Site Loader

правила расчета для разных типов


На что влияет количество витков в трансформаторе

Если говорить о вторичных обмотках трансформатора, то значение числа витков в них в основном влияет на выходное напряжение. Сложнее все обстоит с первичной обмоткой, поскольку напряжение на ней задано питающей сетью. Параметры первичная обмотка оказывают влияние на ток холостого хода, а, следовательно, на коэффициент полезного действия. При изменении параметров первичной обмотки потребуется перерасчет всех вторичных обмоток.

И стоит заметить, что лучше не размыкать вторичную обмотку ТТ.

Фильтр

Выходное напряжение надо отфильтровать – оно содержит большое количество продуктов преобразования. Так как инвертор работает на достаточно большой частоте, то эффективными становятся фильтры, содержащие не только конденсаторы, но и малогабаритные дроссели относительно небольшой индуктивности.


Г- и П-образные LC-фильтры.

Для расчета элементов фильтра надо задаться коэффициентом пульсаций Кп. Он выбирается из предполагаемой нагрузки:

  • чувствительная аппаратура для радиоприема, предварительные каскады аудиоаппаратуры, микрофонные усилители – Кп=10-5..10-4;
  • усилители звуковой частоты – Кп=10-4..10-3;
  • приемная и звуковоспроизводящая аппаратура среднего и низкого класса – Кп=10-2..10-3.

Для Г-образного фильтра, устанавливаемого после двухполупериодного выпрямителя, действуют соотношения:

  • L*C=25000/(f2+Кп);
  • L/C=1000/R2н.

В этих формулах:

  • L – индуктивность дросселя в мкГн;
  • С – емкость конденсатора в мкФ;
  • f – частота преобразования в Гц;
  • – сопротивление нагрузки в Омах.

Для П-образного фильтра:

  • С1=С2=С;
  • L/C=1176/R2н.

Размерность величин та же, что и для предыдущего фильтра.

Методика расчета

Полный расчет трансформатора довольно сложен и учитывает такие параметры:

  • напряжение и частоту питающей сети;
  • число вторичных обмоток;
  • ток потребления каждой вторичной обмотки;
  • тип материала сердечника;
  • массогабаритные показатели.

На бытовом уровне для изготовления устройств с питанием от стандартной сети 220В 50Гц, проектирование можно значительно упростить.

Методика не требует особенных знаний сложности, и при наличии опыта занимает немного времени.

Для расчета требуются следующие данные:

  1. Количество выходов.
  2. Напряжение и потребляемый ток каждой обмотки.

В основе конструирования любого трансформатора лежит суммарная мощность всех вторичных нагрузок:

Pс=I1∙U1+ I2∙U2+… In∙Un

Для учета потерь введено понятие габаритной мощности, для вычисления которой применяется несложная формула:

P=1. 25∙ Pс

Зная мощность, можно определить сечение сердечника:

S=√P

Полученное значение сечения будет выражено в квадратных сантиметрах!

Дальнейшие расчеты зависят от типа и материала выбранного сердечника. Магнитопроводы бывают следующих типов:

  • броневые;
  • стержневые;
  • О-образные.

Также различаются и способы изготовления магнитопроводов:

  • наборные – из отдельных пластин;
  • витые, разрезные или сплошные.

Разрезными обычно бывают броневые или стержневые магнитопроводы, а О-образные конструктивно выполняются исключительно цельные. В этом отношении они ничем не отличаются от не разрезных стержневых сердечников.

Для определения числа витков используют следующее соотношение, показывающее, сколько необходимо витков на 1 вольт напряжения:

W=K/S,

где К – коэффициент, который зависит от материала и типа сердечника.

Для упрощения вычислений приняты следующие значения коэффициента:

  1. Для наборных магнитопроводов из Ш-или П-образных пластин К=60.
  2. Для разрезных магнитопроводов К=50.
  3. Для О-образных сердечников К=40.

Как видно, наименьшая длина обмоточного провода, а следовательно, и наилучшие массогабаритные показатели будут у О-образных сердечников. Кроме этого, конструкции с такими сердечниками имеют малое поле паразитного магнитного рассеивания и максимальный КПД. Их редко применяют только потому, что намотать обмотку на замкнутый сердечник трудно технически.

Зная параметр W, легко определить количество витков для каждой из обмоток:

n=U∙W

Для учета падения напряжения на первичной обмотке, намотанной большим количеством тонкого провода, следует увеличить количество витков в ней на 5%. Особенно это касается малогабаритных конструкций малой мощности.

Можно снизить ток холостого хода, увеличив значение W для каждой из обмоток, но следует знать, что чрезмерное увеличение может привести к насыщению магнитопровода, что приведет к резкому увеличению тока холостого хода и снижению напряжения на выходе.

На заключительном этапе определяют диаметр проводников каждой обмотки. Формула расчета имеет следующий вид:

d=0.7√I

Определение диаметра обмоточного провода выполняют для всех без исключения обмоток.

Полученные значения округляют до ближайшего большего значения из стандартных диаметров проводов.

Схемы и изготовление импульсных блоков питания

Импульсные блоки питания собираются на различной элементной базе. Обычно для построения ИИП применяются специализированные микросхемы, специально разработанные для создания таких устройств. За исключением самых простых блоков.

Мощный импульсный блок на ir2153

Несложные блоки питания можно строить на микросхеме IR2153. Она представляет собой мощный интегральный драйвер с таймером, подобным NE555. Частота генерации задается внешними элементами. Входов для организации обратной связи микросхема не имеет, поэтому стабилизацию тока и напряжения методом ШИМ не получить.

Расположение выводов микросхемы IR2153.

Назначение выводов приведено в таблице.

ОбозначениеНазначениеНазначениеОбозначение
1VccПитание логики и драйверовПитание выходных ключейVb8
2RtРезистор частотозадающей цепиВыход верхнего драйвераHO7
3CtКонденсатор частотозадающей цепиВозврат питания верхнего драйвераVs6
4COMОбщийВыход нижнего драйвераLO5


Внутренняя схема IR2153.

Для наилучшего понимания работы и назначения выводов лучше изучить внутреннюю схему. Основной момент, на который надо обратить внимание – выходные ключи собраны по полумостовой схеме.

На этой микросхеме можно собрать простой блок питания.


Схема простого БП на IR2153.

Питается IR2153 от 220 вольт через гасящий резистор R1, выпрямитель на диоде VD3, фильтр на С4. Частота генерации задается элементами С5, R2 (с указанными на схеме номиналами получается около 47 кГц). Трансформатор можно посчитать программой. В авторском варианте использовался силовой трансформатор от компьютерного БП. Штатные обмотки удалены, первичка намотана в две жилы проводом в эмалевой изоляции диаметром 0,6 мм.

Альтернативный метод по габаритам

Ориентировочные параметры трансформатора, исходя из имеющегося в наличии сердечника, допускается определить иным путем., а затем сделать выводы о возможности дальнейшего использования.

Зная площадь сечения магнитопровода в квадратных сантиметрах, можно оценить максимальную мощность, которую способен обеспечить данный преобразователь:

PГ=S2

Следует иметь в виду, что данная мощность является габаритной, а реальная будет иметь меньшее значение:

P=0.8 PГ

Обычно, при условии соответствия расчетной мощности и требуемой, первичную обмотку, подключаемую в сеть 220 В, можно оставить нетронутой, заново рассчитав только параметры на выходах.

Использование мультиметра

Используя мультиметр, можно найти данные для пересчета обмоток имеющегося трансформатора. Для этого необходимо выполнить дополнительную катушку из любого имеющегося в наличии провода. После подключения устройства в сеть необходимо измерить напряжение на дополнительной катушке. Теперь можно легко подсчитать необходимое число витков на вольт и выполнить перерасчет трансформатора под нужные требования.

Таблица количества вольт на виток

Для того, чтобы постоянно не выполнять расчеты, можно воспользоваться таблицей, в которой приведены усредненные данные обмоток в зависимости от мощности:

Мощность, PСечение в см2, SКоличество вит. /В, WМощность, PСечение в см2, SКоличество вит. /В, W
11.432509.05.0
22.121609.84.6
53. 6137010.34.3
104.69.88011.04.1
155.58.49011.73.9
206.27.310012.33.7
256.66.712013.43.4
307.36.215015.03.0
408.35.420017.32.6

Как измерить диаметр провода.

Если у Вас дома завалялся микрометр, то можно им замерить диаметр провода.

Провод сначала лучше прогреть на пламени спички и лишь потом скальпелем удалить ослабленную изоляцию. Если этого не сделать, то вместе с изоляцией можно удалить и часть меди, что снизит точность измерения особенно для тонкого провода.

Если микрометра нет, то можно воспользоваться обыкновенной линейкой. Нужно намотать на жало отвёртки или на другую подходящую ось 100 витков провода, сжать витки ногтем и приложить полученный набор к линейке. Разделив полученный результат на 100, получим диаметр провода с изоляцией. Узнать диметр провода по меди можно из таблицы приведённой ниже.

Пример.

Я намотал 100 витков провода и получил длину набора –39 мм.

39 / 100 = 0,39 мм

По таблице определяю диметр провода по меди – 0,35мм.

Таблица данных обмоточных проводов.
Диаметр без изоляции, ммСечение меди, мм²Сопротив-ление 1м при 20ºС, ОмДопустимая нагрузка при плотности тока 2А/мм²Диаметр с изоляцией, ммВес 100м с изоляцией, гр
0,030,000724,7040,00140,0450,8
0,040,001313,920,00260,0551,3
0,050,0029,290,0040,0651,9
0,060,00286,440,00570,0752,7
0,070,00394,730,00770,0853,6
0,080,0053,630,01010,0954,7
0,090,00642,860,01270,1055,9
0,10,00792,230,01570,127,3
0,110,00951,850,0190,138,8
0,120,01131,550,02260,1410,4
0,130,01331,320,02660,1512,2
0,140,01541,140,03080,1614,1
0,150,01770,990,03540,1716,2
0,160,02010,8730,04020,1818,4
0,170,02270,7730,04540,1920,8
0,180,02550,6880,0510,223,3
0,190,02840,6180,05680,2125,9
0,20,03140,5580,06280,22528,7
0,210,03460,5070,06920,23531,6
0,230,04160,4230,08320,25537,8
0,250,04910,3570,09820,27544,6
0,270,05730,3060,1150,3152,2
0,290,06610,2бб0,1320,3360,1
0,310,07550,2330,1510,3568,9
0,330,08550,2050,1710,3778
0,350,09620,1820,1920,3987,6
0,380,11340,1550,2260,42103
0,410,1320,1330,2640,45120
0,440,15210,1150,3040,49138
0,470,17350,1010,3460,52157
0,490,18850,09310,3780,54171
0,510,20430,08590,4080,56185
0,530,22060,07950,4410,58200
0,550,23760,07370,4760,6216
0,570,25520,06870,510,62230
0,590,27340,06410,5470,64248
0,620,30190,0580,6040,67273
0,640,32170,05450,6440,69291
0,670,35260,04970,7050,72319
0,690,37390,04690,7480,74338
0,720,40720,0430,8140,78367
0,740,43010,04070,860,8390
0,770,46570,03760,930,83421
0,80,50270,03481,0050,86455
0,830,54110,03241,0820,89489
0. 860,58090,03011,160,92525
0,90,63620,02751,270,96574
0,930,67930,02581,360,99613
0,960,72380,02421,451,02653
10,78540,02241,571,07710
1,040,84950,02061,71,12764
1,080,91610,01911,831,16827
1,120,98520,01781,971,2886
1,161,0570,01662,1141,24953
1,21,1310,01552,261,281020
1,251,2270,01432,451,331110
1,31,3270,01322,6541,381190
1,351,4310,01232,861,431290
1,41,5390,01133,0781,481390
1,451,6510,01063,31,531490
1,51,7670,00983,5341,581590
1,561,9110,00923,8221,641720
1,622,0610,00854,1221,711850
1,682,2170,00794,4331,771990
1,742,3780,00744,7561,832140
1,812,5730,00685,1461,92310
1,882,7770,00635,5551,972490
1,952,9870,00595,982,042680
2,023,2050,00556,4092,122890
2,13,4640,00516,922,23110
2,264,0120,00448,0232,363620
2,444,6760,00379,3522,544220

Вернуться наверх к меню

4.

Что будет, если уменьшить (увеличить) число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора? — Спрашивалка 4. Что будет, если уменьшить (увеличить) число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора? — Спрашивалка

Михаил

  • число
  • трансформатор
  • виток

СС

Сергей Суховерхов

На вторичной — если уменьшить число витков — уменьшиться напряжение на вторичной обмотке (прямо пропорционально числу витков) Ничего страшного при этом произойти не может — Нагрузка на первичную уменьшиться — работать трансформатор будет в более мягком режиме.
На вторичной увеличить число витков — напряжение на вторичной увеличиться прямо пропорционально увеличению числа витков. Если нагружать большим током вторичную обмотку — увеличивается нагрузка на первичную обмотку — это может привести к перегоранию первичной обмотки.

Однако если ток нагрузки на вторичную незначителен, но никаких проблемм не будет (можность трансформатора не должна увелчиваться. То есть если трансформатор выдавал 10 вольт и 10 ампер на вторичнй обмотке (10*10=100Ватт) , то если мы увеличили число витков в дап раза, то напряжение будет 20 вольт, и если мы будем нагружать вторичную обмотку током 5 Ампер, то мощность трансформатора останется та же ( 20 Вольт*5 Ампер=100Ватт) — при этом никаких проблемм не будет.
Увеличиваем количество витков на ПЕРВИЧНОЙ обмотке — Если наприяжение на первичную обмотку мы подаем то же, то на вторичной обмотке будет напряжение меньше. Но можно увеличивая число витков на первичной обмотке подавать большее напряжение на первичную обмотку. Если это сделанно проямо пропорционально, то напряжение на вторичной обмотке не измениться.
Уменьшение количества витков на ПЕРВИЧНОЙ обмотке — позволяет использовать трансформатор с меньшим напряжением на первичной обмотке. Но при этом нужно помнить, что ток на первичной обмотке увеличить нельзя, а значит с уменьшением количества витков на первичной и пропорциональным уменьшением напряжением на первичной обмотке хотя мы и получаем все тоже напряжение на вторичной, ток нагрузки на вторичную должен быть уменьшен.
Значительно уменьшать количество витков на первичной обмотке и при этом оставлять то же напряжение на первичную обмотку нельзя!

Анастасия Шишова

Если уменьшать число витков первичной обмотки при том же питающем напряжении, сначала возрастут потери в сердечнике — ему придется намагничиваться до большей величины, затем сердечник просто не сможет передать нужную мощность во вторичную обмотку, а потом просто не сможет оказать должного сопротивления (точнее, его магнитное поле не сможет индуцировать нужную ЭДС) изменениям переменного тока в первичной обмотке и она сгорит. А во вторичной, если при этом не менять число витков первичной — будет меняться выходное напряжение. Если менять числа витков согласованно, то напряжение сначала меняться не будет, но — смотри о первичной обмотке.

Сергей Ивлев

С первичной обмоткой лучше не шутить, сгорит все к чертям…. А со вторичной делай эксперименты хоть сколько угодно, прямая пропорция напряжения от числа витков. …))))))))

ЕВ

Екатерина Волхонская

Если уменьшить-сетевой может выйти из строя, ток возрастет…

АЭ

Александр Экгардт

Мощности обмоток равны, напруга больше там, где больше витков. Вот и думай сам дальше.

Дикий

сгорит

НМ

Надежда Макутина

I=U/R при уменьшении витков увеличивается ток, что приводит к перегреву обмотки и перегоранию так как диаметр провода рассчитывается исходя из заданных параметров и, соответственно, сечения набора железа транса.

Похожие вопросы

Каков коэффициент трансформации у понижающего трансформатора? Какая из его обмоток содержит большее число витков? Как

Определить число витков первичной обмотки трансформатора

Изменится ли полярность выпрямленного напряжения при переключении выводов первичной или вторичной обмоток трансформатора

Как Определить число витков вторичных обмоток трансформатора тока wт и трансформатора на-пряжения wн

Уравнение электрического равновесия для первичной и вторичной обмоток трансформатора имеет какой вид?

Как определить число витков вторичных обмоток трансформатора тока wт и трансформатора напряжения wн?

Определения типа соединения вторичных обмоток однофазного трансформатора.

Как Определить число витков вторичных обмоток трансформатора тока wт и трансформатора на-пряжения wн?

Для чего напряжения вторичных обмоток многообмоточного трансформатора сдвигаются на некоторый угол?

как передаётся энергия от первичной обмотки трансформатора к вторичной?

Видео с вопросом

: Определение количества витков вторичной обмотки трансформатора

Повышающий трансформатор должен изменять разность потенциалов переменного тока с 50 В на 250 В. Если трансформатор имеет 100 витков на первичной обмотке, сколько витков ему нужно иметь на вторичной обмотке?

Стенограмма видео

Повышающий трансформатор должен изменить разность потенциалов переменного тока с 50 вольт на 250 вольт. Если трансформатор имеет 100 витков его первичная обмотка, сколько витков нужно иметь на вторичной обмотке?

В этом вопросе мы рассматриваем повышающий трансформатор, то есть трансформатор имеет выходную разность потенциалов, который мы называем 𝑉 выходом, который больше, чем входная разность потенциалов, 𝑉 вход.

Здесь нам сказали, что входная разность потенциалов составляет 50 вольт, а выходная разность потенциалов должно быть 250 вольт.

Мы можем вспомнить, что отношения между входной и выходной разностью потенциалов зависит от соотношения между числом витков 𝑁 в первичной и вторичной обмотках трансформатора или на входе и выход, катушки. В частности, мы знаем, что соотношение числа витков 𝑁 во входной и выходной катушках такое же, как и отношение разности потенциалов 𝑉 на этих катушках. Мы можем записать это как ввод 𝑁 деленное на 𝑁 выходное значение равно 𝑉 входному сигналу, деленному на 𝑉 выходное значение.

Теперь мы уже знаем значения для оба члена в правой части этого выражения. Таким образом, мы можем записать отношение 𝑉 вход к выходу 𝑉 как 50 вольт, деленное на 250 вольт, что упрощает до одна пятая, единицы вольт отмены.

Поскольку это эквивалентно отношение витков первичной обмотки к вторичной, мы знаем, что 𝑁 вход делил по 𝑁 выпуск равен одной пятой. Таким образом, количество витков в первичная обмотка должна составлять одну пятую числа витков вторичной обмотки. Нам сказали, что первичная катушка имеет 100 витков. Итак, если это одна пятая числа витков во вторичной обмотке, то для того, чтобы соотношение сохранялось, вторичная катушка должна иметь 500 витков. Следовательно, правильный ответ 500 оборотов.

Если повышающий трансформатор имеет 100 включает свою первичную катушку, тогда вторичной катушке требуется 500 витков, чтобы изменить разность потенциалов переменного тока с 50 вольт на 250 вольт.

Вопрос Видео: Определение числа витков в проводящей катушке с ЭДС индукции

Стенограмма видео

Проводящая катушка имеет площадь 8,68 умножить на 10 на минус три квадратных метра. Катушка движется перпендикулярно магнитному полю, напряженность которого увеличивается с 12 мТл до 16 мТл за 0,14 секунды, в течение которых в катушке индуцируется электродвижущая сила величиной 18,6 мВ. Сколько витков в катушке?

Допустим, это наша проводящая катушка с некоторым количеством витков. Катушка движется в перпендикулярном магнитном поле — назовем его 𝐵 — которое со временем становится сильнее. Из-за изменения магнитного потока через катушку в ней индуцируется электродвижущая сила. Закон Фарадея — это уравнение, которое говорит нам, как ЭДС индукции связана с изменением магнитного потока. Здесь электродвижущая сила представлена ​​греческой буквой 𝜀. Это равно отрицательному количеству витков в катушке, умноженному на ΔΦ sub 𝐵, изменению магнитного потока через катушку, деленному на Δ𝑡, времени, необходимому для изменения этого магнитного потока.

В нашем сценарии мы хотим найти не электродвижущую силу, а количество витков в нашей катушке 𝑁. Мы можем начать делать это, умножив обе части нашего уравнения на Δ𝑡 над ΔΦ sub 𝐵.

Это означает, что в правой части ΔΦ sub 𝐵 ​​сокращается из числителя и знаменателя, как и Δ𝑡. Если мы затем умножим обе части этого уравнения на отрицательную единицу, это даст нам отрицательный знак в левой части и общий положительный знак в правой. Если, наконец, мы поменяем местами стороны этого уравнения, мы получим уравнение, в котором количество витков 𝑁 является предметом.

На этом этапе давайте вспомним, что магнитный поток Φ sub 𝐵 ​​равен напряженности магнитного поля 𝐵, умноженной на площадь 𝐴, подвергающуюся воздействию этого поля. Следовательно, мы можем заменить Φ sub 𝐵 ​​в нашем уравнении на 𝐵, умноженное на 𝐴. Здесь 𝐵 представляет силу нашего магнитного поля, а 𝐴 представляет площадь поперечного сечения нашей катушки, подвергаемой воздействию этого поля. Учитывая нашу катушку, мы знаем, что площадь, на которую действует поле 𝐴, не меняется со временем. Магнитное поле, тем не менее, увеличилось в силе с 12 до 16 миллитеслас. Тогда мы можем написать, что 𝑁 равно отрицательному 𝜀, умноженному на Δ𝑡, деленное на Δ𝐵, умноженное на 𝐴.

Размышляя о том, что такое Δ𝐵, то есть о том, как изменяется напряженность магнитного поля, мы знаем, что его конечное значение равно 16 миллитесла, а его начальное значение равно 12 миллитеслам. Тогда общее изменение 𝐵, Δ𝐵, составляет четыре миллитесла. Все это происходит за время, которое мы назвали Δ𝑡, равным 0,14 секунды. Вместе со всем этим мы знаем площадь нашей катушки, подверженную воздействию магнитного поля.

Со всеми этими значениями, подставленными в наше уравнение, осталась только замена для электродвижущей силы 𝜀. Обратите внимание, что нам дана величина ЭДС, 18,6 мВ. Поскольку мы знаем, что число 𝑁 не может быть отрицательным числом, мы можем сказать, что истинное значение 𝜀 равно отрицательному значению 18,6 мВ. Это согласуется с тем, что нам сказано в постановке задачи, поскольку там сообщается только величина ЭДС, а это означает, что она может быть отрицательной. И обратите внимание, что теперь, когда мы умножаем отрицательное значение на отрицательное, общий результат положительный.

Итак, мы почти готовы подсчитать капитал 𝑁. Прежде чем мы это сделаем, мы хотим изменить наши единицы милливольты на вольты, а наши единицы миллитесла на тесла. Помня, что приставка милли- указывает 10 на отрицательные три или одну тысячную часть количества, мы можем написать, что 18,6 милливольт равно 18,6 умножить на 10 на отрицательных трех вольт. Точно так же четыре миллитесла равны четырем 10 с отрицательными тремя теслами.

Рассматривая теперь единицы в этом выражении, как в числителе, так и в знаменателе, мы можем вспомнить, что один тесла определяется как вольт, умноженный на секунду, деленный на метр в квадрате. Если мы произведем такую ​​замену единиц измерения, то обнаружим, что единицы измерения вольт исключаются из числителя и знаменателя, как и единицы секунд. И метры в квадрате тоже сокращаются. То есть все единицы в этом выражении сокращаются. Тогда мы ищем безразмерное или чистое число. Введя это выражение в наш калькулятор, мы получим результат ровно 75.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *