансформаторы , мы ещё пока на практике такие не делали.

Тема интересная может как нибудь попробуем. Но к сожалению пока ни чем помочь не можем. Sintetik Гость. Pc max — это максимальная мощность магнитопровода, которую сердечник может передать от первичной обмотки к вторичным? Jurij Гость. У меня что-то не получается. Вторички 64 В 6А, 13 В 3А. Тор D d Мне надо сложить P2 обоих вторичек и Pгаб обоих вторичек, и сравнить? У меня получилось общая PВт, Pгаб общая,1Вт. Транс не подойдёт? Как рассчитать какой тор мне нужен? Я пробовал в Вашем калькуляторе в полях D,d,h менять размеры, но цифры в полях P2 и Pг не меняются.

Помогите пожалуйста, что я не так делал? Заранее благодарен. Владимир Гость. Добрый день! К сожалению данная программа не имеет оболочки для обычного запуска на компьютере.

Если найдёте какие недочёты пишите, исправим. В принципе-то норм, но как же частота? Такой важный параметр, а его нет От частоты многое зависит, поэтому считаю калькулятор не удобным. Мы создавали данный калькулятор для намотки сетевого трансформатора вольт 50 герц по этому частота фиксированная.

На будущее учтём, может и доработаем или создадим новую версию. Вячеслав Гость. Мне нужно знать какой провод нужен для намотки первичной намотки диаметр и сколько грамм не витков для намотки первичной обмотки на В? С уважением Вячеслав Вячеслав, где вы нашли такое железо. Может быть размеры у вас все же в милл иметрах? У меня нашлось еще одно тороидальное железо,которое нужно намотать.

Мне нужно знать какого диаметра провод нужен для намотки первичной обмотки и сколько грамм будет весить общее количество витков первичной обмотки? Весовые характеристики в данной версии калькулятора не расчитываются.

Анатоль Гость. А этот метод подойдёт для расчёта сварочного трансформатора? Михаил Гость. А в чем считать? Еденицы не подписаны. Например, диаметр трансформатора, диаметр проволоки? В чем будет выражена расчетная площадь магнитопровода? Иван Гость. Запомнить меня. Подписаться на рассылку о публикациях новых статей.

Рекомендации по сборке и намотке

При сборке трансформатора своими руками пластины сердечника собираются «вперекрышку». Магнитопровод стягивается обоймой или шпилечными гайками. Для того чтобы не нарушить изоляцию, шпильки закрываются диэлектриком. Стягивать «железо» нужно с усилием: если его окажется недостаточно при работе устройства возникнет гул.

Проводники наматываются на катушку плотно и равномерно, каждый последующий ряд изолируется от предыдущего тонкой бумагой или лавсановой плёнкой. Последний ряд обматывается киперной лентой или лакотканью. Если в процессе намотки выполняется отвод, то провод разрывается, а на место разрыва впаивается отвод. Это место тщательно изолируется. Закрепляются концы обмоток с помощью ниток, которыми привязываются провода к поверхности сердечника.

При этом существует хитрость: после первичной обмотки не следует наматывать всю вторичную обмотку сразу. Намотав 10—20 витков, нужно измерить величину напряжения на её концах.

По полученному значению можно представить, сколько витков потребуется для получения нужной амплитуды выходного напряжения, тем самым контролируя полученный расчёт при сборке трансформатора.

Данный онлайн расчет трансформатора выполнен по типовым расчетам электрооборудования. В типовых расчётах все начинается с определения необходимой мощности вторичной обмотки, а уж потом с поправкой на КПД — коэффициент полезного действия, находим мощность всего трансформатора, и на основании этого рассчитываем необходимое сечение и тип сердечника и так далее.

Изначально так и было в моём расчете. Пока не появились предложения от посетителей сайта внести изменения в расчет. По имеющимся размерам трансформаторного железа рассчитываем полную мощность трансформатора, а уж потом видим, какой ток и напряжение можно снять с этого железа. Далее все как по типовому расчёту, выбираем тип: броневой или стержневой, указываем напряжение первичной обмотки, вторичной, частоту переменного тока и так далее.

В результате получаем необходимые расчетные данные трансформатора, например сечение обмоточных проводов, которые сравниваются со стандартными обмоточными проводами и представляются для дальнейшего расчёта. Диапазон обмоточных проводов сечением от 0,000314 до 4,906 мм 2 , всего 63 позиции. На основании имеющихся данных рассчитывается площадь занимаемой обмотками трансформатора, для определения возможности их размещения в окнах трансформатора. Хотелось бы узнать в комментариях ваше мнение, и практические результаты, чтобы если это возможно сделать более качественный расчёт.

Просмотр и ввод комментариев к статье

Как правильно провести расчет трансформаторов разных видов, формулы и примеры

Код для вставки без рекламы с прямой ссылкой на сайт. Код для вставки с рекламой без прямой ссылки на сайт. Скопируйте и вставьте этот код на свою страничку в то место, где хотите, чтобы отобразился калькулятор. Калькулятор справочный портал. Избранные сервисы. Кликните, чтобы добавить в избранные сервисы. Расчет трансформатора, онлайн калькулятор позволит вам рассчитать параметры трансформатора, такие как мощность, ток, количество витков и диаметр провода в обоих обмотках, по его размерам, входному и выходному напряжению. Входное напряжение: В Габаритный размер a: см Габаритный размер b: см Габаритный размер c: см Габаритный размер h: см Выходное напряжение: В Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, состоящее из двух или более индуктивно-связанных обмоток, намотанных на общий ферромагнитный сердечник, предназначенное для преобразования напряжения переменного тока посредством электромагнитной индукции.

Принцип работы устройства

Трансформатор — это электротехническое устройство, предназначенное для передачи энергии без изменения её формы и частоты. Используя в своей работе явление электромагнитной индукции, устройство применяется для преобразования переменного сигнала или создания гальванической развязки. Каждый трансформатор собирается из следующих конструктивных элементов:

  • сердечника;
  • обмотки;
  • каркаса для расположения обмоток;
  • изолятора;
  • дополнительных элементов, обеспечивающих жёсткость устройства.

В основе принципа действия любого трансформаторного устройства лежит эффект возникновения магнитного поля вокруг проводника с текущим по нему электрическим током. Такое поле также возникает вокруг магнитов. Током называется направленный поток электронов или ионов (зарядов). Взяв проволочный проводник и намотав его на катушку и подключив к его концам прибор для измерения потенциала можно наблюдать всплеск амплитуды напряжения при помещении катушки в магнитное поле. Это говорит о том, что при воздействии магнитного поля на катушку с намотанным проводником получается источник энергии или её преобразователь.

В устройстве трансформатора такая катушка называется первичной или сетевой. Она предназначена для создания магнитного поля. Стоит отметить, что такое поле обязательно должно всё время изменяться по направлению и величине, то есть быть переменным.

Читать также: Как собрать простой электрогенератор своими руками

Классический трансформатор состоит из двух катушек и магнитопровода, соединяющего их. При подаче переменного сигнала на контакты первичной катушки возникающий магнитный поток через магнитопровод (сердечник) передаётся на вторую катушку. Таким образом, катушки связаны силовыми магнитными линиями. Согласно правилу электромагнитной индукции при изменении магнитного поля в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). Поэтому в первичной катушки возникает ЭДС самоиндукции, а во вторичной ЭДС взаимоиндукции.

Количество витков на обмотках определяет амплитуду сигнала, а диаметр провода наибольшую силу тока. При равенстве витков на катушках уровень входного сигнала будет равен выходному. В случае когда вторичная катушка имеет в три раза больше витков, амплитуда выходного сигнала будет в три раза больше, чем входного — и наоборот.

От сечения провода, используемого в трансформаторе, зависит нагрев всего устройства. Правильно подобрать сечение возможно, воспользовавшись специальными таблицами из справочников, но проще использовать трансформаторный онлайн-калькулятор.

Отношение общего магнитного потока к потоку одной катушки устанавливает силу магнитной связи. Для её увеличения обмотки катушек размещаются на замкнутом магнитопроводе. Изготавливается он из материалов имеющих хорошую электромагнитную проводимость, например, феррит, альсифер, карбонильное железо. Таким образом, в трансформаторе возникают три цепи: электрическая — образуемая протеканием тока в первичной катушке, электромагнитная — образующая магнитный поток, и вторая электрическая — связанная с появлением тока во вторичной катушке при подключении к ней нагрузки.

Правильная работа трансформатора зависит и от частоты сигнала. Чем она больше, тем меньше возникает потерь во время передачи энергии. А это означает, что от её значения зависят размеры магнитопровода: чем частота больше, тем размеры устройства меньше. На этом принципе и построены импульсные преобразователи, изготовление которых связано с трудностями разработки, поэтому часто используется калькулятор для расчёта трансформатора по сечению сердечника, помогающий избавиться от ошибок ручного расчёта.

Расчет трансформатора, онлайн калькулятор

Сложные многофункциональные устройства, способные преобразовывать электроэнергию из одной величины в другую, на языке электротехники, называют трансформаторами. Для создания такого оборудования, в зависимости от конкретных величин преобразования, применяется специальный расчет. Как правильно проводить расчет трансформаторов, знать в нем основные параметры и формулы, правильно их использовать, уметь пользоваться упрощенной системой проектирования трансформаторов распространенных энерговеличин и становится целью содержания этой статьи. Любая энергосистема, установка, особенно в сети трехфазного 3ф тока и напряжения просто не могла и не может обойтись без такого функционального устройства, как трансформатор.

Одним из часто применяемых устройств в областях энергетики, электроники и радиотехники является трансформатор. Часто от его параметров зависит надёжность работы приборы в целом.

Расчет трансформатора на стержневом сердечнике в онлайн

Энергосистема опознала нового радиотехника и приветливо моргнула всем домом. А тем временем традиционные линейные источники питания на силовых трансформаторах всё чаще стали вытесняться своими импульсными коллегами. При этом, что бы там не говорили авторитетные товарищи про многочисленные технические достоинства импульсных преобразователей, плюс у них только один — массогабаритные показатели. Всё остальное — сплошной минус. Однако этот единственный плюс оказался настолько жирным, что заслонил собой все многочисленные минусы, особенно в тех замесах, когда к электроустройствам не предъявляется каких-либо жёстких требований.

Использование онлайн калькулятора для расчета трансформатора

Ведь не всегда найдётся, например, готовый сетевой трансформатор. Более актуальным этот вопрос становится, когда нужен анодно-накальный или выходной трансформатор для лампового усилителя. Здесь остаётся лишь запастись проволокой и подобрать хорошие сердечники. Достать нужный магнитопровод порой оказывается непросто и приходится выбирать из того, что есть. Для быстрого расчёта габаритной мощности был написан приведённый здесь онлайн калькулятор. По размерам сердечника можно быстро провести все необходимые расчёты, которые выполняются по приведённой ниже формуле, для двух типов: ПЛ и ШЛ.

Онлайн расчёт мощности ленточного сердечника Ведь не всегда найдётся , например, готовый сетевой трансформатор. Более.

Как сделать расчет трансформатора. Расчёт и изготовление силового трансформатора

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как определить мощность трансформатора, несколько способов
Занимаясь расчетами мощного источника питания, я столкнулся с проблемой — мне понадобился трансформатор тока, который бы точно измерял ток. Литературы по этой теме не много. А в Интернете только просьбы — где найти такой расчет. Прочитал статью ; зная, что ошибки могут присутствовать, я детально разобрался с данной темой. Ошибки, конечно, присутствовали: нет согласующего резистора Rc см.

Такая методика расчета трансформаторов конечно очень приблизительная но для радиолюбительской практики вполне подходит.

Как выбрать ферритовый кольцевой сердечник?

Выбрать примерный размер ферритового кольца можно при помощи калькулятора для расчета импульсных трансформаторов и справочника по ферритовым магнитопроводам. И то и другое Вы можете найти в «Дополнительных материалах».

Вводим в форму калькулятора данные предполагаемого магнитопровода и данные, полученные в предыдущем параграфе, чтобы определить габаритную мощность срдечника.

Не стоит выбирать габариты кольца впритык к максимальной мощности нагрузки. Маленькие кольца мотать не так удобно, да и витков придётся мотать намного больше.

Если свободного места в корпусе будущей конструкции достаточно, то можно выбрать кольцо с заведомо бо’льшей габаритной мощностью.

В моём распоряжении оказалось кольцо М2000НМ типоразмера К28х16х9мм. Я внёс входные данные в форму калькулятора и получил габаритную мощность 87 Ватт. Этого с лихвой хватит для моего 50-ти Ваттного источника питания.

Запустите программу. Выберете «Pacчёт тpaнcфopмaтopa пoлумocтoвoго пpeoбpaзoвaтeля c зaдaющим гeнepaтopoм».

Чтобы калькулятор не «ругался», заполните нолями окошки, неиспользуемые для расчёта вторичных обмоток.

Вернуться наверх к меню.

Онлайн калькулятор расчета трансформатора

Силовой трансформатор является нестандартным изделием, которое часто применяется радиолюбителями, промышленности и при конструировании многих бытовых приборов. Под этим понятием подразумевается намоточное устройство, изготовленное на металлическом сердечнике, набранном из пластин электротехнической стали. Стандартными являются немногие подобные изделия, поэтому чаще всего радиолюбители изготавливают их самостоятельно. Поэтому весьма актуален вопрос: как выполнить расчет трансформатора по сечению сердечника калькулятор использовав для этого? Для изготовления намоточного изделия необходимо руководствоваться множеством сведений. От этого напрямую будет зависеть качество, срок службы готового блока питания.

Выбор типа магнитопровода.

Наиболее универсальными магнитопроводами являются Ш-образные и чашкообразные броневые сердечники. Их можно применить в любом импульсном блоке питания, благодаря возможности установки зазора между частями сердечника. Но, мы собираемся мотать импульсный трансформатор для двухтактного полумостового преобразователя, сердечнику которого зазор не нужен и поэтому вполне сгодится кольцевой магнитопровод. https://oldoctober.com/

Для кольцевого сердечника не нужно изготавливать каркас и мастерить приспособление для намотки. Единственное, что придётся сделать, так это изготовить простенький челнок.

На картинке изображён ферритовый магнитопровод М2000НМ.

Идентифицировать типоразмер кольцевого магнитопровода можно по следующим параметрам.

D – внешний диаметр кольца.

d – внутренний диаметр кольца.

H – высота кольца.

В справочниках по ферритовым магнитопроводам эти размеры обычно указываются в таком формате: КDxdxH.

Пример: К28х16х9

Вернуться наверх к меню.

Как рассчитать и намотать тороидальный трансформатор не заморачиваясь на формулах, + советы и нюансы.

Видео по этой теме:

В этой статье постараюсь рассказать о том, как сделать своими руками силовой трансформатор с нужными характеристиками на основе использования тороидального сердечника. Для новичков и не знающих стоит сказать о достоинствах использования трансформаторов с круглой формой магнитопровода. Дело в том, что по сравнению с сердечниками Ш-образной и П-образной формы тороидальный сердечник (круглая форма) имеет ряд значительных преимуществ. Прежде всего это максимально возможный КПД (коэффициент полезного действия), что ведет к большей экономии электроэнергии. Также при одинаковой габаритной мощности у трансформатора круглой формы будут значительно меньше размеры и масса, в сравнении с другими видами сердечников. Тороидальные сердечники при своей работе меньше шумят, либо трансформаторное жужжание может вовсе отсутствовать при качественно изготовленном как сердечнике, так и самого готового трансформатора. Также и ток холостого хода у данного типа трансформаторов минимальный. Причем, если покупать только один сердечник тора, то он вам может обойтись практически в копейки. В общем использование круглого сердечника для трансформаторов полностью оправдано и по возможности лучше использовать именно их.

Пожалуй единственным существенным недостатком тороидальных трансформаторов является то, что их весьма затруднительно и проблематично наматывать вручную. Но, к счастью это от отчасти так. Дело в том, что чем больше мощность у трансформатора, тем меньше количество витков приходится на 1 вольт. И габаритную мощность до 100 Вт действительно затруднительно наматывать самому. Поскольку и количество витков будет большим и толщина намоточного провода для первичной обмотки будет мала, из-за чего этот самый провод при намотке может легко порваться. Но вот трансформаторы мощностью где-то от 100 Вт и допустим до 500 Вт уже гораздо легче наматывать своими руками. Мощность более 500 Вт уже сложна по причине существенных размеров и массы самого трансформатора.

Чтобы не заморачиваться на сложных формулах и расчетах тороидального трансформатора можно просто воспользоваться любым онлайн калькулятором, как это сделал я. Итак, заходим в свой интернет. Допустим в поисковике гугла вбиваем такой запрос – калькулятор для расчета тороидального трансформатора.

И первые, появившиеся ссылки приведут вас к странице с таким калькулятором. Ну, а далее вам понадобится знать или узнать размеры своего сердечника, который у вас возможно уже имеется под рукой. А именно нужны внешний диаметра круглого магнитопровода, внутренний диаметр и высота. Учтите, что в калькулятор скорей всего нужно вносить эти значения в сантиметрах (хотя возможно вы найдете калькулятор с миллиметрами).

Для расчета вам в калькуляторе нужно узнать следующие важные параметры, а именно – габаритную мощность сердечника, количество витков на 1 вольт, диаметр провода для первичной и вторичной обмотки. Зная количество витков, которые приходятся на 1 вольт вы легко можете посчитать общее количество витков как для первичной обмотки, так и для вторичной. К примеру, для габаритной мощности моего трансформатора в 160 Вт на 1 вольт приходится 4 витка провода. Следовательно, чтобы узнать общее количество витков для первичной обмотки мне нужно 220 вольт умножить на 4, и я получу 880 витков. Ну, и таким же простым образом узнаем количество витков для своей вторичной обмотки.

Зная габаритную мощность своего сердечника вы также легко можете посчитать величину выходного напряжения и тока. Формула электрической мощности простая, это напряжение умноженное на силу тока. Если, к примеру, для моей мощности трансформатора в 160 Вт мне на выходе трансформатора нужно иметь напряжение 16 вольт, то для того чтобы узнать максимальный ток, который может мне обеспечить такой трансформатор с такой мощностью, мне нужно 160 Вт поделить на мое выходное напряжение 16 вольт. И я получу силу максимального тока в 10 ампер. Определившись с величиной выходного тока и напряжения в онлайн калькулятор также вбиваем эти параметры, после чего калькулятор выдаст количество витков для вторичной обмотки и диаметр провода для нее.

Ну, с расчетами разобрались и тут как видно все достаточно просто. А теперь несколько слов о том, как правильно наматывать сам тороидальный трансформатор. Допустим, вы приобрели, или у вас уже имеется голый железный сердечник круглой формы. Сразу наматывать обмотки на этот железный сердечник нельзя. Обязательно сначало нужно намотать на железо изоляционную ленту.

Обычная изолента ПВХ тут не подойдет, поскольку даже при относительно небольшой нагреве трансформатора такая изолента может потерять свои изоляционные качества. Для этих целей лучше использовать следующие виды изоляционных лент для трансформатора – это лавсановая лента, обычная киперная, черная изолента ХБ, термостойкая стеклотканевая лента, майларовая или каптоновая (также термостойкая). Некоторые еще используют ФУМ ленту (которой уплотняют резьбу на трубах), но она нравится не всем, поскольку относительно тонкая и скользкая. Ее стоит наносить на сердечник трансформатора в несколько слоев.

Сначала на сердечник наматывают первичную обмотку. Метод намотки очень прост. Для начала стоит обзавестись очень простым приспособлением, а именно челноком, который очень легко можно сделать своими руками из любого подходящего материала. На этот намоточный челнок изначально наматывают провод в нужном количестве и нужного диаметра. После этого уже путем пропускания челнока сквозь отверстие трансформаторного сердечника мы виток за витком производим намотку обмоток. Причем обмотки рекомендуется наматывать максимально вплотную виток к витку. Это позволит магнитному полю максимально взаимодействовать с витками провода, что существенно повысит КПД тороидального трансформатора. После намотки одного полного слоя мы делаем намотку изоляционной ленты, и уже поверх изоляции снова наматываем имеющейся намоточный провод обмоток. К концам выводом медного обмоточного провода желательно припаять небольшие куски более гибкого многожильного, изолированного провода примерно такого же диаметра или даже больше. Ну, вот в принципе и все, что стоит знать о расчетах и намотке тороидального трансформатора.

P.S. На первый взгляд намотка тороидального трансформатора своими руками может показаться относительно сложным делом. Но, сложного тут ничего нет. Расчеты делаются просто, для намотки трансформаторов мощностью от 100 Вт и до 500 Вт может понадобится всего несколько часов, если не отрываться от своего намоточного дела. Поскольку даже первичная обмотка у таких трансформаторов содержит не так уж и много витков. Да и провод по диаметру вполне толстый, что упрощает эту самую намотку круглых трансформаторов. А когда вы сделаете первые шаги, то дальше дело уже пойдёт быстрее и увереннее.

КАК РАСЧИТАТЬ И ИЗГОТОВИТЬ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА

КАК РАСЧИТАТЬ И ИЗГОТОВИТЬ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА

Виктор Хрипченко пос. Октябрьский Белгородской обл.

      Занимаясь расчетами мощного источника питания, я столкнулся с проблемой — мне понадобился трансформатор тока, который бы точно измерял ток. Литературы по этой теме не много. А в Интернете только просьбы — где найти такой расчет. Прочитал статью [1 ]; зная, что ошибки могут присутствовать, я детально разобрался с данной темой. Ошибки, конечно, присутствовали: нет согласующего резистора Rc (см. рис. 2) для согласования на выходе вторичной обмотки трансформатора (он и не был рассчитан) по току. Вторичная цепь трансформатора тока рассчитана как обычно у трансформатора напряжения (задался нужным напряжением на вторичной обмотке и произвел расчет).

Немного теории

      Итак, прежде всего немного теории [4]. Трансформатор тока работает как источник тока с заданным первичным током, представляющим ток защищаемого участка цепи. Величина этого тока практически не зависит от нагрузки вторичной цепи трансформатора тока, поскольку его сопротивление с нагрузкой, приведенное к числу витков первичной обмотки, ничтожно мало по сравнению с сопротивлениями элементов электрической схемы. Это обстоятельство делает работу трансформатора тока отличной от работы силовых трансформаторов и трансформаторов напряжения.

      На рис. 1 показана маркировка концов первичной и вторичной обмоток трансформатора тока, навитых на маг-нитопровод в одном и том же направлении (I1 — ток первичной обмотки, I2 -ток вторичной обмотки). Ток вторичной обмотки I2 пренебрегая малым током намагничивания, всегда направлен так, чтобы размагничивать магнитопровод.

      Стрелками показано направление токов. Поэтому если принять верхний конец первичной обмотки за начало то началом вторичной обмотки н также является ее верхний конец. Принятому правилу маркировки соответствует такое же направление токов, учитывая знак. И самое главное правило: условие равенства магнитных потоков.

      Алгебраическая сумма произведений I1 x W1 — I2 x W2 = 0 (пренебрегая малым током намагничивания), где W1 — количество витков первичной обмотки трансформатора тока, W2 — количество витков вторичной обмотки трансформатора тока.

      Пример. Пусть вы, задавшись током первичной обмотки в 16 А, произвели расчет и в первичной обмотке 5 витков — рассчитано. Вы задаетесь током вторичной обмотки, например, 0,1 А и согласно вышеупомянутой формулы I1 x W1 = I2 x W2 рассчитаем количество витков вторичной обмотки трансформатора.

W2 = I1 x W1 / I2

      Далее произведя вычисления L2 -индуктивности вторичной обмотки, ее сопротивление XL1, мы вычислим U2 и потом Rc. Но это чуть позже. То есть вы видите, что задавшись током во вторичной обмотке трансформатора I2, вы только тогда вычисляете количество витков. Ток вторичной обмотки трансформатора тока I2 можно задать любой — отсюда будет вычисляться Rc. И еще -I2 должен быть больше тех нагрузок, которые вы будете подключать

Трансформатор тока должен работать только на согласованную по току нагрузку (речь идет о Rc).

      Если пользователю требуется трансформатор тока для применения в схемах защиты, то такими тонкостями как направление намоток, точность резистивной нагрузки Rc можно пренебречь, но это уже будет не трансформатор тока, а датчик тока с большой погрешностью. И эту погрешность можно будет устранить, только создав нагрузку на устройстве (я и имею в виду источник питания, где пользователь собирается ставить защиту, применяя трансформатор тока), и схемой защиты установить порог ее срабатывания по току. Если пользователю требуется схема измерения тока, то как раз эти тонкости должны быть обязательно соблюдены.

      На рис. 2 (точки — начало намоток) показан резистор Rc, который является неотьемлимой частью трансформатора тока для согласования токов первичной и вторичной обмотки. То есть Rc задает ток во вторичной обмотке. В качестве Rc не обязательно применять резистор, можно поставить амперметр, реле, но при этом должно соблюдаться обязательное условие — внутреннее сопротивление нагрузки должно быть равным рассчитанному Rc.

      Если нагрузка не согласованная по току — это будет генератор повышенного напряжения. Поясняю, почему так. Как уже было ранее сказано, ток вторичной обмотки трансформатора направлен в противоположную сторону от направления тока первичной обмотки. И вторичная обмотка трансформатора работает как размагничивающая. Если нагрузка во вторичной обмотке трансформатора не согласованная по току или будет отсутствовать, первичная обмотка будет работать как намагничивающая. Индукция резко возрастает, вызывая сильный нагрев магнито-провода за счет повышенных потерь в стали. Индуктируемая в обмотке ЭДС будет определяться скоростью изменениями потока во времени, имеющей наибольшее значение при прохождении трапецеидального (за счет насыщения магнитопровода) потока через нулевые значения. Индуктивность обмоток резко уменьшается, что вызывает еще больший нагрев трансформатора и в конечном итоге — выход его из строя.

      Типы магнитных сердечников приведены на рис. 3 [3].

      Витой или ленточный магнитопровод — одно и то же понятие, также как и выражение кольцевой или тороидальный магнитопровод: в литературе встречаются и то, и другое.

      Это может быть ферритовый сердечник или Ш-образное трансформаторное железо, или ленточные сердечники. Ферритовые сердечники обычно применяется при повышенных частотах — 400 Гц и выше из-за того, что они работают в слабых и средних магнитных полях (Вт = 0,3 Тл максимум). И так как у ферритов, как правило, высокое значение магнитной проницаемости µ и узкая петля гистерезиса, то они быстро заходят в область насыщения. Выходное напряжение, при f = 50 Гц, на вторичной обмотке составляет единицы вольт либо меньше. На ферритовых сердечниках наносится, как правило, маркировка об их магнитных свойствах (пример М2000 означает магнитную проницаемость сердечника µ, равную 2000 единиц).

      На ленточных магнитопроводах или из Ш-образных пластин такой маркировки нет, и поэтому приходится определять их магнитные свойства экспериментально, и они работают в средних и сильных магнитных полях [4] (в зависимости от применяемой марки электротехнической стали — 1,5.. .2 Тл и более) и применяются на частотах 50 Гц.. .400 Гц. Кольцевые или тороидальные витые (ленточные) магнитопроводы работают и на частоте 5 кГц (а из пермаллоя даже до 25 кГц). При расчете S — площади сечения ленточного тороидального магнитопровода, рекомендуется результат умножить на коэффициент к = 0,7…0,75 для большей точности. Это объясняется конструктивной особенностью ленточных магнитопроводов.

      Что такое ленточный разрезной магнитопровод (рис. 3)? Стальную лента, толщиной 0,08 мм или толще, наматывают на оправку, а затем отжигают на воздухе при температуре 400.. .500 °С для улучшения их магнитных свойств. Потом эти формы разрезаются, шлифуются края, и собирается магнитопровод. Кольцевые (неразрезные) витые магнитопроводы из тонких ленточных материалов (пермаллоев толщиной 0,01.. .0,05 мм) во время навивки покрывают электроизолирующим материалом, а затем отжигают в вакууме при 1000.. .1100 °С.

      Для определения магнитных свойств таких магнитопроводов надо намотать 20…30 витков провода (чем больше витков, тем точнее будет значение магнитной проницаемости сердечника) на сердечник магнитопровода и измерить L-индуктивность этой обмотки (мкГн). Вычислить S — площадь сечения сердечника трансформатора (мм2), lm-среднюю длину магнитной силовой линии (мм). И по формуле рассчитать jll — магнитную проницаемость сердечника [5]:

(1) µ = (800 x L x lm) / (N2 x S) — для ленточного и Ш-образного сердечника.

(2) µ = 2500*L(D + d) / W2 x C(D — d) — для кольцевого (тороидильного) сердечника.

      При расчете трансформатора на более высокие токи применяется провод большого диаметра в первичной обмотке, и здесь вам понадобится витой стержневой магнитопровод (П-образный), витой кольцевой сердечник или ферритовый тороид.

      Если кто держал в руках трансформатор тока промышленного изготовления на большие токи, то видел, что первичной обмотки, навитой на магнитопровод, нет, а имеется широкая алюминиевая шина, проходящая сквозь магнитопровод.

      Я напомнил об этом затем, что расчет трансформатора тока можно производить, либо задавшись Вт — магнитной индукцией в сердечнике, при этом первичная обмотка будет состоять из нескольких витков и придется мучиться, наматывая эти витки на сердечник трансформатора. Либо надо рассчитать магнитную индукцию Вт поля, создаваемую проводником с током, в сердечнике.

      А теперь приступим к расчету трансформатора тока, применяя законы [6].

      Вы задаетесь током первичной обмотки трансформатора тока, то есть тем током, который вы будете контролировать в цепи.

      Пусть будет I1 = 20 А, частота, на которой будет работать трансформатор тока, f = 50 Гц.

Возьмем ленточный кольцевой сердечник OJ125/40-10 или (40x25x10 мм), схематично представленный на рис. 4.

Размеры: D = 40 мм, d = 25 мм, С = 10 мм.

      Далее идет два расчета с подробными пояснениями как именно расчитывается трансформатор тока, но слишком большое количество формул затрудняет выложить расчеты на странице сайта. По этой причине полная версия статьи о том как расчитать трансформатор тока была конвертирована в PDF и ее можно скачать воспользовавшись ССЫЛКОЙ.    
   


Адрес администрации сайта: [email protected]
   

 

Расчет трансформатора для сварки » Строительство от А, до Я | Енакиево

Данный расчет трансформатора для сварки подойдет и для того что бы провести расчет трансформатора для точечной сварки.

Как уже не раз было описано, трансформатор состоит из сердечника и двух обмоток. Именно эти элементы конструкции отвечают за основные рабочие характеристики трансформатора для сварки. Зная заранее, какими должны быть номинальная сила тока, напряжение на первичной и вторичной обмотках, а также другие параметры (маркировки сварочных трансформаторов), выполняется расчет для обмоток, сердечника и сечения провода.

Проводим точный расчет трансформатора для сварки!

При выполнении расчетов трансформатора для сварки за основу берутся следующие данные:

— напряжение первичной обмотки U1. По сути, это напряжение сети, от которой будет работать трансформатор. Может быть 220 В или 380 В; номинальное напряжение вторичной обмотки U2. Напряжение электричества, которое должно быть после понижения входящего и не превышающее 80 В. Требуется для возбуждения дуги; номинальная сила тока вторичной обмотки I. Этот параметр выбирается из расчета, какими электродами будет вестись сварка и какой максимальной толщины металл можно будет сварить; площадь сечения сердечника Sс. От площади сердечника зависит надежность работы аппарата. Оптимальной считается площадь сечения от 45 до 55 см2; площадь окна So. Площадь окна сердечника выбирается из расчета хорошего магнитного рассеяния, отвода избытка тепла и удобства намотки провода. Оптимальными считаются параметры от 80 до 110 см2;

— плотность тока в обмотке (A/мм2). Это довольно важный параметр, отвечающий за электропотери в обмотках трансформатора. Для самодельных сварочных трансформаторов этот показатель составляет 2,5 – 3 А. umnyestroiteli.ru

В качестве примера расчетов возьмем следующие параметры для сварочного трансформатора: напряжение сети U1=220 В, напряжение вторичной обмотки U2=60 В, номинальная сила тока 180 А, площадь сечения сердечника Sс=45 см2, площадь окна So=100 см2, плотность тока в обмотке 3 А.

Первое, что необходимо рассчитать, это мощность самого трансформатора:

P = 1,5*Sс*So = 1,5*45*100 = 6750 Вт или 6,75 кВт.

Важно!В данной формуле коэффициент 1,5 применим для трансформаторов с сердечником типа П, Ш. Для тороидальных трансформаторов этот коэффициент равен 1,9, а для  сердечников типа ПЛ, ШЛ 1,7.

Далее выполняем расчет количества витков для каждой из обмоток. Для этого вначале рассчитываем количество витков на 1 В по формуле K = 50/Sс = 50/45 = 1,11 витка на каждый потребляемый Вольт.

Важно! Также как и в первой формуле, коэффициент 50 использован для трансформаторов с сердечником типа П, Ш. Для тороидальных трансформаторов он будет равен 35, а для сердечников типа ПЛ, ШЛ 40.

Теперь выполняем расчет максимальной силы тока на первичной обмотке по формуле: Imax = P/U = 6750/220 = 30,7 А. Осталось на основании полученных данных выполнить расчет витков.

Для расчета витков используем формулу Wх =Uх*K. Для вторичной обмотки это будет W2 = U2*K = 60*1,11 = 67 витков. Для первичной расчет выполним чуть позже, так как там применяется другая формула. Довольно часто, особенно для тороидальных трансформаторов, выполняется расчет ступеней регулирования силы тока. Это делается для вывода провода на определенном витке. Выполняется расчет по следующей формуле: W1ст = (220*W2)/Uст.

Где:

  • Uст – выходное напряжение вторичной обмотки.
  • W2 – витки вторичной обмотки.
  • W1ст – витки первичной обмотки определенной ступени.

Но прежде необходимо рассчитать напряжение каждой ступени Uст. Для этого воспользуемся формулой U=P/I. К примеру нам необходимо сделать четыре ступени с регулировкой на 90 А, 100 А, 130 А и 160 А для нашего трансформатора мощностью 6750 Вт. Подставив данные в формулу, получим U1ст1=75 В, U1ст2=67,5 В, U1ст3=52 В, U1ст4=42,2 В.

Полученные значения подставляем в форму расчета витков для ступеней регулировки и получаем W1ст1=197 витков, W1ст2=219 витков, W1ст3=284 витка, W1ст4=350 витков. Добавив к максимальному значению полученных витков для 4-й ступени еще 5 %, получим реальное количество витков – 385 витков.

Напоследок рассчитываем сечение провода на первичной и вторичной обмотках. Для этого делим максимальный ток для каждой обмотки на плотность тока. В результате получим Sперв = 11 мм2 и Sвтор = 60 мм2.

Важно! Расчет трансформатора контактной сварки выполняется аналогичным образом. Но есть ряд существенных отличий. Дело в том, что номинальная сила тока вторичной обмотки для таких трансформаторов порядка 2000 – 5000 А для маломощных и до 150000 А для мощных. В дополнение для таких трансформаторов регулировка делается до 8 ступеней с использованием конденсаторов и диодного моста.

Как рассчитать трансформатор видео.

Электроника ЧПУ — Расчет импульсного трансформатора

В методике расчета, описанной в [1], для определения минимального числа витков первичной обмотки W1 и габаритной Ргаб (максимально допустимой) мощности трансформатора двухтактного преобразователя использованы формулы:

 ;    (1)

 ,    (2)

где U1 — напряжение на первичной обмотке трансформатора, В; f — частота преобразования, Гц; Вmax — максимальная магнитная индукция в магнитопроводе, Тл ; Sc и Sw, — площадь сечения и площадь окна, См2.

Эти формулы позволяют выполнить приближенный расчет трансформатора. Но формальное следование приведенному в [1] примеру расчета и игнорирование возникающих погрешностей может дать ошибочный результат, следствием которого может быть выход из строя трансформатора и коммутирующих транзисторов.

Рассмотрим, например, кольцевой магнитопровод К40х25х11 из феррита 2000НМ1. Рекомендуемое в [1] максимальное значение магнитной индукции должно быть равно индукции насыщения: Bmax=Bнас=0,38 Тл [2,3]. Вероятно, в [1] сделан вывод. что под нагрузкой выпрямленное сетевое напряжение 310 В снизится до 285 В. Поэтому для полумостового преобразователя напряжение на первичной обмотке трансформатора (за вычетом напряжения насыщения на коммутирующем транзисторе, которое принято равным 1.6 В): U1=285/2-1.6≈141 В. Из расчета по формуле (1) получаем W1=11.24≈12 витков первичной обмотки.


Рис.1

Допустим, необходимо получить в нагрузке постоянный ток lн=4 А при напряжении Uн=50 В, что соответствует полезной мощности Рн=200 Вт. При КПД η≈0.8 используемая мощность равна Pисп=Pн/η=200/0.8=250 Вт. Габаритная мощность выбранного трансформатора, вычисленная по формуле (2), более чем в четыре раза превышает требуемую, поэтому он должен функционировать без проблем. В соответствии с [1] максимальный ток в первичной обмотке равен l1max=Pисп/U1=1.77 А. Выберем коммутирующие транзисторы с запасом по току 50%, тогда максимально допустимый ток коллектора (стока) Iк доп= 1.77*1.5=2.7 А. Для первичной обмотки трансформатора потребуется провод диаметром 0.8 мм. Вторичная обмотка должна содержать пять витков провода диаметром 1.2 мм. На этом расчет трансформатора по методике [1] завершен. Но будет ли нормально работать преобразователь с этим Трансформатором?

Рассмотрим процесс передачи энергии в нагрузку с помощью импульсного трансформатора, схема включения которого показана на рис.1,а. Показаны направления токов в первичной i1 и вторичной i2 обмотках трансформатора и полярность напряжения а рассматриваемый полупериод входного импульсного напряжения u1, прямоугольная форма которого изображена на рис.1,б.

Заметим, что форма тока в первичной обмотке не прямоугольная. Этот ток — сумма полезной прямоугольной составляющей с амплитудой l1max=1.77 А и треугольной составляющей тока намагничивания. Последнюю составляющую можно оценить по формуле

    (3)

Размах тока намагничивания определяется длительностью полупериода ∆t:

    (4)

На рис.1,в показано, как в течение одного полупериода ток намагничивания iμ возрастает от значения -lmax до +lmax, а другого — убывает в том же интервале. Даже при отсутствии насыщения магнитопровода только за счет возрастания тока намагничивания суммарный ток l∑max , показанный на рис. 1,б, может увеличиться до опасных для транзисторов значений.

Рассмотрим влияние гистерезиса. Намагничивание и перемагничивание магнитопровода происходит в соответствии с кривыми, показанными на рис.2. По оси абсцисс — напряженность магнитного поля Н, создаваемого первичной обмоткой трансформатора, по оси ординат — магнитная индукция В в магнитопроводе. На рис. 2 показаны предельная петля гистерезиса и частная (внутренняя) петля гистерезиса, соответствующая рис. 1,б и 1,в.


Рис.2

Кривая на рис.2, исходящая из точки пересечения координатных осей, соответствует начальному участку кривой намагничивания и характеризует работу трансформатора в слабых магнитных полях. Поскольку, как указывалось, напряженность магнитного поля Н, создаваемого первичной обмоткой трансформатора, пропорциональна току намагничивания iμ, вполне правомерно совместить на одном рисунке его диаграмму с изменением магнитной индукции В в магнитопроводе.

Если в любой точке петли гистерезиса провести касательную (на рисунке — это касательная АС в точке А), то ее наклон будет определять изменение магнитной индукции ЛВ по отношению к изменению напряженности магнитного поля ∆Н в выбранной точке, т.. е. ∆В/∆Н. Это — динамическая магнитная проницаемость. В точке пересечения координатных осей она равна начальной магнитной проницаемости. Для феррита 2000НМ1 она номинально составляет 2000, но ее реальное значение может находиться в весьма широких пределах: 1700…2500 [2].

Для показанного на рисунке примера, в котором перемагничивание магнитопровода происходит по частной петле гистерезиса с вершиной в точке D, изменение тока намагничивания iμ1 определяемого формулой (3). будет происходить почти по линейному закону. Если частота преобразования f не превышает 50 кГц, потери энергии на нагрев магнитопровода из-за его перемагничивания пренебрежимо малы. Что же касается режима с заходом значения магнитной индукции в область насыщения материала магнитопровода (Bmax=Bнас). выбранного в [1], картина будет совершенно иной. В этом случае основной кривой намагничивания соответствует форма тока iμ2 весьма далекая от линейной. Касательная в точке Е с координатами (Ннас, Внас) почти горизонтальна, что эквивалентно существенному уменьшению индуктивности первичной обмотки, и поэтому в соответствии с формулой (3) ток намагничивания резко возрастает, что иллюстрирует график iμ2. Если коммутирующий транзистор выбран без достаточного запаса по току, он будет неизбежно поврежден. Чтобы исключить насыщение магнитопровода, необходимо выполнить условие: при максимально возможном напряжении питания максимальная магнитная индукция должна соответствовать неравенству Bmax≤(0,5…0,75)*Внас. Часто при проектировании двухтактного преобразователя пользуются еще и другим критерием — относительным значением тока намагничивания. Параметры первичной обмотки выбирают так. чтобы размах тока намагничивания ∆l соответствовал не более 5…10% амплитуды прямоугольной составляющей тока в первичной обмотке l1max, тогда суммарный ток можно приближенно считать прямоугольным.

Индуктивность первичной обмотки трансформатора, содержащей в нашем примере 12 витков, равна 0.3 мГн. Амплитуда тока намагничивания, вычисленная по формуле (4). — 1.18 А. Если теперь для полезной нагрузки 200 Вт сравнить полученное максимальное значение суммарного тока коммутации l∑max=l1max+lmax=1.77+1.18=2.95≈З А (рис.1,б) с максимально допустимым током коммутирующего транзистора 2.7 А, становится совершенно очевидным факт неправильного выбора транзистора и несоответствия вычисленного диаметра проводника первичной обмотки требуемому значению. Это несоответствие еще более усугубится в случае вполне возможного повышения входного напряжения на 20 %. Поскольку при номинальном напряжении питания выбран режим с заходом значения магнитной индукции в область насыщения материала магнитопровода (Bmax=Bнас), в случае повышения сетевого напряжения максимальное значение тока в первичной обмотке трансформатора lmax значительно превысит даже его уточненное значение 3 А.

Произвольно выбранная в примере расчета частота преобразования 100 кГц, как показывает эксперимент, является предельно возможной для феррита 2000НМ1, при этом необходимо учитывать потери энергии на разогрев трансформатора. Даже если их не учитывать, число витков первичной обмотки должно быть существенно больше. В случае увеличения напряжения сети на 20% амплитуда напряжения на первичной обмотке достигнет 180 В . Если допустить, что при этом напряжении максимальная магнитная индукция в магнитопроводе не превысит Вmах=0,75*Внас=0.285 Тл, то число витков первичной обмотки, вычисленное по формуле (1), должно быть равно 20, но никак не 12.

Таким образом, недостаточно обоснованный выбор исходных значений в формуле (1) может привести к неточному или даже ошибочному расчету импульсного трансформатора. Чтобы не возникло сомнений в правомерности применения формулы (1), обоснуем ее аналитически.

Максимальная магнитная индукция Вmax(Тл) в замкнутом магнитопроводе может быть вычислена по известной формуле

 ,    (5)

где μ0 = 4π·107 Гн/м - абсолютная магнитная проницаемость вакуума; μEFF — эффективная магнитная проницаемость материала магнитопровода; lmax — амплитуда тока намагничивания, А; W1 — число витков первичной обмотки; lEFF— эффективная длина магнитной силовой линии в магнитопроводе, м. Подставим в (5) lmax из (4), применяя известную формулу для индуктивности тороидальной обмотки

и переходя от метров к сантиметрам, получим формулу для расчета числа витков

    (6)

Как видим, формула (6) отличается от (1) лишь тем, что в нее входит эффективная площадь сечения магнитопровода, а не геометрическая. Подробная методика расчета эффективных параметров различных типов магнитопроводов приведена в [З]. При практическом использовании этой формулы значение W, следует округлить вверх до ближайшего целого числа N1.

Обратим внимание на особенности применения использованных в [1] соотношений при проектировании трансформаторов для различных двухтактных преобразователей.

Автогенераторные преобразователи с одним трансформатором, подобные описанному в (4), работают с заходом в область насыщения материала магнитопровода (точки Е и Е’ на рис. 2). Формулы (1) и (2) используют при Bmax= Внас. Несколько иначе применяют указанные формулы в случае проектирования автогенераторных преобразователей с двумя трансформаторами, таких как описанный в [5]. В нем обмотка связи на мощном трансформаторе соединена с маломощным  трансформатором в цепи управления базами коммутирующих транзисторов. Импульсное напряжение, наводимое в обмотке связи, создает насыщение в маломощном трансформаторе, который и задает частоту преобразования в соответствии с формулой (1). Эту частоту подбирают такой, чтобы избежать насыщения в мощном трансформаторе, типоразмер которого определяют согласно формуле (2). В подобных блоках питания сигналы управления, формируемые насыщающимся маломощным трансформатором, сводят до минимума сквозной ток в коммутирующих транзисторах.

Наряду с автогенераторами, большой популярностью у радиолюбителей пользуются двухтактные преобразователи с внешним возбуждением. Чтобы исключить сквозной ток коммутации, генераторы сигналов внешнего возбуждения формируют защитный временной интервал между выключением открытого и включением закрытого коммутирующих транзисторов. После выбора частоты преобразования и максимального значения магнитной индукции в магнитопроводе обычно вначале на основании (2) определяют требуемый магнитопровод трансформатора, а затем с помощью формулы (1) рассчитывают число витков первичной обмотки трансформатора.

 

Тмпоразмер So , SEFF , LEFF АL , Частота преобразования. кГц
30 40 50
Рmax N1 Imax Рmax N1 Imax Рmax N1 Imax
см2 см2 см мкГн Вт вит. А Вт вит. А Вт вит. А
К28х16х9 2.01 0.526 6.56 2 42 115 0.06 56 86 0.08 70 69 0.09
КЗ1х18.5х7 2.69 0.428 7.44 1.44 48 141 0.05 61 106 0.07 77 85 0.09
КЗ2х16Х8 2.01 0.615 6.97 2.2 49 98 0.07 66 74 0.09 82 59 0.12
К32х16Х12 2.01 0.923 6.97 3.32 74 86 0.10 99 49 0.14 124 40 0.17
К32х20Х6 3.14 0.353 7.88 1.12 44 170 0.05 59 128 0.06 74 102 0.08
КЗ2х20х9 3.14 0.53 7.88 1.68 67 114 0.01 89 85 0.09 111 68 0.12
КЗ8х24х7 4.52 0.482 9.4 1.28 87 125 0.08 116 94 0.1 145 75 0.13
К40х25х7.5 4.91 0.552 9.84 1.4 106 109 0.09 145 82 0.12 181 66 0.15
К40х25х11 4.91 0.811 9.84 2.08 159 74 0.13 212 56 0.17 265 45 0.21
К45×28Х8 6.16 0.667 11 1.52 164 90 0.12 219 68 0.16 274 54 0.20
К45×28Х12 6.16 0.978 11 2.24 241 62 0.17 321 47 0.23 402 37 0.29

 

Для ориентировочных расчетов и предварительного выбора требуемого типоразмера магнитопровода из феррита 2000НМ1 служит таблица, в которой для нескольких значений частоты преобразования f представлены результаты расчетов минимального числа витков N1 первичной обмотки по формуле (6), амплитудного значения тока намагничивания Imax по формуле (4) и максимально возможной полезной мощности Рmax. При вычислении последней вначале была вычислена габаритная мощность по формуле (2) с использованием эффективной площади сечения магнитопровода вместо геометрической, затем она была умножена на значение КПД, равное 0.8. Сумма

I∑max= l1max + lmax

дает основание для выбора коммутирующего транзистора по максимально допустимому току коллектора (стока). Это же значение тока можно использовать и для определения диаметра провода первичной обмотки трансформатора в соответствии с приведенной в [1] формулой

Расчеты выполнены при условии, что максимальная магнитная индукция Вmах не превысит 0.25 Тл, даже если напряжение сети будет выше номинального на 20 %, вследствие чего напряжение на первичной обмотке трансформатора двухтактного полумостового инвертора может достигать 180 В (с учетом падения напряжения на токоограничивающем резисторе и выпрямительных диодах). Магнитопровод следует подбирать с запасом 20…40% по максимальной выходной мощности, указанной в таблице. Хотя таблица составлена для полумостового преобразователя, ее данные можно легко модифицировать и для мостового. В этом случае напряжение на первичной обмотке трансформатора будет в два раза больше, а амплитуда прямоугольной составляющей тока первичной обмотки — в два раза меньше. Число витков должно быть вдвое больше. Индуктивность обмотки возрастет в четыре раза, а ток >Imax уменьшится вдвое. Можно использовать магнитопровод из двух сложенных вместе ферритовых колец одного типоразмера, что приведет к двукратному увеличению площади сечения магнитопровода Sc и коэффициента индуктивности AL . Согласно формуле (2) габаритная и полезная отдаваемая мощность также возрастут вдвое. Минимальное число витков первичной обмотки, вычисленное по формуле (6) останется неизменным. Ее индуктивность возрастет вдвое, а ток намагничивания Imax, определенный по формуле (4), останется прежним.

В блоках питания с выводом от средней точки первичной обмотки трансформатора к половине этой обмотки прикладывается полное напряжение сети, поэтому число витков обмотки должно быть в два раза больше по сравнению с мостовым преобразователем при прочих равных условиях.

Подчеркнем, что из-за значительного разброса реальных значений параметров ферромагнитных материалов по сравнению с их справочными данными таблицу можно использовать только для предварительного выбора магнитопровода, а затем, после экспериментального измерения его характеристик, требуется провести уточненный расчет трансформатора. Например, для магнитопровода К40х25х11 в таблице приведено значение коэффициента индуктивности AL=2.08 мкГн на виток. Экспериментально уточним магнитные свойства конкретного экземпляра магнитопровода: для пробной обмотки из Nпроб = 42 витков измеренная индуктивность равна ≈3.41 мГн, а коэффициент индуктивности

 .

Но отличия могут быть и более значительными, поэтому приведенное в таблице значение коэффициента индуктивности следует все же рассматривать как ориентировочное. В нашем случае нужно либо увеличить число витков, чтобы индуктивность обмотки была не меньше рассчитанной по табличным данным, либо при выборе транзисторов учесть, что ток lmax будет больше табличного в 2,08/1,93≈1.1 раза.

На этапе изготовления, скорее всего, окажется, что рекомендованное минимальное число витков первичной обмотки будет лишь частично заполнять первый слой трансформатора. Чтобы магнитное поле, создаваемое такой обмоткой в магнитопроводе, было однородным, ее витки располагают либо «вразрядку», либо заполняют ими слой целиком, а затем, с учетом нового числа витков, проводят окончательный расчет трансформатора.

Завершим расчет трансформатора, выбранного в качестве примера. Из таблицы следует, что на частоте 50 кГц максимальная полезная мощность составит 265 Вт, минимальное число витков первичной обмотки N1 равно 45. Ориентировочно максимальное значение коммутируемого тока: 1.77+0.21=1.98 А. Определим диаметр провода первичной обмотки трансформатора. Как указывалось , ближайший по диаметру из производимой промышленностью номенклатуры [6] выберем d1=0,83мм, а с учетом изоляции d1=0,89 мм. Если учесть электрическую изоляцию магнитопровода несколькими слоями лакоткани общей толщиной 0,25 мм, внутренний диаметр магнитопровода уменьшится до 25-0.5=24.5 мм. При этом длина внутренней окружности составит π·24,5≈80 мм. С учетом коэффициента заполнения 0,8 для намотки первого слоя обмотки доступно 64 мм, что соответствует 64/0,89 = 71 витку. Таким образом, для 45 витков достаточно места. Наматываем их «вразрядку».

При определении числа витков вторичной обмотки необходимо знать падение напряжения на первичной обмотке. Если учесть, что длина одного витка составляет 40.5-24.5+2-11.5=39 мм, то общая длина провода в первичной обмотке равна 45*39=1.755 м. Учитывая погонное сопротивление провода [6], получим Rобм1=0.0324*1.755=0.06 Ом, а падение напряжения на первичной обмотке достигнет U1nад=1.77*0.06=0,1 В.

Очевидно, что столь малым его значением можно пренебречь. Если предположить, что потери на выпрямительном диоде примерно равны 1 В, тогда получим расчетное число витков вторичной обмотки N2=45*(51/150)=15,3 ≈ 16 витков. Диаметр провода вторичной обмотки

 .

Заполнение окна трансформатора по меди

 ,

что соответствует  коэффициенту заполнения

 .

С учетом необходимости межслойной и межобмоточной изоляции среднее значение коэффициента заполнения может достигать Km=0.35, а максимальное — Km= 0.5 . Таким образом, условие размещения обмоток выполнено.

Уточним максимальное значение тока намагничивания с учетом того, что измеренное значение коэффициента индуктивности оказалось в 1.1 раза меньше табличного. Поэтому ток намагничивания Imax будет в 1.1 раза больше и составит 0.23 А, что в нашем примере не сильно отличается от табличного значения, 0.21 А. Суммарный ток коммутации в первичной обмотке при максимальном сетевом напряжении равен lΣmax=1.77+0.23=2 А. Исходя из этого необходимо выбрать коммутирующие транзисторы с максимально допустимым током коллектора (стока) не менее lдoп=1.5*2=3 А. Максимальное напряжение на коммутирующих транзисторах (в закрытом состоянии) равно полному выпрямленному напряжению сети, поэтому максимально допустимое напряжение на коллекторе (стоке) должно быть не менее Uдoп=1.2*360=432 В. На этом расчет импульсного трансформатора завершен.

ЛИТЕРАТУРА

1. Жучков В. Расчет трансформатора импульсного блока питания. — Радио, 1987, № 11. с. 43.

2. Справочная информация. Справочник по ферритам. Ферромагнитные материалы. — http://www.qrz.ru/reference/ferro/ferro.shtml

3. Михайлова М. М., Филиппов в. в., Муслеков В. П. Магнитомягкие ферриты для радиоэлектронной аппаратуры. Справочник. — М.: Радио и связь, 1983.

4 . Kнязев Ю., Сытник Г., Cоркин И. Блок ЗГ и питание комплекта ИК-2 . — Радио, 1974, № 4, с. 17.

5. Беребошкин д. Усовершенствованный экономичный блок питания. — Радио, 1985. № 6, с. 51,52.

6. Першин В. Расчет сетевого трансформатора источника питания . — Радио, 2004, № 5, с. 55-57.

С.КОСЕНКО, Радио, 2005, №4, с.35-37,44.

Расчет мощности силовых трансформаторов

Трансформатор – элемент, использующийся для преобразования напряжений. Он входит в состав трансформаторной подстанции. Ее задача – передача электроэнергии от питающей линии (воздушной или кабельной) потребителям в объеме, достаточном для обеспечения всех режимов работы их электрооборудования.

Встраиваемая комплектная трансформаторная подстанция

В роли потребителей выступают жилые многоэтажные здания, поселки или деревни, заводы или отдельные их цеха. Подстанции, в зависимости от условий окружающей среды и экономических факторов, имеют различные конструкции: комплектные (в том числе киосковые, столбовые), встраиваемые, расположенные на открытом воздухе или в помещениях. Они могут располагаться в специально предназначенном для них здании или занимать отдельное помещение здания.

Выбор трансформаторов подразумевает определение его мощности и количества трансформаторов. От результатов зависят габариты и тип трансформаторных подстанций. При выборе учитываются факторы:

Критерий выбора

Определяемый параметр

Категория электроснабженияЧисло трансформаторов
Перегрузочная способностьМощность трансформаторов
Шкала стандартных мощностей
График распределения нагрузок по времени суток и дням недели
Режимов работы их соображений экономии

Выбор числа трансформаторов

Для трансформаторных подстанций используют схемы с одним или двумя трансформаторами. Распределительные устройства, в состав которых входит более 2 трансформаторов, встречаются только на предприятиях или электрических станциях, где применение небольшого их числа не соответствует условиям бесперебойности электроснабжения, условиям эксплуатации. Там экономически целесообразнее установить несколько трансформаторов сравнительно небольшой мощности, чем один или два мощных. Так проще проводить ремонт, дешевле обходится замена неисправного аппарата.

Устанавливают однотрансформаторные подстанции в случаях:

  • электроснабжения потребителей III категории надежности;
  • электроснабжения потребителей любых категорий, имеющих другие независимые линии питания и собственную автоматику резервирования, переключающую их на эти источники.

Но к однотрансформаторным подстанциям есть дополнительное требование. Потребители III категории по надежности электроснабжения, хоть и допускают питание от одного источника, но перерыв его ограничен временем в одни сутки. Это обязывает иметь эксплуатирующую организацию складской резерв трансформаторов для замены в случае аварийной ситуации. Расположение и конструкция подстанции не должны затруднять эту замену. При обслуживании группы однотрансформаторных подстанций мощности их трансформаторов, по возможности, выбираются одинаковыми, либо максимально сокращается количество вариантов мощностей. Это минимизирует количество оборудования, находящегося в резерве.

Киосковая подстанция

К потребителям третьей категории относятся:

  • деревни и села;
  • гаражные кооперативы;
  • небольшие предприятия, остановка которых не приведет к массовому браку выпускаемой продукции, травмам, экологическому и экономическому ущербу, связанному с остановкой технологического процесса.
Схема питания потребителей III категории

Для потребителей, перерывы электроснабжения которых не допускаются или ограничиваются, применяют двухтрансформаторные подстанции.

Категория электроснабженияВремя возможного перерыва питанияСхема питания
IНевозможноДва независимых источника с АВР и собственный генератор
IIНа время оперативного переключения питанияДва независимых источника
III1 суткиОдин источник питания

Отличие в питании категорий I и II – в способе переключения питания. В первом случае оно происходит автоматически (схемой автоматического ввода резерва – АВР) и дополнительно имеется собственный независимый источник питания. Во втором – переключение осуществляется вручную. Но минимальное количество трансформаторов для питания таких объектов – не менее двух.

Схема питания потребителей II категории

В нормальном режиме работы каждый из двух трансформаторов питается по своей линии и снабжает электроэнергией половину потребителей подстанции. Эти потребители подключаются к шинам секции, питаемой трансформатором. Второй трансформатор питает вторую секцию шин, соединенную с первой секционным автоматом или рубильником.

В аварийном режиме трансформатор должен взять на себя нагрузку всей подстанции. Для этого включается секционный автоматический выключатель. Для потребителей первой категории его включает АВР, для второй включение производится вручную, для чего вместо автомата устанавливают рубильник

Поэтому мощность трансформаторов выбирается с учетом питания всей подстанции, а в нормальном режиме они недогружены. Экономически это нецелесообразно, поэтому, по возможности, усложняют схему электропитания. Имеющиеся потребители III категории в аварийном режиме отключают, что приводит к снижению требуемой мощности.

Выбор конструкции трансформатора

По способу охлаждения и изоляции обмоток трансформаторы выпускают:

  • масляными;
  • с синтетическими жидкостями;
  • воздушными.
Масляный трансформатор

Наиболее распространенные – масляные трансформаторы. Их обмотки размещены в баках, заполненных маслом с повышенными изоляционными характеристиками (трансформаторное масло). Оно выполняет роль дополнительной изоляции между витками обмоток, обмотками разных фаз, разных напряжений и баком трансформатора. Циркулируя внутри бака, оно отводит тепло обмоток, выделяемое при работе. Для лучшего теплоотвода к корпусу трансформатора привариваются трубы дугообразной формы, позволяющие маслу циркулировать вне бака и охлаждаться за счет окружающего воздуха. Мощные масляные трансформаторы комплектуются вентиляторами, обдувающими элементы, в которых происходит охлаждение.

Недостаток масляных трансформаторов – риск возникновения пожара при внутренних повреждениях. Поэтому их можно устанавливать только в подстанциях, расположенных отдельно от зданий и сооружений.

Трансформатор с воздушным охлаждением (сухой)

При необходимости установить распределительное устройство с трансформатором поближе к нагрузке или во взрыво- или пожароопасных цехах, используются трансформаторы с воздушным охлаждением. Их обмотки изолированы материалами, облегчающими передачу тепла. Охлаждение происходит либо за счет естественной циркуляции воздуха, либо с помощью вентиляторов. Но охлаждение сухих трансформаторов все равно происходит хуже масляных.

Решить проблему пожарной безопасности позволяют трансформаторы с синтетическим диэлектриком. Их устройство похоже на конструкцию масляного трансформатора, но вместо масла в баке находится синтетическая жидкость, которая не так склонна к возгоранию, как трансформаторное масло.

Группы и схемы соединений

Критериями выбора группы электрических соединений разных фаз обмоток между собой являются:

  1. Минимизация в сетях уровней высших гармоник. Это актуально при увеличении доли нелинейных нагрузок потребителей.
  2. При несимметричной загрузке фаз трансформатора токи первичных обмоток должны выравниваться. Это стабилизирует режим работы сетей питания.
  3. При питании четырехпроводных (пятипроводных) сетей трансформатор должен иметь минимальное сопротивление нулевой последовательности для токов короткого замыкания. Это облегчает защиту от замыканий на землю.

Для соблюдения условий №1 и №2 одна обмотка трансформатора соединяется в звезду, при соединении другой – в треугольник. При питании четырехпроводных сетей наилучшим вариантом считается схема Δ/Yo. Обмотки низшего напряжения соединяются в звезду с выведенным наружу нулевым ее выводом, используемым в качестве PEN-проводника (нулевого проводника).

Еще лучшими характеристиками обладает схема Y/Zo, у которой вторичные обмотки соединяются по схеме «зигзаг» с нулевым выводом.

Схема Y/Yo имеет больше недостатков, чем достоинств, и применяется редко.

Выбор мощности трансформатора

Типовые мощности трансформаторов стандартизированы.

Стандартные мощности трансформаторов
2540601001602504006301000

Для расчета присоединенной к трансформатору мощности собираются и анализируются данные о подключенных к нему мощностях потребителей. Однозначно цифры сложить не получится, нужны данные о распределении нагрузок по времени. Потребление электроэнергии многоквартирным домом варьируется не только в течение суток, но и по временам года: зимой в квартирах работают электрообогреватели, летом – вентиляторы и кондиционеры. Типовые графики нагрузок и величины потребляемых мощностей для многоквартирных домов определяются из справочников.

Для расчета мощностей на промышленных предприятиях требуется знание принципов работы их технологического оборудования, порядок его включения в работу. Определяется режим максимальной загрузки, когда в работу включено наибольшее число потребителей (Sмакс). Но все потребители одновременно включиться не могут никогда. Но при расчетах требуется учитывать и возможное расширение производственных мощностей, а также – вероятность в дальнейшем подключения дополнительных потребителей к трансформатору.

Учитывая число трансформаторов на подстанции (N) мощность каждого рассчитывают по формуле, затем выбирают из таблицы ближайшее большее значение:

В этой формуле Кз – коэффициент загрузки трансформатора. Это отношение потребляемой мощности в максимальном режиме к номинальной мощности аппарата. Работа с необоснованно пониженным коэффициентом загрузки экономически не выгодна. Для потребителей, в зависимости от категории бесперебойности электроснабжения, рекомендуются коэффициенты:

Категория потребителейКоэффициент загрузки
I0,65-0,7
II0,7-0,8
II0,9-0,95

Из таблицы видно, что коэффициент загрузки учитывает взятия одним трансформатором дополнительной нагрузки, переходящей к нему при выходе из строя другого трансформатора или его питающей линии. Но он ограничивает перегрузку трансформатора, оставляя по мощности некоторый запас.

Систематические перегрузки трансформаторов возможны, но их время и величина ограничиваются требованиями заводов-изготовителей этих устройств. По правилам ПТЭЭП длительная перегрузка трансформаторов с масляным или синтетическим диэлектриком ограничивается до 5%.

Отдельно ПТЭЭП определяется длительность аварийных перегрузок в зависимости от их величины.

Для масляных трансформаторов:

Величина перегрузки, %30456075100
Длительность, мин12080452010

Для сухих трансформаторов:

Величина перегрузки, %2030405060
Длительность, мин604532185

Из таблиц видно, что сухие трансформаторы к перегрузкам более критичны.

Оцените качество статьи:

Трансформатор

, онлайн калькулятор

Трансформатор онлайн-калькулятор

Эта функция может использоваться для расчета напряжений, токов и импеданса трансформатора для заданного импеданса.

Предварительно установлен коэффициент связи 100% (идеальный трансформатор). Для сетевых трансформаторов и трансформаторов с закрытым железным сердечником k составляет около 99%. В случае соединенных змеевиков ленточных фильтров с воздушным сердечником k составляет всего около 50%.


Формулы для расчета перевода

Идеальный трансформатор

С идеальным трансформатором потерь нет. Магнитная муфта k = 1

Для сетевых трансформаторов и трансформаторов с закрытым железным сердечником k составляет около 99%. Со связанными воздушными змеевиками ленточных фильтров только около 50%.


Передача напряжения

Отношение вторичного напряжения к первичному пропорционально к соотношению витков вторичной обмотки и витков первичной обмотки трансформатора.

\ (\ Displaystyle ü = \ гидроразрыва {U_1} {U_2} = \ гидроразрыва {N_1} {N_2} \) ⇒ \ (\ Displaystyle U_2 = \ гидроразрыва {U_1 · N_2} {N_1} \) ⇒ \ (\ Displaystyle U_1 = \ гидроразрыва {U_2 · N_1} {N_2} \)
U1 = Первичное напряжение [В]
U2 = вторичное напряжение [В]
N = количество витков
Коэффициент текущей ликвидности

Отношение вторичного тока к первичному обратно пропорционально к количеству вторичных витков и первичных витков трансформатора. 2 · Z_2 \)

Z 1 = Входное сопротивление (первичное сопротивление) [Ом]
Z 2 = Выходное сопротивление (вторичное сопротивление) [Ом]
ü = коэффициент передачи напряжения [1]

Реалер-преобразователь

Настоящий трансформатор отличается от идеального трансформатора из-за сопротивления меди, поток утечки, кривая намагничивания и т. д.

Для реального трансформатора k

Вторичное напряжение рассчитывается с учетом коэффициента связи по формуле:

\ (\ Displaystyle U_2 = U_1 · \ гидроразрыва {N_2} {N_1} · к \)
U1 = Первичное напряжение [В]
U2 = вторичное напряжение [В]
N1 = Количество витков (первичная сторона)
N2 = количество витков (вторичная сторона)
k = коэффициент связи (магнитная эффективность)

Для сетевых трансформаторов и трансформаторов с закрытым железным сердечником, k составляет около 99%.Со связанными воздушными змеевиками ленточных фильтров только около 50%.


Калькулятор катушек и трансформаторов

Калькулятор катушек и трансформаторов

Вернуться к оглавлению.

Калькулятор катушек и трансформаторов.

С помощью этого калькулятора катушек вы можете спроектировать и рассчитать свойства катушки. или трансформатор.
Введите параметры в поля желтого цвета и затем нажмите кнопки расчета.

Ниже калькулятора вы найдете более подробное описание расчетов.
Используйте десятичную точку (не запятую), если вы хотите ввести десятичные дроби.

рекомендую вы также можете прочитать эту веб-страницу о катушках и трансформаторах, многие вещи, которые я использую в этом калькуляторе, имеют Я там учился.
Он объясняет это очень ясно.

Расшифровка терминов, используемых в этом калькуляторе

Индуктивность: L

Индуктивность катушки — это свойство, которое описывает соотношение между напряжением, индуцированным в катушке, и изменением тока через катушку.

L = V L / (di / dt)

Где:
L = индуктивность катушки в Генри (Гн).
В L = Напряжение, индуцированное в катушке в Вольтах
di / dt = изменение тока через катушку в Амперах в секунду.

Магнитный поток: Φ

Магнитный поток, обычно обозначаемый как Φ, равен измеряется в единицах Вебера (Вб).
Если у вас есть петля из провода, и вы подаете на нее 1 Вольт в течение 1 секунды, магнитный поток в петле изменится на 1 Вебера.
Неважно, какого размера или формы петля, или из какого материала внутри петля есть.
Вы можете представить себе единицу Wb как количество силовых линий магнитного поля, проходящих через петля.

Для одиночного контура применяется:
Φ = Vt

Если катушка имеет более одного витка, мы можем использовать следующую формулу:
Φ = Vt / N

Где:
Φ = изменение магнитного потока в катушке в Weber
V = напряжение на катушке в вольтах
t = время в секундах
N = количество витков катушки

Плотность магнитного потока: B

Плотность магнитного потока B измеряется в единицах Тесла (Т).
Плотность магнитного потока указывает магнитный поток через определенную область.

Один Tesla — это один Вебер на квадратный метр
Или в формуле:
B = Φ / A

Где:
B = плотность магнитного потока в теслах
Φ = магнитный поток в Weber
A = площадь в квадратных метрах

Максимальная плотность магнитного потока при низкой частота: Bmax = Bsat

Магнитные материалы, используемые в сердечниках катушек и трансформаторов, могут использоваться до определенная максимальная плотность магнитного потока.
Для низкочастотных приложений (включая постоянный ток) максимальная плотность потока ограничена магнитным насыщение материала сердечника, эта плотность потока называется: Bsat.
В насыщенном состоянии все магнитные области в материале направлены одинаково. направление.

Однако теоретически возможно увеличить плотность потока выше насыщения, из-за проницаемости вакуума.
Но для этого требуется большой ток через катушку и чрезмерные потери мощности в обмотки.
Выше насыщения катушка потеряет большую часть своей индуктивности и запустится. действует как катушка без материала катушки.
Итак, держите плотность потока ниже Bsat.
Значение Bsat указано в спецификации материала керна.
Например, Bsat составляет около 0,3 Тл для ферритового материала и около 1,3 Тл для кремнистая сталь.

Значение Bsat зависит от температуры, чем выше температура, тем больше в большинстве случаев ниже Bsat.
В этом калькуляторе я использую значение Bsat при 100 ° C, который автоматически появляется в поле Bmax при выборе материала сердцевины.
Итак, это наиболее безопасное значение, при более низкой температуре, однако Bsat может быть выше.

Максимальная плотность магнитного потока на более высокой частоте: Bmax
Для более высокочастотных приложений максимальный поток плотность в ядре ограничена потерями мощности в ядре, а не ядром насыщенность.
На более высоких частотах нам нужно уменьшить значение Bmax ниже Значение Bsat, чтобы избежать перегрева ядра из-за потери собственной мощности.
Чем выше частота, тем меньше значение Bmax.

Для сердечников большего размера необходимо соблюдать плотность потока Bmax. ниже, чем для сердечников меньшего размера, чтобы избежать перегрева сердечника.
Это потому, что объем сердечника (который производит тепло) увеличивается. быстрее, чем внешняя часть сердечника (которая должна рассеивать тепло).

Мой калькулятор катушек и трансформаторов не рассчитывает для вас потери в сердечнике.
Вместо этого вы должны ввести определенную максимальную плотность потока в калькулятор, что сохранит потери в сердечнике ниже желаемого уровня.


Потери в сердечнике в сердечниках из кремнистой стали

На следующих рисунках показаны некоторые примеры потерь в сердечнике в кремнистой стали (также называется: электротехническая сталь или трансформаторная сталь).


Рисунок 1. Потери в сердечнике в кремнистой стали.

На рисунке 1 приведены некоторые примеры потерь в сердечнике при различной толщине ламинирования. и частоты.
Чем выше частота, тем больше потери.
А более толстая ламинация дает большие потери.
Чтобы преобразовать толщину ламинирования из «мил» в «мм», умножьте на 0,0254.
Однако потери в сердечнике (в ватт / кг) выше на более высоких частотах, Сердечник трансформатора можно сделать меньше на более высоких частотах.
И вы можете получить высокочастотный трансформатор с меньшими потерями в сердечнике (в ваттах), по сравнению с низкочастотным трансформатором той же номинальной мощности.

Для трансформаторов линий электропередач при 50 или 60 Гц потери в сердечнике обычно очень велики. ниже потери в обмотках при полной нагрузке.
При 50 или 60 Гц вы можете использовать в конструкции трансформатора, плотность потока в ядро равно: Bsat.

Для аудиопреобразователя вы разрабатываете самую низкую частоту в аудиосигнале. сигнал, если он не превышает примерно 100 Гц, вы можете использовать Bsat в качестве максимальная плотность потока в сердечнике.
Для более высоких звуковых частот ток намагничивания и плотность потока в ядро автоматически уменьшается.


Рисунок 2, потери в сердечнике в кремнистой стали при различных частотах.
Эти данные относятся к неориентированной кремнистой стали марки М-19 толщиной 14 мил или Толщина 0,36 мм.
О, а 1 фунт равен 0,45359 кг.


Потери в ферритовых сердечниках

Ферритовые сердечники имеют гораздо меньшие потери мощности на высоких частотах, чем кремниевые стальные сердечники.
Информация о максимальной плотности потока на определенной частоте может быть найдено в техническом описании ферритового материала, вот два примера:


Рисунок 3. Потери в сердечнике феррита N27.

На рисунке 3 показано соотношение между частотой, плотностью потока и потерями мощности в сердечник для ферритового материала N27, который насыщается при 0,41 Тл при 100 C.
Предположим, мы хотим, чтобы максимальная потеря мощности в активной зоне составляла 100 кВт / м. , что равно 100 мВт / см, я обозначил это значение красной линией.
Для сигнала 10 кГц (зеленая линия) мы находим максимальное пиковое значение для поток 300 мТл (= 0,3 Тл) при 100 C.
А для 200 кГц (синяя линия) мы находим максимум 50 мТл (= 0.05 Тесла).


Рисунок 4. Потери в сердечнике феррита 3C90.

На рисунке 4 показаны потери в сердечнике для ферритового материала 3C90, здесь данные представлен немного иначе.
Для потерь в сердечнике 100 кВт / м (= 100 мВт / см) мы найдите на частоте 200 кГц максимальную пиковую плотность потока 70 мТл (= 0,07 Тл).


Эффективная площадь поперечного сечения сердечника: Ae

Эффективная площадь поперечного сечения сердечника может быть найдена в лист данных ядра, это предпочтительный метод.
Или можно измерить.
Но только магнитный материал является частью эффективной площади поперечного сечения, поэтому любое изолирующее покрытие, которое может покрывать сердцевину.


Рисунок 5: В сердечнике трансформатора EI эффективная площадь поперечного сечения (Ae), это площадь центральной ножки.
Обе внешние ноги обычно имеют площадь 1/2 Ae.

Когда вы уложили несколько жил, общая эффективная площадь поперечного сечения Ae (всего), равно значению Ae одного ядра, умноженному на количество ядра

Максимальный магнитный поток в сердечнике: Φmax

Максимальный магнитный поток в сердечнике рассчитывается по формуле:
Φmax = Bmax.Ae (всего)

Где:
Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике по Weber
Bmax = максимальная плотность магнитного потока в сердечнике в Тесла
Ae (total) = Общая эффективная площадь поперечного сечения сердечника в квадратных метрах

Относительная проницаемость керна: μr.

Относительная проницаемость мкр жилы Материал показывает, насколько больше индуктивности будет у вашей катушки по сравнению с катушка с вакуумом в сердечнике.
Вакуум имеет проницаемость (μ0) около 1.2566. 10 -6 Гн / м (Генри на метр).
Относительная проницаемость не имеет единиц измерения.
Air имеет значение μr 1.00000037, поэтому практически равняется вакууму.
Относительная проницаемость материала керна μr часто зависит от плотности магнитного потока в сердечнике.
В этом калькуляторе я использую значение μr, близкое к нулю. плотность потока, в таблицах это обозначается как μi (относительная начальная проницаемость).
Еще один параметр, который вы можете найти в таблицах данных: μa (относительная амплитудная проницаемость), которая является значением μr при более высокой плотности потока.

Эффективная проницаемость керна: мкэ

Если у вас есть катушка, намотанная на кольцевой сердечник, сердечник полностью состоит из сердечника материал, и полностью закрыт ..
Тогда эффективная проницаемость равна относительной проницаемости основной материал.

Но многие сердечники состоят из двух частей, которые соединены вокруг катушки. бывший с обмотками на нем.
Две основные части всегда будут иметь некоторый промежуток или воздушный зазор в между ними, что, кажется, снижает проницаемость ядра.
У вас есть керн с эффективной проницаемостью, которая меньше, чем относительная проницаемость материала сердечника.

Иногда в сердечнике намеренно делают воздушный зазор, чтобы уменьшить эффективная проницаемость.
При этом увеличивается максимальный ток через катушку, но не магнитный поток. плотность в ядре.
Дает тот же эффект, что и при использовании другого материала сердцевины с меньшей проницаемостью.

Эффективная проницаемость сердечника с воздушным зазором составляет:

мкэ = мкр.le / (le + (g .μr))

Где:
μe = эффективная проницаемость керна.
мкм = относительная проницаемость материала сердечника.
le = эффективная длина магнитного пути в сердечнике
g = длина воздушного зазора (измеряется в тех же единицах, что и le)

Эффективная длина магнитного пути в сердечнике: le

Эффективная длина магнитного путь в ядре можно найти в даташит ядра.
Или можно прикинуть по габаритам сердечника.
Это длина линии магнитного поля в центре материала сердечника. поедет.
Не включайте воздушный зазор в эту длину пути, а только путь в сердечнике сам материал.


Воздушный зазор: g

Воздушный зазор — это слой воздуха на магнитном пути сердечника.


Рисунок 6: воздушный зазор в центральной ножке сердечника трансформатора EI.

На рисунке 6 показан воздушный зазор, вызванный укорочением центральной стойки трансформатора. затем две внешние ноги.
Пунктирными линиями обозначены силовые линии магнитного поля длиной: le


Рис. 7: воздушный зазор во всех выводах сердечника трансформатора ЭУ.

На рис. 7 показан еще один сердечник трансформатора ЭУ с воздушным зазором.
Здесь все ножки трансформатора имеют одинаковую длину, а воздушный зазор создается слегка раздвинув части «E» и «I».
Видите ли, теперь силовые линии должны дважды перепрыгивать через слой воздуха, чтобы сформировать замкнутый цикл.
Это означает, что мы должны рассчитывать с воздушным зазором, который вдвое превышает расстояние между частями «Е» и «И».

Воздушный зазор необязательно заполнять воздухом или другими немагнитными материалами. как бумага или пластик, тоже пригодятся.
В трансформаторах воздушный зазор в сердечнике приведет к снижению связи между обмотки, которые могут быть нежелательными.

Коэффициент индуктивности: AL.

Коэффициент индуктивности AL сердечника равен индуктивность одной обмотки вокруг этого сердечника.
Если у вас более одной обмотки, индуктивность катушки будет:

L = N.AL

Где:
L = индуктивность катушки
N = количество витков
AL = коэффициент индуктивности сердечника

Если вам неизвестен коэффициент AL сердечника, это может быть рассчитано из эффективной проницаемости и размеров керна:

AL = μ0. мкэ. Ae (всего) / le

Где:
AL = коэффициент индуктивности в H / N
μ0 = проницаемость вакуума = 1,2566. 10 -6 Гн / м
μe = эффективная проницаемость сердечника
Ae (total) = общая эффективная площадь поперечного сечения сердечника в м
le = эффективная длина магнитного пути в сердечнике в м.

Объединение сердечников

Объединение сердечников означает использование более одной жилы и пропускание обмоток через все эти ядра.
По сравнению с катушкой с одним сердечником, индуктивность умножается на количество ядра сложены.


Рисунок 8: катушка на стопке из 5 сердечников

Сопротивление провода

Провод, который вы используете для наматывания катушки или трансформатора, будет иметь некоторое сопротивление.
Это сопротивление рассчитывается по формуле:

R = ρ.l / A

Где:
R = сопротивление провода
ρ = удельное сопротивление материала провода в Ом · м, для меди это около 1,75. 10 -8 Ом · м
l = длина провода в метрах
A = площадь поперечного сечения провода в квадратных метрах

Общая площадь котла обмотки.

Расчетное значение площади меди, как говорится, только для меди обмотки.
На практике также приходится иметь дело с изоляцией проводов, воздух между витками и, вероятно, формирователь катушки.
Итак, на практике вам нужно больше места для обмотки, скажем в 2,5 или 3 раза расчетное значение для меди.

Максимальный ток (пиковый или переменный ток) через катушку

Максимальный ток через катушку — это ток, который дает максимум допустимый магнитный поток в сердечнике.

Imax = Φmax. Н / д

Где:
Imax = максимальный ток через катушку (пик постоянного или переменного тока)
Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Weber
N = количество витков
L = индуктивность катушки в Генри


Зарядка время до максимального тока.

Когда вы подключаете катушку к источнику постоянного напряжения V, ток I будет увеличиваться с время.
Другими словами, вы заряжаете катушку.
Пока катушка не имеет сопротивления, ток увеличивается линейно, и время достижения определенного тока определяется по формуле:

t = L.I / V

Если катушка имеет сопротивление, увеличение тока больше не является линейным.
Максимальный ток через катушку ограничен значением: I = V / R.
Время зарядки катушки с сопротивлением рассчитывается по формуле:

т = -л / р.LN (1- (I.R / V))

Где:
t = время в секундах для увеличения тока от нуля до значения I.
L = индуктивность катушки в Генри.
R = сопротивление катушки в Ом.
LN = Натуральный логарифм.
I = ток в амперах, для которого вы рассчитываете время зарядки.
В = напряжение на катушке.

В этом калькуляторе рассчитывается время, чтобы зарядить до максимальной катушки. ток, то есть ток, который дает в сердечнике плотность потока Bmax.

Накопленная энергия в катушке

Когда через катушку проходит ток, определенное количество энергии хранится в катушке.
Накопленная энергия рассчитывается по формуле:

E = 1/2. (L.I)

Где:
E = накопленная энергия в катушке в Джоулях
L = индуктивность катушки в Генри
I = Ток через катушку в амперах

Максимальное напряжение переменного тока на катушке

Максимальное напряжение переменного тока (синусоида), которое вы можете приложить к катушке, составляет рассчитано по формуле:

Vmax = 4,44. Φмакс. N. f

Где:
Vmax = максимальное синусоидальное напряжение переменного тока на катушке, действующее значение в вольтах
Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Weber
N = количество витков на катушке
f = частота напряжения в герцах

Фактор 4.44 — это произведение двух коэффициенты, которые равны:
4, поток изменяется от нуля до + Φmax за 1/4 цикла, следующая 1/4 цикла он возвращается к нулю, следующие две 1/4 цикла до -Φmax и обратно до нуль.
Таким образом, за один цикл поток изменяется в 4 раза по Φmax.
Умноженное на:
1,11, это форм-фактор синусоидальной волны, который представляет собой отношение среднеквадратичного значения к среднее значение.

Вот еще один способ вычисления максимального переменного напряжения на катушке:
Vmax = Imax.2. пи. f .L / √2
Здесь мы умножаем максимальный ток через катушку на полное сопротивление катушки при частоту f, а затем разделите ее на √2, чтобы преобразовать пиковое значение в среднеквадратичное значение.


Число витков первичной обмотки трансформатора.

Из формулы для максимального напряжения на катушке (см. Выше) мы легко можем найти формулу количества витков первичной обмотки трансформатора.

Np = Vp / (4.44. Φmax. F) Эта формула предназначена для синусоидальной волны. напряжения.

Где:
Np = количество витков первичной обмотки
Vp = первичное напряжение (= входное напряжение) трансформатора, действующее значение
Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Weber
f = частота напряжения в герцах

Если вы используете трансформатор для прямоугольных напряжений, форм-фактор для напряжение равно 1 (вместо 1,11 для синусоид),
, а количество витков трансформатора должно быть в 1,11 раза больше.

Количество витков, которое мы теперь вычислили, является минимальным количеством первичных повороты.
Если уменьшить количество витков первичной обмотки, сердечник трансформатора войдет в магнитное насыщение, которого необходимо избегать.
Однако разрешено делать количество витков (как первичных, так и вторичных). выше, но это увеличит сопротивление обмоток, и тем самым потеря мощности трансформатора.
Для трансформаторов линий электропередачи обычно сохраняется количество витков на минимально возможное значение, достаточное для предотвращения насыщения сердечника при максимальном вводе Напряжение.

Число витков вторичной обмотки трансформатора

В идеальном трансформаторе без потерь соотношение напряжений между вторичной и первичной обмотками стороны, такое же, как отношение витков между вторичной и первичной сторонами.
Или в формуле:
Vs / Vp = Ns / Np

Где:
Vs = Напряжение на вторичной стороне
Vp = Напряжение на первичной стороне
Ns = Число витков вторичной обмотки
Np = Число витков первичной обмотки

Отсюда следует:
Ns = Np. Vs / Vp

Мы также могли бы рассчитать его по формуле, очень похожей на формулу первичные витки:
Ns = Vs / (4.44. Φmax. f) Эта формула предназначена для синусоидальной волны. напряжения.

Индуктивность первичной обмотки трансформатора

Это индуктивность первичной обмотки трансформатора.
Вы можете измерить индуктивность первичной обмотки с помощью измерителя индуктивности.
При этом вторичная обмотка ни к чему не должна подключаться.

Или, если вы знаете количество витков первичной обмотки и коэффициент AL, первичный индуктивность можно рассчитать с помощью:

Lp = Np. AL

Где:
Lp = первичная индуктивность
Np = количество витков первичной обмотки
AL = коэффициент индуктивности сердечника

Значение первичной индуктивности необходимо для расчета намагничивания ток трансформатора.

Ток намагничивания

Ток намагничивания — это небольшой ток, который протекает через первичную обмотку. обмотка трансформатора, даже если выход трансформатора не нагружен.
Ток намагничивания создает магнитный поток в трансформаторе. основной.
Амплитуда тока намагничивания рассчитывается по формуле:

Im = Vp / (2.pi.f.Lp)

Где:
Im = ток намагничивания в Амперах RMS
Vp = Первичное напряжение в Вольтах RMS
f = частота в Герцах
Lp = Первичная индуктивность трансформатора в Генри

Ток намагничивания фактически такой же, как максимальный ток, который мы рассчитали для катушки.
Но для максимального тока катушки мы вычислили пиковое значение, в ток намагничивания трансформатора мы вычисляем действующее значение, поэтому есть коэффициент 1.414 между.

Если мы собираемся нагружать вторичную обмотку трансформатора, ток через первичная обмотка поднимется.
Но поток в сердечнике останется прежним.
Это потому, что ток во вторичной обмотке дает противоположный поток, который нейтрализует весь дополнительный поток первичной обмотки.
Итак, в конце мы сохраняем только поток, вызванный током намагничивания, как бы тяжело мы ни нагружали трансформатор.

Ну это должно быть так, если обмотки трансформатора имеют нулевое сопротивление.
Однако на практике обмотки трансформатора имеют некоторое сопротивление.
Ток через первичную обмотку дает определенное падение напряжения на сопротивление первичной обмотки.
Это вызывает снижение напряжения на первичной индуктивности (Lp), и это уменьшит ток намагничивания (Im) и магнитный поток в сердечнике.

Итак, для практических трансформаторов (с некоторым сопротивлением в обмотках) ток намагничивания и магнитный поток в сердечнике уменьшатся при загрузке трансформатор более тяжелый.
Это вызвано не сердечником трансформатора, а сопротивлением первичной обмотки. обмотка.

Номинальная мощность

Мощность, которую может выдать трансформатор, ограничена сопротивлением обмотки, а не сам сердечник.

Сопротивление обмоток приведет к понижению напряжения вторичного трансформатора. падение при более высоких токах нагрузки.
Это один из ограничивающих факторов, насколько допустимое падение напряжения заявление?

Другой ограничивающий фактор: потери мощности в первичной и вторичной обмотке.
Больший ток нагрузки на вторичной обмотке означает больше потерь мощности в первичной обмотке. и вторичные обмотки.
Потеря мощности приведет к нагреву обмоток трансформатора.
Во избежание перегрева трансформатора выходной ток трансформатора должен быть ограниченным ниже некоторого максимума.

Чтобы сделать трансформатор с высокой номинальной мощностью, мы должны поддерживать сопротивление как можно ниже обмотки.
В первую очередь это делают: сохраняя как можно меньшее количество витков, делая магнитный поток плотность в ядре как можно выше, чуть ниже насыщения.
Еще одна полезная вещь: использование большого сердечника трансформатора, а не потому, что сердечник ограничивает мощность, а потому что:

— Большой сердечник дает больше места для обмоток, поэтому мы можем использовать более толстую проволоку, чтобы уменьшить сопротивление.
— Большая площадь сердечника означает, что вы можете увеличить поток (не поток плотность) за счет уменьшения количества витков.
— Трансформатор большего размера может лучше рассеивать тепло, вызванное потерей мощности.

Калькулятор трансформаторов рассчитает для вас падение напряжения на вторичной обмотке и потери мощности в обмотках.
Вам решать, сколько падения напряжения и потери мощности приемлемы для ваш трансформатор.

Входной ток первичной обмотки трансформатора

Ток, идущий в первичную обмотку трансформатора (Ip), складывается из следующие токи:
Ток намагничивания (Im), который составляет 90 за первичным напряжением.
Ток, вызванный током вторичной нагрузки (Is), появляется ток нагрузки. на первичной обмотке величиной: Is. Ns / Np.

Ip = √ (Im + (Is.Ns / Np))

На самом деле существует также некоторый первичный ток, вызванный потерями в сердечнике, но я игнорирую это.
Не то чтобы этот ток обязательно был незначительным, но я тоже его обнаружил. сложно реализовать потери в сердечнике в калькуляторе.
Так что я просто опускаю его.
Так или иначе, первичный ток трансформатора при полной нагрузке почти только в зависимости от вторичного тока нагрузки.

Потери в трансформаторе

В этом калькуляторе потери в трансформаторе рассчитываются на основе ток нагрузки, ток намагничивания и сопротивление обмоток постоянному току.

Однако есть и другие причины потерь в трансформаторе, например:
— Потери в сердечнике (гистерезисные потери и вихретоковые потери).
— Емкость внутри и между обмотками.
— Скин-эффект и эффект близости, увеличивающие сопротивление провода при более высоких частоты.
Но я их опускаю, поэтому вам не нужно указывать все правильные параметры для эти эффекты, и для меня калькулятор не стал слишком сложным в изготовлении.

Ток намагничивания играет незначительную роль в потерях трансформатора, но I реализовали это в калькуляторе, потому что это было довольно легко сделать.


Рисунок 9

Рисунок 9 показывает эквивалентную схему для трансформатора с первичной обмоткой. сопротивление (Rp), вторичное сопротивление (Rs) и первичная индуктивность (Lp).
Резистор RL — это нагрузочный резистор, который вы подключаете к трансформатору. выход.
«Идеальный трансформатор» в схеме — это воображаемое устройство без потерь, с бесконечная индуктивность и нулевое сопротивление.


Рисунок 10: упрощение рисунка 9.

На рисунке 10 показаны идеальные трансформаторы Rs и RL из рисунка 9. заменен одним резистором номиналом (Rs + RL). (Np / Ns).
Теперь можно рассчитать напряжение на катушке Lp, а затем ток намагничивания.
Я не буду подробно объяснять, как идет этот расчет, калькулятор делаем расчет за вас.
Напряжение на Lp можно умножить на Ns / Np, чтобы получить напряжение на Rs + RL.
Таким образом мы можем определить мощность всех резисторов.


Вернуться к оглавлению.

Программное обеспечение для расчета трансформаторов

| Электронные схемы

Transformer Calculation v0.1 — программа для расчета количества витков и толщины проводов.


Если у вас есть опыт сборки трансформаторов, то эта программа идеально вам подойдет.
Если вы ничего не знаете о сборке трансформаторов, пожалуйста, не используйте расчеты этой программы для сборки собственного трансформатора!
Неправильный расчет может повредить ваше электрическое устройство, подключенное к электросети, а ОН МОЖЕТ УБИТЬ ВАС !!!
Вы по-прежнему можете использовать эту программу для определения размера сердечника EI трансформатора, если вы планируете покупать трансформатор.Обратите внимание, что существует множество гибридных трансформаторов, поэтому, если вам нужен трансформатор для усилителя, купите трансформатор подходящего размера. Гибридные трансформаторы обычно имеют небольшие размеры и при высокой нагрузке могут перегреться.

Эта программа может рассчитывать значения только для стандартного сердечника трансформатора, то есть профиля сердечника «W» и «U». Тороидальные трансформаторы
(кольцевой профиль сердечника) и другие не поддерживаются.

Размер квадрата сердечника IE трансформатора:

  • Высота и ширина пересечения жил.
  • Максимальная мощность ядра.

Первичная обмотка — параметры:

  • Входное напряжение трансформатора.
  • Кнопка добавления требуемого напряжения в список.
  • Список выбранного входного напряжения.
  • Список рассчитанной входной силы тока.
  • Текущая расчетная мощность.

Вторичная обмотка — параметры:

  • Выходное напряжение трансформатора.
  • Сила тока на выходе трансформатора.
  • Кнопка «Добавить / Изменить» для добавления / изменения желаемого напряжения и силы тока в / в списки.
  • Список желаемого выходного напряжения.
  • Список требуемой выходной силы тока.

Катушки, толщина проволоки:

  • Входное и выходное количество катушек.
  • Толщина входного и выходного провода.

Программа расчета трансформаторов

Загрузить

Теги: Программа калькулятора
Проектирование повышающего и понижающего трансформаторов

с расчетом

(Последнее обновление: 19 августа 2020 г.)

Повышающий и понижающий трансформатор, обзор:

Проектирование повышающих и понижающих трансформаторов с расчетом — Повышающие и понижающие трансформаторы можно найти повсюду во всем мире.Даже если вы откроете зарядное устройство для сотового телефона, вы найдете небольшой понижающий трансформатор, который преобразует 110/220 В переменного тока примерно в 5 вольт. Вы можете легко найти понижающие трансформаторы в радиоприемниках, телевизорах, видеомагнитофонах, проигрывателях компакт-дисков, бритвах, антенных приемниках, зарядных устройствах для ноутбуков, принтерах, стабилизаторах и т. Д.

Из-за сильного отключения нагрузки в таких странах, как Пакистан и Индия, кто-то может легко найти инверторы. Эти инверторы имеют повышающий и понижающий трансформаторы, как вы можете видеть на рисунке ниже.

Когда нет электричества, с помощью повышающего трансформатора повышается напряжение аккумулятора на 12 В. В то время как этот небольшой понижающий трансформатор используется для питания электроники. Размер повышающего и понижающего трансформатора зависит от нагрузки. Поскольку повышающие и понижающие трансформаторы являются одними из наиболее часто используемых электронных устройств, поэтому я решил написать подробную статью о повышающих и понижающих трансформаторах и поделиться с вами некоторыми базовыми знаниями о том, как эти трансформаторы могут быть разработан.Эта статья посвящена проектированию и расчету повышающих и понижающих трансформаторов. Если вы хотите узнать больше о силовых трансформаторах, подумайте о прочтении моей статьи о СИЛОВОМ ТРАНСФОРМАТОРЕ и его типах с объяснением принципа работы.

Без промедления, приступим !!!

Повышающий трансформатор:

In Step up Число витков первичной обмотки трансформатора меньше, чем витков вторичной обмотки, он преобразует низкое первичное напряжение в высокое вторичное напряжение i.е. он увеличивает входное напряжение.

Пример повышающего трансформатора

Например, рассмотрим трансформатор, в котором количество витков в первичной обмотке 250 и во вторичной обмотке равно 1000. Если переменное напряжение на первичной обмотке трансформатора составляет 110 В, то напряжение на вторичной обмотке трансформатора может рассчитывается по следующему уравнению.

V p / V s = N p / N s

N P (первичные витки) = 250

N S (вторичные витки) = 1000

В P (первичное напряжение) = 110 В

В S (вторичное напряжение) =?

Используя приведенное выше уравнение:

V p / V s = N p / N s

Переставляя уравнение, получаем:

Из приведенного выше примера видно, что входное напряжение увеличивается с 110 В до 440 В

Преимущества повышающих трансформаторов

Преимущества повышающих трансформаторов:

  1. Трансмиссия

Повышающие трансформаторы повышают напряжение для передачи электроэнергии на большие расстояния.Электричество проходит тысячи километров, прежде чем достигнет наших домов. Таким образом, происходит потеря мощности на линиях, поэтому для этой цели напряжение повышается, чтобы напряжение легко передавалось без каких-либо потерь.

  1. Нет времени пуска

Пуск повышающего трансформатора без задержек.

  1. Безостановочная работа

Повышающий трансформатор работает в системе распределения электроэнергии без перебоев, работает постоянно.

Понижающий трансформатор:

В понижающем трансформаторе количество витков первичной обмотки больше, чем витков вторичной обмотки, он преобразует уровень напряжения с более высокого уровня на более низкий уровень. Понижающие трансформаторы используются в распределительных сетях, они понижают высокое сетевое напряжение и низкое напряжение, которое можно использовать для бытовой техники.

Количество витков первичной и вторичной обмоток определяет, на сколько нужно уменьшить напряжение.

Если указанное соотношение витков составляет 2: 1, что означает, что количество витков первичной обмотки в два раза больше, чем на вторичной обмотке, то выходное напряжение будет вдвое меньше входного напряжения, а ток удвоится.

Общая мощность трансформатора останется прежней, только уровень напряжения будет уменьшен. Он не производит напряжения, а снижает уровень напряжения за счет увеличения тока. Например, если коэффициент трансформации трансформатора составляет 1: 2, он будет вдвое снизить выходное напряжение за счет удвоения тока.

Мощность в первичной катушке = Мощность во вторичной катушке

V P x I P = V S x I S

V p / V s = I s / I p

Пример понижающего трансформатора

Например, рассмотрим трансформатор, у которого количество витков в первичной обмотке 2500, а во вторичной — 1500.Если переменное напряжение на первичной обмотке трансформатора составляет 220 В, то напряжение на вторичной обмотке трансформатора можно рассчитать с помощью следующего уравнения.

V p / V s = N p / N s

N P (первичные витки) = 2500

N S (вторичные витки) = 1500

В P (первичное напряжение) = 220 В

В S (вторичное напряжение) =?

Используя приведенное выше уравнение:

V p / V s = N p / N s

Переставляя уравнение, получаем:

Из приведенного выше примера видно, что входное напряжение понижается с 220 В до 132 В

Понижающий трансформатор использует:

  • Все трансформаторы, которые мы видим возле наших домов, улиц, деревень или городов, являются понижающими трансформаторами.Они понижают напряжение с 11кВ до 220В для распределения по домам.
  • В адаптерах
  • до широкого применения импульсных источников питания используется понижающий трансформатор.

Термины, относящиеся к конструкции трансформатора:

Плотность потока:

Плотность магнитного потока определяется как магнитный поток, проходящий через определенную область, перпендикулярную полю. B также известен как индукция магнитного поля

Плотность тока:

Определяется как величина электрического тока (поток заряда в амперах), протекающего через единицу площади поперечного сечения.Плотность тока — это векторная величина, потому что она задается величиной и направлением. Обозначается буквой J. Измеряется в амперах / м 2.

Математическая форма:

Плотность тока (Дж) = Ток (I) / Площадь (A)

Например

Если по проводнику с заданной площадью 10 м проходит ток 60 ампер 2 , какова плотность тока?

Ответ:

Ток, I = 60 ампер, площадь A = 10 м 2 .

Дж = I / A

Дж = 60/10

Дж = 6 Ампер / м 2

Конструирование трансформатора:

Для проектирования трансформатора необходимы следующие расчеты:
  • Площадь поперечного сечения (железо)
  • Число витков первичной обмотки
  • Количество вторичных витков
  • Диаметр первичного проводника
  • Диаметр вторичного проводника

Допущения

При проектировании трансформатора примем следующие значения:

КПД 80%

Плотность потока = 1.2 Вт / м2

Плотность тока = 2,5 Вт / м2

Плотность напряжения = 0,5%

Фактор стека = 0,9

Конструкция / расчет понижающего трансформатора с 220 В на 110:

Рейтинг

110 ВА 220/110 В

Номинальное вторичное напряжение = 110 ВА

Напряжение вторичной обмотки = 110 В

Ток вторичной обмотки = Номинальное напряжение / Напряжение вторичной обмотки

Ток вторичной обмотки = 110 ВА / 110 В

= 1А

Плотность тока = Ток (I) / Площадь

Площадь вторичного проводника = ток (I) / плотность тока (j)

= 1/2.2 = (4 × A) / π
Извлечение квадратного корня с обеих сторон
d = √ ((4 × A) / π)

Подставляя значения, получаем
d = √ ((4 × 0,4) / π)

d = 0,71 мм
Из этого значения мы выберем стандартный калибр провода
Теперь мы рассчитаем напряжение первичной обмотки
Первичная (ВА) = (Вторичная (ВА)) / КПД
Первичная (ВА) = 110 ВА / 0,8
Первичная ( ВА) = 137,5 ВА
Возьмем примерно 140 ВА
Чистая площадь поперечного сечения = √ (Первичная (ВА))

Чистая площадь поперечного сечения = √137.2 = (4 × A) / π
Извлечение квадратного корня с обеих сторон
d = √ ((4 × A) / π)

Подставляя значения, получаем
d = √ ((4 × 0,26) / π)

d = 0,56 мм

Количество витков первичной обмотки:

Мы будем использовать формулу ЭДС на оборот
ЭДС на оборот = 4,44 × N × B_max × f × A
N = (ЭДС на оборот) / (4,44 × B_max × f × A)
N = 220 / (4,44 × 1,2 × 50 × 13,33)
N = 620 оборотов

Количество витков вторичной обмотки:

Мы будем использовать формулу ЭДС на оборот
ЭДС на оборот = 4,44 × N × B_max × f × A
N = (ЭДС на оборот) / (4.44 × B_max × f × A)
N = 110 / (4,44 × 1,2 × 50 × 13,33)
N = 310 витков
Из-за напряжения регулирования напряжения его вторичная сторона может колебаться, увеличиваясь и уменьшаясь, поэтому мы также будем колебать витки, поэтому мы будем использовать значение плотности напряжения, равное 0,5.
Фактическое количество оборотов = 5/100 × 310 = 15,5 = 16
Общее количество оборотов на вторичной обмотке = 310 + 16 = 326 оборотов

Конструкция / расчет понижающего трансформатора с 220В на 12В:

Допущения
При проектировании трансформатора мы примем следующие значения:
КПД 80%
Плотность магнитного потока = B_m = от 1 до 1.2 = (4 × A) / π
Извлечение квадратного корня с обеих сторон
d = √ ((4 × A) / π)

Подставляя значения, получаем
d = √ ((4 × 2) / π)

d = 1,596 мм

Из приведенной выше таблицы мы выберем SWG провода, так как диаметр равен 1,596 мм, для которого SWG равен 16.
Первичный (ВА) = (Вторичный (ВА)) / КПД
Первичный (ВА) = 880 / 0,9
Первичный (ВА) ) = 977,7 ВА
Первичный ток = (Первичный (ВА)) / (Первичный ток)
Первичный ток = 978/12
Первичный ток = 81,5 А
Площадь проводника = (Ток (I)) / (Плотность тока (Дж) )
Площадь проводника = 81.8 / (4,44 × 6500 × 50)
N = 6,93
Мы возьмем число оборотов на вольт, приблизительно равное N = 7
Общая расчетная площадь обмотки = 11 квадратных дюймов
CA = (WA (площадь намотки)) / (FG (окно площадь))
CA = 11 / (3 × 1)
CA = 3,7 квадратных дюйма
Stack = (Площадь поперечного сечения сердечника (CA)) / (E (ширина сердечника на галопе) × Sf)
Sf = коэффициент укладки
Стопка = (3,7) / (2 × 0,9)
Стопка = 2 дюйма
Размер бобины = 2 дюйма × 2 дюйма сердечника 7
Оборотов на вольт = 7 / (3,7) = 1,89 TPV
Количество витков первичной обмотки = витков на вольт × volt
Количество витков первичной обмотки = 1.89 × 12 = 23 витка
Количество витков первичной обмотки = 1,89 × 220 × 1,03 = 429 витков
Где 1,03 — напряжение падения мощности

Примеры, относящиеся к трансформатору:

Пример 1:

Трансформатор имеет 40 обмоток в первичной обмотке и 30 — во вторичной обмотке. Если первичное напряжение 220 В, найдите вторичное напряжение. 2.2
b) Коэффициент трансформации
N_1 = 400
N_2 = 1000
Коэффициент трансформации = N_2 / N_1
Коэффициент трансформации = 1000/400
Коэффициент трансформации = 2,5
c) Напряжение, индуцированное во вторичной обмотке
V_p / V_s = N_p / N_s
By переставив уравнение:
V_s = 〖V_p × N〗 _s / N_p
V_s = 520 × 2,5
V_s = 1300V
d) ЭДС, индуцированная за один оборот
V_p / N_p = 520/400 = 1,3 вольт на оборот
V_s / N_s = 1300/1000 = 1,3 вольт на виток
Итак, пока что все. Надеюсь, вы узнали что-то новое из этой статьи.Теперь вы можете легко спроектировать собственный источник питания на базе понижающего трансформатора на 12 В и 2 А для проекта на базе Arduino. Не забудьте подписаться на мой сайт и канал YouTube «Электронная клиника».

Нравится:

Нравится Загрузка …

Калькулятор сопротивления первичной обмотки

| Расчет сопротивления первичной обмотки

Формула сопротивления первичной обмотки

сопротивление_1 = сопротивление первичной обмотки во вторичной / (коэффициент преобразования напряжения * коэффициент преобразования напряжения)
R1 = R1 ‘/ (К * К)

Какой тип обмотки используется в трансформаторе?

В типе сердечника мы наматываем первичную и вторичную обмотки на внешние ветви, а в типе оболочки мы размещаем первичную и вторичную обмотки на внутренних ветвях.Мы используем концентрические обмотки в трансформаторе с сердечником. Рядом с сердечником размещаем обмотку низкого напряжения. Однако для уменьшения реактивного сопротивления рассеяния обмотки можно чередовать.

Как рассчитать сопротивление первичной обмотки?

Калькулятор сопротивления первичной обмотки использует сопротивление_1 = сопротивление первичной обмотки во вторичной / (коэффициент преобразования напряжения * коэффициент преобразования напряжения) для расчета сопротивления первичной обмотки. Формула сопротивления первичной обмотки определяется как сопротивление первичных обмоток.его единица СИ — омы. это полезно для определения сопротивления первичной обмотки вторичной обмотки. Сопротивление первичной обмотки обозначено символом R1 и .

Как рассчитать сопротивление первичной обмотки с помощью этого онлайн-калькулятора? Чтобы использовать этот онлайн-калькулятор для определения сопротивления первичной обмотки, введите сопротивление первичной обмотки во вторичной обмотке (R1 ‘) и коэффициент преобразования напряжения (K) и нажмите кнопку «Рассчитать». Вот как можно объяснить расчет сопротивления первичной обмотки с заданными входными значениями -> 1.25 = 5 / (2 * 2) .

Импеданс трансформатора в процентах и ​​его расчет

Что такое импеданс в процентах?

Полное сопротивление трансформатора в процентах указано на большинстве паспортных табличек, но что это такое и что означает значение Z%?

Импеданс трансформатора — это полное сопротивление переменному току. Это можно рассчитать для каждой обмотки.

Однако довольно простой тест обеспечивает практический метод измерения эквивалентного импеданса трансформатора без разделения импеданса обмоток.

Под импедансом трансформатора подразумевается эквивалентное сопротивление .

Определение

Импеданс трансформатора в процентах — это падение напряжения при полной нагрузке из-за сопротивления обмотки и реактивного сопротивления утечки, выраженное в процентах от номинального напряжения.




Это также процент от нормального напряжения на клеммах, необходимого для циркуляции тока полной нагрузки в условиях короткого замыкания.

Другими словами, импеданс трансформатора в процентах — это процент номинального напряжения, приложенного к одной стороне (первичной обмотке) для передачи номинального тока по трансформатору, сохраняя его другую сторону (вторичную обмотку) в условиях короткого замыкания.

Указывается в процентах на паспортной табличке силовых трансформаторов каждой электрической подстанции.

Процентное сопротивление на паспортной табличке трансформатора 11 кВ / 415 В

Объяснение процентного импеданса

Если мы подаем номинальное напряжение на первичную обмотку трансформатора, сохраняя его вторичную обмотку короткозамкнутой , тогда величина ток на обеих обмотках будет чрезвычайно большим по сравнению с номинальным током.

Процентное сопротивление схемы подключения трансформатора

Этот ток называется током короткого замыкания , и его величина очень высока из-за нулевого импеданса нагрузки (вторичная обмотка короткозамкнута).

Теперь, если мы уменьшим приложенное напряжение на первичной обмотке трансформатора, то есть приложим процент от номинального напряжения в первичной обмотке трансформатора, ток на обеих обмотках также уменьшится.

При определенном проценте номинального напряжения номинальный ток будет течь по обмоткам трансформатора.Этот процент номинального напряжения на одной стороне трансформатора, который обеспечивает циркуляцию номинального тока по обмоткам трансформатора, сохраняя при этом короткозамкнутую обмотку другой стороны, называется импедансом процентов трансформатора .

Расчет процентного сопротивления

Для определения эквивалентного импеданса одна обмотка трансформатора закорачивается. К другой обмотке приложено напряжение, достаточное для создания тока полной нагрузки, протекающего по короткозамкнутой обмотке.

Это напряжение называется импедансным напряжением.

Импеданс в процентах при испытании трансформатора

Для этого испытания можно замкнуть любую обмотку, но обычно удобнее закоротить обмотку низкого напряжения.

На паспортной табличке трансформатора указано значение импеданса в процентах. Это означает, что падение напряжения из-за импеданса выражается в процентах от номинального напряжения.

Подробнее здесь: Как проверить процентное сопротивление трансформатора?

Пример расчета

Например, если трансформатор на 2400/240 В имеет измеренное импедансное напряжение 72 В на обмотках высокого напряжения, его полное сопротивление (Z), выраженное в процентах, составляет:

Z% = (Импедансное напряжение / номинальное напряжение) x 100

процентов Z = (72/2400) * 100 = 3 процента

Это означает, что при полной нагрузке в высоковольтной обмотке будет падение напряжения на 72 В из-за потери в обмотках и сердечнике.Только 1-2% потерь происходят из-за сердечника; около 98% связано с сопротивлением обмотки.

Если бы трансформатор не работал при полной нагрузке, падение напряжения было бы меньше. Если для стороны высокого напряжения требуется фактическое значение импеданса в омах (закон Ома):

Z = V / I

, где V — падение напряжения или, в данном случае, 72 вольта; I — ток полной нагрузки в первичной обмотке.

Если ток полной нагрузки составляет 10 ампер:

Z = 72 В / 10 А = 7.2 Ом

Конечно, нужно помнить, что импеданс — это комбинация резистивной и реактивной составляющих.

Изменение процентного значения импеданса

Наиболее экономичное расположение сердечника и обмоток приводит к «естественному» значению импеданса, определяемому потоком рассеяния .

Поток рассеяния является функцией ампер-витков обмотки, а также площади и длины пути потока рассеяния.

Их можно изменить на этапе проектирования, изменив вольты на виток и геометрическое соотношение обмоток.

Влияние более высокого и более низкого процентного сопротивления

Процентное сопротивление трансформатора имеет большое влияние на уровней неисправности системы . Он определяет максимальное значение тока, который будет протекать в условиях неисправности.

Легко рассчитать максимальный ток, который трансформатор может выдать в условиях симметричного повреждения.

В качестве примера рассмотрим трансформатор 2 МВА с импедансом 5%. Максимальный уровень повреждения, доступный на вторичной стороне, составляет:

2 МВА x 100/5 = 40 МВА

, и по этой цифре можно рассчитать эквивалентные первичные и вторичные токи короткого замыкания.

Роль процентного импеданса в расчетах короткого замыкания

Процентное сопротивление трансформатора играет чрезвычайно важную роль в расчетах сети, т.е.

  • Расчет короткого замыкания
  • Расчет падения напряжения.

Как мы обсуждали в предыдущем разделе, когда мы прикладываем номинальное напряжение к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого короткозамкнута, ток короткого замыкания будет течь по обмоткам трансформатора.

Значение тока короткого замыкания составляет,

I sc = I номинальное × 100 / Z%

Значение импеданса в процентах одинаково для обеих обмоток, поскольку оно представляет собой процент от номинального напряжения. . Однако значение номинального тока будет различным для первичной и вторичной обмоток. Соответственно, значение тока короткого замыкания также будет различным для первичной и вторичной обмоток.

Меньшее процентное сопротивление имеет как положительные, так и отрицательные эффекты.

  1. Если Z% трансформатора меньше, ток короткого замыкания будет больше, что вызовет на большее напряжение в изоляции . Это отрицательный фактор .
  2. С другой стороны, это уменьшит падение напряжения в обмотке трансформатора. Это будет способствовать лучшему регулированию напряжения . Это положительный фактор .

Следовательно, необходимо точно выбирать процентное сопротивление трансформатора, чтобы поддерживать надлежащий баланс между уровнем неисправности и регулированием напряжения.

Роль процентного сопротивления при параллельной работе трансформаторов

Процентное сопротивление играет важную роль при параллельной работе трансформаторов.

Если отношение номинальной мощности кВА к процентному сопротивлению двух трансформаторов, работающих параллельно, одинаково, они будут иметь одинаковую нагрузку. Однако, если соотношение другое, они будут разделять неравную нагрузку. Это может привести к перегреву одного трансформатора.

Допустимый допуск в Z% трансформатора

Полное сопротивление трансформатора в процентах указывается при заказе.Но следует отметить, что IEC 60076 допускает отклонение + 1-10% в процентном сопротивлении на стороне производителя.

Пример : Если мы заказываем трансформатор с импедансом 8%, его фактический Z% после изготовления может иметь любое значение от 7,2% (-10% от 8) до 8,8% (+ 10% от 8), если только это не специально согласовывается с производителем во время заказа.

Допуск импеданса в процентах должен учитываться при расчетах энергосистемы и, соответственно, должны быть окончательно согласованы уровень неисправности системы и регулирование напряжения.

Ссылка: IEEE C57.112.10

Тороидальные трансформаторы: обмотка, конструкция, расчет

Если вы заинтересованы в производстве сварочного аппарата или стабилизатора напряжения, вам обязательно нужно знать, что такое тороидальные трансформаторы. Но самое главное — это то, как они работают и какие тонкости у них есть при производстве. Кроме того, благодаря своей конструкции такие трансформаторы способны выдавать большую мощность по сравнению с трансформаторами, намотанными на W-образный сердечник.Поэтому эти устройства идеально подходят для питания очень мощного оборудования, такого как усилители низкой частоты.

Итак, нужно изучить материал, прежде чем приступать к изготовлению трансформатора. Для начала нужно определиться с типом используемого провода. Во-вторых, нужно рассчитать количество витков (значит, вы будете знать, сколько метров провода вам нужно). В-третьих, обязательно нужно выбрать сечение провода. Выходной ток зависит от этого параметра, следовательно, от мощности тороидального трансформатора.

Также необходимо учитывать, что нагрев будет происходить при небольшом количестве витков первичной обмотки. Аналогичная ситуация возникает, если мощность потребителей, подключенных к вторичной обмотке, превышает то значение, которое может выдать трансформатор. Результатом перегрева является снижение надежности. Кроме того, перегрев может даже привести к возгоранию трансформатора.

Что потребуется для изготовления тороидального трансформатора?

Итак, вы начали делать трансформатор.Необходимо приобрести инструменты и материалы. Конечно, может потребоваться даже швейная игла или подходящая игла, но наверняка такие аксессуары есть у каждого.

Машина для намотки тороидальных трансформаторов

Сталь, из которой изготавливаются тороидальные трансформаторы, — это самое главное. Вам понадобится много трансформаторной стали, она должна быть в виде тора. Кроме того, провод, конечно же, в лаковой изоляции. Обязательно наличие малярной ленты ПВА и клея. Кроме того, для разделения обмоток нужна изолента на тканевой основе.И пару отрезков проволоки для соединения концов обмоток. Кроме того, провод необходимо использовать для силиконовой или резиновой изоляции.

Использование стали CRGO для тороидального трансформатора

Аксессуар такого типа достать сложно. Тем не менее, бесполезные стабилизаторы напряжения вы найдете в каждом доме или сарае, в том числе в металлических приемных пунктах. Сработает этот стабилизатор или сгорит — вам безразлично! Используемые в нем тороидальные трансформаторы — главное. Они являются основой вашего дизайна.Однако перед этим старую обмотку из алюминиевой проволоки пришлось выбросить. Затем идет подготовка активной зоны из стали CRGO. Обратите внимание, что углы правильные. В этом нет необходимости, так как изоляция лака может быть повреждена.

А теперь немного о том, как производится расчет тороидального трансформатора. Конечно, можно пользоваться простыми программами, которых очень много. Для расчета можно использовать линейку и калькулятор. Конечно, он будет иметь ошибку, так как он не принимает во внимание многие другие факторы, которые обычно существуют в природе.При расчете следует придерживаться одного правила — мощность вторичной катушки в первичной обмотке не должна быть больше этого же значения.

Обмотка тороидального трансформатора

Это очень трудоемко для фазы, подобной обмотке тороидального трансформатора. Хорошо, если магнитопровод можно будет разобрать, а после намотки собрать вместе. Но если это невозможно, вы можете использовать какой-нибудь шпиндель. Вы наматываете там определенное количество проволоки. Затем, проходя через тор, этот шпиндельный блок поворачивает обмотки.Это может занять много времени, поэтому проще купить готовый блок питания, если вам не по душе свои возможности.

Пример расчета

На данном примере процесс лучше всего представлен. Обычно первичная обмотка питается от сети переменного напряжения 220 В. Предположим, вам нужны две вторичные обмотки, чтобы на каждом выходе было 12 В. А в первичной обмотке вы также используете провод сечением 0,6 мм. Следовательно, площадь поперечного сечения будет примерно равна 0.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.