На этой страничке приведен простой метод расчета параметров трансформатора для сетей питания промышленной частоты (для России это 220V 50 Гц). Это может понадобиться для радиолюбительского творчества, ремонта и модификации трансформаторов. Обратите внимание, что даже если приведенный метод расчета и некоторые уравнения могли быть обобщены, здесь для упрощения вычислений принимались во внимание только классические сердечники трансформаторов с закрытым магнитным потоком, составленные из стальных пластин. [Шаг 1. Определение размеров магнитопровода] Когда разрабатывается трансформатор, первый шаг в разработке состоит в выборе подходящего сердечника, чтобы трансформатор мог передать необходимую мощность. Обычно чем больше мощность, тем больше должны быть размеры трансформатора. В действительности нет теоретических или физических ограничений на то, чтобы трансформатор меньшего размера мог передавать большую мощность. Но по практическим соображениям на сердечнике малого размера недостаточно места для размещения всех обмоток, поэтому можно выбрать только лишь сердечник не меньше определенного размера. Хороший базовый выбор может дать следующая эмпирическая формула (для рабочей частоты трансформатора 50 Гц): P = η * S2 / 14000 Это выражение связывает (допустимую) мощность P трансформатора с площадью поверхности поперечного сечения S, с учетом эффективности сердечника η (греческая буква «eta»). При измерении поверхности поперечного сечения следует удалить 5%, чтобы учесть толщину лака на ферромагнитных пластинах, составляющих сердечник трансформатора. Площадь поперечного сечения S соответствует минимальному сечению магнитного потока в трансформаторе, и S можно определить по размерам участка магнитопровода, на котором расположены обмотки, как показано на рисунке ниже: S=a*b Рисунок выше показывает сердечник с двумя петлями магнитного потока, который применяется чаще всего из-за незначительного магнитного поля рассеивания, небольшого размера и технологичности в изготовлении трансформатора. Это так называемый Ш-образный сердечник. Две петли магнитного потока получаются потому, что обмотки в таком трансформаторе находятся в середине трансформатора, и их магнитное поле разветвляется на 2 половины справа и слева от обмотки. Если в Вашем трансформаторе одна петля магнитного потока (это трансформатор наподобие тороидального), то тогда не имеет значения, в каком месте сердечника определять площадь его поперечного сечения. Эффективность η зависит от материала сердечника, и если Вы не знаете значение этого параметра, то следующая таблица даст грубую подсказку: Таблица 1. Значение эффективности η и плотности магнитного потока φ для некоторых типов сердечника.
Чтобы упростить расчет трансформатора, ниже вставлен онлайн-калькулятор: [Шаг 2. Определение плотности магнитного потока в сердечнике] После того, как были определены размеры сердечника, нужно определить плотность магнитного потока φ (греческая буква «phi»). Она тоже зависит от типа материала сердечника, и если Вы не знаете этот параметр, то можно снова воспользоваться таблицей 1. Если предполагается, что трансформатор будет непрерывно работать долгое время, или условия его работы подразумевают плохой теплообмен (плохую вентиляцию), то следует немного снизить плотность магнитного потока (например на 10%). Это снизит потери и трансформатор будет меньше нагреваться, но повысятся затраты на железо сердечника и медь для обмоток, хотя учет подобных затрат может быть важен только для промышленного производства, но не для радиолюбительской практики. Противоположное решение (без снижения плотности магнитного потока) может быть принято если важны затраты на материалы трансформатора, и только если трансформатор не предназначен для работы длительное время на полной мощности. Как только плотность магнитного потока была определена, по следующей формуле можно вычислить константу трансформатора γ, выражающую количество витков на 1 вольт: γ = 106 * sqrt(2) / (2 * pi * f * φ * S) Множитель 106 учитывает, что площадь поперечного сечения сердечника S выражена в мм [Шаг 3. Вычисление числа витков] Теперь мы знает константу трансформатора γ, и по ней можно очень просто вычислить количество витков N для каждой обмотки трансформатора в зависимости от напряжения обмотки U: N = γ * U Обратите внимание, что все напряжения и токи учитываются в СКЗ (эта аббревиатура соответствует английской RMS), в то время как плотность магнитного потока выражена в своем пиковом значении, чтобы избежать насыщения. Этот факт объясняет наличие корня из 2 в формуле вычисления константы трансформатора γ. Для вторичной обмотки хорошей практикой будет увеличить количество витков примерно на 5%, что скомпенсирует потери энергии в трансформаторе. Чтобы упростить все расчеты, можно использовать следующий онлайн-калькулятор: В этом калькуляторе уже учтена поправка 5% для количества витков вторичной обмотки. Как уже отмечалось, количество витков в трансформаторе зависит от размеров сердечника и плотности магнитного потока в нем, но не от мощности трансформатора. Таким образом, если Ваш трансформатор требует больше одной вторичной обмотки, просто повторите описанное вычисление количества витков для каждой обмотки. Однако в этом случае может потребоваться выбор сердечника большего размера, чтобы на нем поместились все обмотки, или другими словами, следует выбирать размер сердечника по общей мощности, снимаемой со всех вторичных обмоток. Также используйте площадь сечения сердечника достаточно большую, чтобы трансформатор мог передавать требуемую мощность. [Шаг 4. Как правильно выбрать провода для обмоток трансформатора] На последнем шаге следует вычислить диаметр провода для каждой обмотки. Чтобы сделать это, для провода выбирается плотность тока c. Хорошим компромиссом будет выбор 2.5 A/мм2. Если выбрать значение c меньше, то для обмоток понадобится больше меди, но в трансформаторе будет меньше потерь: этот вариант подойдет для мощных трансформаторов. Выбор значения c больше приведет к меньшим затратам на провод и удешевит трансформатор, но он будет больше нагреваться, и это может быть допустимо только когда трансформатор используется недолго на своей полной мощности, или на полной мощности понадобится дополнительное охлаждение. Обычно выбирают значение в диапазоне 2..3 A/мм d = 2 * sqrt( I / (pi * c) ) Или для c = 2.5 A/мм2: d = 0.72 * sqrt(I) Чтобы упростить расчет диаметра провода, используйте следующий онлайн-калькулятор: [Практика в изготовлении трансформатора Теперь, когда все вычисления завершены, начинаются сложности: поместятся ли вычисленные витки обмоток на выбранном сердечнике трансформатора? Ответ непростой, и зависит от множества факторов: сечения и вида провода, качества намотки (виток к витку или «внавал»), наличия и толщины изоляции между слоями обмотки и отдельными обмотками, и так далее. Другими словами, тут некоторый опыт окажется полезнее, чем множество уравнений. Обычно сложно купить пустой сердечник трансформатора, и поэтому домашние проекты часто начинаются с перемотки старого трансформатора. Не все трансформаторы можно разобрать: некоторые сердечники проклеены смолой, которая слишком прочна, чтобы её удалить, не изгибая пластины сердечника. К счастью, многие трансформаторы можно разобрать, если снять с них верхний кожух, который скрепляет пластины. Кожух обычно снимается, если отогнуть или зашлифовать ушки крепления. Иногда сердечники имеют специальные не залитые краской винты, стягивающие сердечник, такой трансформатор разобрать проще всего. Каждая пластина сердечника должна быть аккуратно удалена, чтобы получить доступ к обмоткам трансформатора. Изогнутые или поцарапанные пластины сердечника следует выбросить, потому что они будут производить лишние потери и дополнительный шум в работе трансформатора. Если получится, то можно использовать готовую первичную обмотку трансформатора, перемотав только вторичные обмотки. Это возможно, когда первичная обмотка намотана первой, и не закрывает собой вторичные обмотки трансформатора. В принятии решения, стоит ли перематывать или снимать конкретную обмотку, или она должна быть сохранена, полезно узнать количество витков этой обмотки, однако это невозможно, не разматывая её, если обмотка намотана в несколько слоев или «внавал». К счастью, есть трюк для определения количества витков обмоток: перед разборкой сердечника нужно намотать временную обмотку из малого количества витков изолированного провода (например, 10 витков), подключить трансформатор к сети, и измерить напряжение на полученной тестовой обмотке. По измеренному напряжению можно просто рассчитать количество витков на 1 вольт, и по нему достаточно точно вычислить количество витков каждой обмотки по её напряжению, без необходимости разматывать обмотки и считать их витки. После того, как новые обмотки намотаны, время снова собрать трансформатор, поместив пластины сердечника на свое место. Бывает сложно без дополнительных усилий вернуть все пластины обратно на место, однако даже если одна или две пластины не будут вставлены, то все равно трансформатор будет нормально работать. Но по этой причине при выборе сердечника по площади поперечного сечения следует немного повысить требования к его размерам. Когда на трансформатор подано напряжение сети, важно, чтобы все пластины были при этом плотно сжаты или склеены друг с другом, иначе сердечник трансформатора будет вибрировать и издавать неприятный шум. Многие трансформаторы имеют пластины сердечника в форме букв E и I (в России их называют Ш-образными сердечниками), наподобие таких, как показаны на картинке выше. Когда собираете трансформатор, такие пластины следует вставлять друг в друга с чередованием E-I на одном слое и I-E на следующем, и так далее. Это минимизирует воздушный зазор в магнитном потоке и повышает взаимосвязь обмоток. Для обмоток всегда используйте эмалированный провод. Использовать провод в изоляции ПВХ (PVC, это обычные электрические провода) очень плохая идея, потому что слой изоляции у них слишком толстый, будет потеряно слишком много пространства под обмотки. Также ПВХ-изоляция очень плохо проводит тепло и может даже оплавиться, что приведет к замыканиям. Ваш трансформатор быстро перегреется и может выйти из строя. Всегда размещайте слой изоляции между первичной и вторичной обмотками, чтобы снизить риск удара током при касании вторичных электрических цепей. Для изоляции используйте тонкие материалы, желательно негорючие, которые служат хорошим изолятором и проводником тепла. Часто для межвитковой изоляции используют лакоткань, слюду и пропитанную воском бумагу. Я использую ленту Каптона, и иногда обычную матерчатую изоленту. Изоляция эмалированного провода хорошо выдерживает напряжение до 1000V (пиковое значение. Когда это возможно, обращайтесь к спецификации производителя. Если напряжение обмоток превышает это значение, то лучше поделить обмотку на несколько слоев, проложив изоляцию между ними. [Общие выводы] Самостоятельная намотка или перемотка трансформаторов требуется в специальных случаях ремонта, или когда требуется получить напряжения, которых нет в готовом трансформаторе. Но перед тем, как разбирать трансформатор, делать на нем новые обмотки и собирать его обратно, лучше всего провести некоторые расчеты, чтобы получить нужные результаты с первой попытки и не тратить лишнее время. [Используемые символы]
Примечание: 1 Wb/m2 = 1 T = 10000 Gauss [Ссылки] 1. Calculating mains frequency power transformers site:giangrandi.ch. |
онлайн-калькуляторы, особенности автотрансформаторов и торов
Одним из часто применяемых устройств в областях энергетики, электроники и радиотехники является трансформатор. Часто от его параметров зависит надёжность работы приборы в целом. Случается так, что при выходе трансформатора из строя или при самостоятельном изготовлении радиоприборов не получается найти устройство с нужными параметрами серийного производства. Поэтому приходится выполнять расчёт трансформатора и его изготовление самостоятельно.
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.
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.
Виды сердечников
Трансформаторы отличаются между собой не только сферой применения, техническими характеристиками и размерам, но и типом магнитопровода. Очень важным параметром, влияющим на величину магнитного поля, кроме отношения витков, является размер сердечника. От его значения зависит способность насыщения. Эффект насыщения наступает тогда, когда при увеличении тока в катушке величина магнитного потока остаётся неизменной, т. е. мощность не изменяется.
Для предотвращения возникновения эффекта насыщения понадобится правильно рассчитать объём и сечение сердечника, от размеров которого зависит мощность трансформатора. Следовательно, чем больше мощность трансформатора, тем большим должен быть его сердечник.
По конструкции сердечник разделяют на три основных вида:
- стержневой;
- броневой;
- тороидальный.
Стержневой магнитопровод представляет собой П-образный или Ш-образный вид конструкции. Собирается из стержней, стягивающихся ярмом. Для защиты катушек от влияния внешних электромагнитных сил используются броневые магнитопроводы. Их ярмо располагается на внешней стороне и закрывает стержень с катушкой. Тороидальный вид изготавливается из металлических лент. Такие сердечники из-за своей кольцевой конструкции экономически наиболее выгодны.
Зная форму сердечника, несложно рассчитать мощность трансформатора. Находится она по несложной формуле: P=(S/K)*(S/K), где:
- S — площадь сечения сердечника.
- K — постоянный коэффициент равный 1,33.
Площадь сердечника находится в зависимости от его вида, её единица измерения — сантиметр в квадрате. Полученный результат измеряется в ваттах. Но на практике часто приходится выполнять расчёт сечения сердечника по необходимой мощности трансформатора: Sс = 1.2√P, см2. Исходя из формул можно подтвердить вывод: что чем больше мощность изделия, тем габаритней используется сердечник.
Типовой расчёт параметров
Довольно часто радиолюбители используют при расчёте трансформатора упрощённую методику. Она позволяет выполнить расчёт в домашних условиях без использования величин, которые трудно узнать. Но проще использовать готовый для расчёта трансформатора онлайн-калькулятор. Для того чтобы воспользоваться таким калькулятором, понадобится знать некоторые данные, а именно:
- напряжение первичной и вторичной обмотки;
- габаритны сердечника;
- толщину пластины.
После их ввода понадобится нажать кнопку «Рассчитать» или похожую по названию и дождаться результата.
Стержневой тип магнитопровода
В случае отсутствия возможности расчёта на калькуляторе выполнить такую операцию самостоятельно несложно и вручную. Для этого потребуется определиться с напряжением на выходе вторичной обмотки U2 и требуемой мощностью Po. Расчёт происходит следующим образом:
- Рассчитывается ток нагрузки: In=Po/U2, А.
- Вычисляется величина тока вторичной обмотки: I2 = 1,5*In, А.
- Определяется мощность вторичной обмотки: P2 = U2*I2, Вт.
- Находится общая мощность устройства: Pт = 1,25*P2, Вт.
- Вычисляется сила тока первичной обмотки: I1 = Pт/U1, А.
- Находится необходимое сечение магнитопровода: S = 1,3*√ Pт, см².
Следует отметить, что если конструируется устройство с несколькими выводами во вторичной обмотке, то в четвёртом пункте все мощности суммируются, и их результат подставляется вместо P2.
После того как первый этап выполнен, приступают к следующей стадии расчёта. Число витков в первичной обмотке находится по формуле: K1 = 50*U1/S. А число витков вторичной обмотке определяется выражением K2= 55* U2/S, где:
- U1 — напряжение первичной обмотке, В.
- S — площадь сердечника, см².
- K1, K2 — число витков в обмотках, шт.
Остаётся вычислить диаметр наматываемой проволоки. Он равен D = 0,632*√ I, где:
- d — диаметр провода, мм.
- I — обмоточный ток рассчитываемой катушки, А.
При подборе магнитопровода следует соблюдать соотношение 1 к 2 ширины сердечника к его толщине. По окончании расчёта выполняется проверка заполняемости, т. е. поместится ли обмотка на каркас. Для этого площадь окна вычисляется по формуле: Sо = 50*Pт, мм2.
Особенности автотрансформатора
Автотрансформаторы рассчитываются аналогично простым трансформаторам, только сердечник определяется не на всю мощность, а на мощность разницы напряжений.
Например, мощность магнитопровода 250 Вт, на входе 220 вольт, на выходе требуется получить 240 вольт. Разница напряжений составляет 20 В, при мощности 250 Вт ток будет равен 12,5 А. Такое значение тока соответствует мощности 12,5*240=3000 Вт. Потребление сетевого тока составляет 12,5+250/220=13,64А, что как раз и соответствует 3000Вт=220В*13,64А. Трансформатор имеет одну обмотку на 240 В с отводом на 220 В, который подключён к сети. Участок между отводом и выходом мотается проводом, рассчитанным на 12,5А.
Таким образом, автотрансформатор позволяет получить на выходе мощность значительно больше, чем трансформатор на таком же сердечнике при небольшом коэффициенте передачи.
Трансформатор тороидального типа
Тороидальные трансформаторы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими типами: меньший размер, меньший вес и при этом большее КПД. При этом они легко наматываются и перематываются. Использование онлайн-калькулятора для расчёта тороидального трансформатора позволяет не только сократить время изготовления изделия, но и «на лету» поэкспериментировать с разными вводными данными. В качестве таких данных используются:
- напряжение входной обмотки, В;
- напряжение выходной обмотки, В;
- ток выходной обмотки, А;
- наружный диаметр тора, мм;
- внутренний диаметр тора, мм;
- высота тора, мм.
Необходимо отметить, что почти все онлайн-программы не демонстрируют особой точности в случае расчёта импульсных трансформаторов. Для получения высокой точности можно воспользоваться специально разработанными программами, например, Lite-CalcIT, или рассчитать вручную. Для самостоятельного расчёта используются следующие формулы:
- Мощность выходной обмотки: P2=I2*U2, Вт.
- Габаритная мощность: Pg=P2/Q, Вт. Где Q — коэффициент, берущийся из справочника (0,76−0,96).
- Фактическое сечение «железа» в месте размещения катушки: Sch= ((D-d)*h)/2, мм2.
- Расчётное сечение «железа» в месте расположения катушки: Sw =√Pq/1.2, мм2
- Площадь окна тора: Sfh=d*s* π/4, мм2.
- Значение рабочего тока входной обмотки: I1=P2/(U1*Q*cosφ), А, где cosφ справочная величина (от 0,85 до 0,94).
- Сечение провода находится отдельно для каждой обмотки из выражения: Sp = I/J, мм2., где J- плотность тока, берущаяся из справочника (от 3 до 5).
- Число витков в обмотках рассчитывается отдельно для каждой катушки: Wn=45*Un*(1-Y/100)/Bm* Sch шт., где Y — табличное значение, которое зависит от суммарной мощности выходных обмоток.
- Остается найти выходную мощность и расчёт тороидального силового трансформатора считается выполненным. Pout = Bm*J*Kok*Kct* Sch* Sfh /0,901, где: Bm — магнитная индукция, Kok — коэффициент заполнения проводом, Kct —коэффициент заполнения железом.
Все значения коэффициентов берутся из справочника радиоаппаратуры (РЭА). Таким образом, проводить вычисления в ручном режиме несложно, но потребуется аккуратность и доступ к справочным данным, поэтому гораздо проще использовать онлайн-сервисы.
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.
Калькулятор расчета трансформатора
Результаты расчета | |||
Мощность: | |||
Первичная обмотка | |||
Ток (A): | |||
Количество витков (Шт): | |||
Диаметр провода (мм): | |||
Вторичная обмотка | |||
Ток (A): | |||
Количество витков (Шт): | |||
Диаметр провода (мм): |
Трансформаторы часто используются для питания цепей управления, для освещения и в различных электронных устройствах. С такой задачей, как расчет трансформатора тока, сталкиваются не только специалисты в данных областях, но и обычные любители. Поэтому очень часто мы сталкиваемся с проблемой, когда не знаем, как производится простой расчет трансформатора и расчет параметров трансформатора. К счастью существует решение этой проблемы.
Расчет трансформатора онлайн
Существует формула расчета трансформатора, которая помогает совершить расчет трансформатора питания. Чтобы упростить себе жизнь и избежать ошибок в вычислениях, вы можете воспользоваться данной программой. Она позволит вам конструировать трансформаторы на различные напряжения и мощности очень быстро и без проблем. Это очень удобный калькулятор для радиолюбителей и профессионалов. Он поможет не только рассчитать трансформатор, но и поможет изучить его устройство, как всё работает. Это самый простой и быстрый способ всё рассчитать. Для этого нужно заполнить все известные вам данные и нажать кнопку. Получается вам нужно нажать одну кнопку, чтобы произвести расчет трансформатора!
Достоинство и плюсы этого способа
- Вам не нужно ничего считать
- Вы можете самостоятельно мотать трансформатор для своих целей
- По размеру сердечника можно определить необходимые расчёты
- Упрощенный расчет трансформатора
- Всё понятно даже для новичков
- Есть инструкция
- Для расчёта нужно нажать всего одну кнопку!
Магнит проводы бывают трёх конструкций: броневая, тороидальная и стержневая. Существует и другие более редкие конструкция, но обычно для их расчёта требуются всегда: входное напряжение, частота, выходное напряжение, выходной ток, габаритные размеры магнитопровода.
Мы получаем рабочий онлайн калькулятор трансформатора, способный решить наши задачи по формулам расчёта. Если вы взяли старый, отработавший свой срок трансформатор, теперь вы сможете всё рассчитать для безопасной работы с ним. Полученные расчёты окажутся оптимальными, скорее даже идеальными, поэтому провода подходящего диаметра может просто не быть. Поэтому подбирайте максимально близкое значение к оптимальному.
Расчет трансформатора на стержневом сердечнике в онлайн
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?
Необходимые сведения
Для изготовления намоточного изделия необходимо руководствоваться множеством сведений. От этого напрямую будет зависеть качество, срок службы готового блока питания. Следует грамотно подойти к процессу расчета, учесть такие показатели, как магнитную индуктивность, КПД и плотность тока. Иначе изделие получится ненадежным и скоро выйдет из строя. К основным характеристикам следует отнести:
- Входное напряжение сети. Оно зависит от источника, к которому будет подключен трансформатор. Стандартными являются: 110 В, 220 В, 380 В, 660 В. На практике оно может быть любым, что зависит от характеристик промежуточных цепей.
- Выходное напряжение трансформатора — величина, требуемая для обеспечения стабильной работы потребителя. Часто требуется изготовить изделие с несколькими номиналами или с регулируемым напряжением. Тогда необходимо учитывать максимальную его величину.
- Ток в нагрузке. При фиксированном значении рассчитываются жесткие характеристики устройства, но часто требуется обеспечить регулируемую величину, тогда потребуется учесть максимальную его величину.
- Частота сети. У нас применяется европейский стандарт, то есть 50 Гц.
- Мощность нагрузки. Это не основной параметр, потому что ее можно определить по напряжению и току.
- Количество выходных обмоток. В некоторых электронных приборах используются блоки питания с несколькими выходными напряжениями. Для изготовления силовой электроники используется в основном один номинал, например, для сварочных трансформаторов.
Также потребуется учесть тип сердечника, потому что от его конструкции напрямую зависит принцип расчета показателей изделия. Существует много разновидностей как конструкций, так и материалов. Если учитывать последние нет смысла из-за незначительных погрешностей, то форма и размеры имеют большое значение. Поэтому необходимы разные алгоритмы расчета, что зависит от этого критерия. Начнем с самого простого и распространенного.
Не всегда требуется расчет вести с требуемых данных. Нередко в наличии есть какое-то железо, тогда потребуется определить мощность трансформатора по сечению магнитопровода. Программы онлайн, имеющиеся в интернете, позволяют определять параметры любым порядком.
Расчет броневого трансформатора
Распространен вид трансформаторов, используемый практически во всех устройствах от зарядных аппаратов для шуруповертов, заканчивая боками питания магнитофонов. В процессе эксплуатации всех этих устройств часто возникают поломки в питателе, связанные со сгоревшим намоточным изделием. Тогда для его восстановления потребуется перемотка, но это проблемы не решает.
Часто требуется увеличить мощность источника, тогда как рассчитать трансформатор, чтобы его железо не перегревалось? Потребуется выбрать железо больших размеров и использовать более толстый провод. Такой ход поможет сохранить работоспособность устройства и даже улучшить характеристики, сделав его стабильнее и устойчивее при скачках напряжений в сети.
К сожалению, не все производители учитывают этот фактор, а ведь наша сеть неустойчива и регулярно в ней наблюдаются помехи в виде высоковольтных игольчатых импульсов. Также возникают ситуации, когда наблюдается просадка сети до 170 В, что характерно в зимний период. Тогда необходимо предусмотреть запас по напряжению как минимум на 40−45%, увеличив мощность и компенсационного стабилизатора. Часто такие ситуации наблюдаются в частном секторе.
Вернемся к расчету Ш-образного трансформатора на ШП-сердечнике. Принцип будет одинаков и с сердечником типа ПЛ при условии размещения обмотки на средней части. Для чего потребуется выполнить следующие шаги:
- Определить площадь поперечного сечения средней части сердечника. Она выражается буквой S сеч. и находится из произведения ее сторон. Взяв линейку, измеряем параметры сечения, перемножаем и получаем значение в квадратных сантиметрах.
- На следующем этапе решается вопрос, как рассчитать мощность трансформатора. Это расчетная величина, которую можно определить, возведя S сеч. в квадрат. Значение будет измеряться в Вт и обозначаться буквой «P».
- При расчете мощности сердечника необходимо учитывать тип использованных пластин. Например, если были применены для набора Ш-20, то общая толщина сердечника должна быть 30 мм при мощности в 36 Вт. Если для трансформатора были использованы пластины Ш-30, то толщина набора будет достаточно в 20 мм, а при использовании Ш-24 — 25 мм. Существуют справочные таблицы, в которых можно найти мощность трансформатора по сечению магнитопровода для конкретной ситуации. Для обеспечения наилучшей стабильности работы источников питания следует использовать железо с избытком мощности как минимум на 25%. То есть, если ранее была расчетная мощность равна 6 Вт, то для надежности работы и исключения насыщения сердечника следует брать в расчет как минимум 8 Вт. Это обязательное условие. Если использовать магнитопровод с меньшей площадью сечения сердечника, то трансформатор быстро выйдет из строя, потому что железо окажется в насыщении, что приведет к увеличению токов в обмотках.
- На следующем этапе необходимо определиться с количеством обмоток. Для современных транзисторных устройств достаточно будет всего одной или сдвоенной со средней точкой. Поэтому рассмотрим пример расчета именно такого трансформатора. Для этого потребуется воспользоваться понятием «вольт на виток». Значение определяется следующим образом: W /В=(50÷70) / S сеч. Формула справедлива только для сердечников типа ШП и П. Л. При расчете первичной и вторичной обмоток потребуется взять произведение полученного отношения и входного напряжения: W1 = W / B∙U1, W2 = 1,2 ∙ W /B∙U2.
- Выполняется расчет и выбор диаметра провода. Он выбирается исходя из хорошего теплоотвода и изоляции, для чего рекомендуется применять ПЭЛ или ПЭВ, покрытые лаком. Определить его размер можно по формуле: d =0,7∙√ I. Величина выражается в мм. Провод выбирается с небольшим запасом до 4−6%.
Все программы расчета трансформаторов позволяют находить параметры изделий в любом порядке. Они используют стандартные алгоритмы, по которым выводятся значения. При необходимости можно создать собственный калькулятор с помощью таблиц Excel. Подобным образом работает и калькулятор расчета трансформатора на стержневом сердечнике.
Программы для расчета
Известно много программ, которые предлагают онлайн расчет параметров любого трансформатора на броневом или стержневом сердечнике. Одной из таких может стать сервис на сайте «skrutka». Для определения характеристик потребуется указать ряд следующих данных:
- входное напряжение — U1;
- выходное напряжение — U2;
- ширину пластины — а;
- толщину стопки — b ;
- частоту сети — Гц;
- габаритная мощность — В*А;
- КПД;
- магнитную индуктивность магнитопровода — Тл;
- плотность тока в обмотках — А/мм кв.
Последние 4 величины являются табличными, поэтому потребуется воспользоваться справочником.
Необходимо грамотно и ответственно отнестись к расчету параметров трансформатора, потому что от качества выполненной работы будет зависеть и качество функционирования вашего блока питания. Не всегда стоит надеяться на программы, в них могут быть ошибки. Выберите один или несколько параметров и пересчитайте их вручную по ранее приведенным формулам. Если получится примерно равное значение, то результат можно считать правильным.
«Как-то лет в 12 нашёл я старый трансформатор, слегка перемотал его и включил. А тем временем традиционные линейные источники питания на силовых трансформаторах всё чаще стали вытесняться своими импульсными
коллегами. Наиболее популярными среди радиолюбителей стали сетевые источники питания, собранные на микросхемах IR2153 и IR2155, которые
представляют из себя самотактируемые высоковольтные драйверы, позволяющие получать полумостовые импульсные блоки питания
мощностью до 1,5 кВт с минимальной обвязкой. Для наших высокотоковых дел лучше всего применять трансформаторы с тороидальным магнитопроводом.
В сравнении с другими сердечниками они имеют меньший вес и габариты, а также отличаются лучшими условиями охлаждения обмоток и
повышенным КПД. По сути дела, умных статей в сети на предмет расчёта импульсных трансформаторов великое множество, с картинками, формулами, таблицами и прочими авторитетными причиндалами. Наблюдаются в свободном доступе и многочисленные онлайн-калькуляторы на интересующую нас тематику. И снизошла б на нас благодать неземная, кабы вся полученная информация сложилась в наших любознательных головах в единое большое целое. Вот и гуляют по сети идентичные радиолюбительские схемы импульсных блоков питания на IR2153 с идентичными заявленными характеристиками,
трансформаторами на одних и тех же кольцах, но радикально не идентичным количеством витков первичных обмоток трансформаторов. А для лучшего восприятия сказанного, приведу типовую схему источника питания на IR2153, не обременённую ни устройством защиты, ни какими-либо другими излишествами.
Схема проверена временем и многочисленными опытами изрядно пощипанных током, неустрашимых радиолюбителей, так что не работать в ней — просто нечему. Ну и наконец, переходим к расчёту импульсного трансформатора. Мотать его будем на бюджетных низкочастотных ферритовых кольцах отечественного производителя 2000НМ или импортных — EPCOS N87, а для начала определимся с габаритной мощностью тороидального ферритового магнитопровода. Концепция выбора габаритной мощности с запасом в 10% от максимальной мощности в нагрузке, заложенная в режимы
автоматического подбора сердечника в большинстве калькуляторов, хотя и не противоречит теоретическим расчётам, учитывающим высокий КПД
импульсного трансформатора, но всё же наводит на грустную мысль о ненадлежащей надёжности и возможной скорой кончине полученного
моточного изделия. Расчёты поведём исходя из частоты работы преобразователя IR2153, равной 50 кГц. Почему именно такой? Параметры первичной обмотки трансформатора рассчитаем при помощи программы Lite-CalcIT, позволяющей, на мой взгляд, вполне
адекватно оценить как размер сердечника, так и количество витков первичной обмотки.
Как следует мотать первичную обмотку трансформатора?
Если используются кольца 2000НМ отечественного производителя, то для начала — посредством наждачной бумаги скругляем наружные острые грани до состояния, приведённого на Рис.2 а). Далее на кольцо следует намотать термостойкую изоляционную прокладку (Рис.2 б). В качестве изоляционного материала можно выбрать лакоткань, стеклолакоткань, киперную ленту, или сантехническую фторопластовую ленту. Для буржуйских колец фирмы EPCOS первые два пункта практической ценности не имеют. Настало время намотать однослойную обмотку «виток к витку» (Рис.2 в). Обмотка должна быть равномерно распределена по периметру магнитопровода — это важно! Если в закромах радиолюбительского хозяйства не завалялся обмоточный провод необходимого диаметра, то обмотку можно намотать сразу в два, или несколько проводов меньшего диаметра (Рис.2 г). Не забываем, что зависимость тока от диаметра квадратичная и если, к примеру, нам надо заменить провод диаметром 1мм, то это будет не два провода по 0,5мм, а четыре (или два провода по 0,7мм). Ну и для завершения первичного процесса поверх первичной обмотки трансформатора наматываем межобмоточную прокладку — пару слоёв лакоткани или другой изолирующей ленты (Рис.2 д). А вот теперь мы плавно переходим к выполнению второй части упражнения. Теперь, что касается диаметра провода вторичной обмотки трансформатора. Диаметр этот достаточно просто вычисляется по формуле: И в завершении приведу незамысловатый калькулятор для расчёта параметров вторичной обмотки импульсного трансформатора. Точно так же, как и в случае с первичной обмоткой — вторичная должна быть как можно более равномерно распределена по периметру магнитопровода. Количество вторичных обмоток ограничено только размерами магнитопровода. При этом суммарная величина снимаемых с обмоток мощностей не должна превышать расчётную мощность трансформатора. При необходимости поиметь двуполярный источник питания, обе обмотки следует мотать одновременно, затем присовокупить начало одной обмотки к концу другой, а уже потом направить это соединение, в зависимости от личных пристрастий — к земле, средней точке, общей шине, корпусу, или совсем на худой конец — к GND-у. Ну что ж, с трансформатором определились, пора озадачиться полным джентльменским набором настоящего мужчины — плавками
с меховым гульфиком, а главное, непосредственно импульсным блоком питания, оснащённым такими значимыми прибамбасами, как устройства
мягкого пуска и защиты от токовых перегрузок и КЗ.
|
Расчет трансформатора — audiohobby.ru
Программный (он-лайн) расчет тороидального трансформатора, 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 заполнять не требуется – так как данные автоматически выбираются из справочных таблиц, в случае клика , поле меняет цвет на светло-голубой и позволяет ввести собственные значение,
- — поле зелёного цвета – рассчитанное значение.
Sст ф — площадь поперечного сечения магнитопровода. Рассчитывается по формуле:
Sст = h * (D – d)/2.
Sок ф – фактическая площадь окна в имеющемся магнитопроводе. Рассчитывается по формуле:
Sок = π * d2 / 4.
Зная эти значения, можно рассчитать ориентировочную мощность трансформатора:
Pc max = Bmax *J * Кок * Кст * Sст * Sок / 0.901
Конструкция магнитопровода | Плотность тока J, [а/мм кв.] при Рвых, [Вт] | ||||
---|---|---|---|---|---|
2-15 | 15-50 | 50-150 | 150-300 | 300-1000 | |
Кольцевая | 5-4,5 | 4,5-3,5 | 3,5 | 3,0 |
Вмах — магнитная индукция, см. табл:
Конструкция магнитопровода | Магнитная индукция Вмах, [Тл] при Рвых, [Вт] | ||||
---|---|---|---|---|---|
5-15 | 15-50 | 50-150 | 150-300 | 300-1000 | |
Тор | 1,7 | 1,7 | 1,7 | 1,65 | 1,6 |
Кок — коэффициент заполнения окна, см. табл:
Конструкция магнитопровода | Коэффициент заполнения окна Кок при Рвых, [Вт] | ||||
---|---|---|---|---|---|
5-15 | 15-50 | 50-150 | 150-300 | 300-1000 | |
Тор | 0,18-0,20 | 0,20-0,26 | 0,26-0,27 | 0,27-0,28 |
Кст — коэффициент заполнения магнитопровода сталью, см. табл.
Конструкция магнитопровода | Коэффициент заполнения Кст при толщине стали, мм | ||||
---|---|---|---|---|---|
0,08 | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,35 | |
Тор | 0,85 | 0,88 |
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
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.
\ (\ displaystyle \ frac {I_2} {I_1} = \ frac {N_1} {N_2} \) ⇒ \ (\ Displaystyle I_2 = \ гидроразрыва {I_1 · N_1} {N_2} \) ⇒ \ (\ Displaystyle I_1 = \ гидроразрыва {I_2 · N_2} {N_1} \)
Перевод импеданса
Вторичный импеданс связан с первичным импедансом как квадрат коэффициента трансляции. 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%.
Трансформаторный вычислитель — ток полной нагрузки и коэффициент трансформации
Калькулятор трансформатора рассчитывает первичный и вторичный ток полной нагрузки, а также коэффициент трансформации одно- или трехфазного трансформатора.
Параметры
- Фаза: Укажите расположение фаз. 1 фаза переменного тока или 3 фазы переменного тока.
- Мощность трансформатора (S): Мощность трансформатора в ВА, кВА или МВА.
- Первичное напряжение ( В, ): Номинальное напряжение первичной обмотки. В понижающем трансформаторе это будет более высокое напряжение.
- Напряжение вторичной обмотки (В с ): Номинальное напряжение вторичной обмотки. В понижающем трансформаторе это будет более низкое напряжение.
Как рассчитать ток полной нагрузки первичной обмотки трансформатора?
Ток полной нагрузки первичной обмотки I p рассчитывается как:
\ (I_ {p} = \ dfrac {S} {\ sqrt {3} V_ {p}} \)
Где,
- S — номинал трансформатора.
- В p — напряжение первичной обмотки.
Как рассчитать ток полной нагрузки вторичной обмотки трансформатора?
Ток полной нагрузки вторичной обмотки I с рассчитывается как:
\ (I_ {s} = \ dfrac {S} {\ sqrt {3} V_ {s}} \)
Где,- S — номинал трансформатора.
- В с — напряжение вторичной обмотки.
Как рассчитать коэффициент трансформации трансформатора?
Коэффициент трансформации трансформатора n рассчитывается как:
\ (n = \ dfrac {V_ {p}} {V_ {s}} \), Где,
- В p — напряжение первичной обмотки.
- В с — напряжение вторичной обмотки.
Пример 1: Расчет тока полной нагрузки трансформатора
Рассчитайте вторичный ток полной нагрузки понижающего трансформатора на 200 кВА, от 11 кВ до 420 В.
\ (I_ {s} = \ dfrac {200000} {\ sqrt {3} \ cdot 420} \)
\ (I_ {s} = 275 \ textrm {A} \)
Пример 2: Расчет коэффициента трансформации трансформатора
Рассчитайте вторичный ток полной нагрузки понижающего трансформатора на 200 кВА, от 11 кВ до 420 В.
\ (n = \ dfrac {11000} {420} \)
\ (n = 26,2 \)
Спасибо за использование моего калькулятора.
Калькулятор катушек и трансформаторов
Калькулятор катушек и трансформаторовВернуться 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 измерения.
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,
которое 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 в 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 EI.
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 вы не знаете 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 = -L / R.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 расчета 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 электропередач обычно количество витков
минимально возможное значение, достаточное для предотвращения насыщения сердечника при максимальном вводе
Напряжение.
Количество 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 RMS вольтах
f = частота в герцах
Lp = индуктивность первичной обмотки трансформатора по 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 уменьшение 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 для вашего
применение?
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 сохранить 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, такие как:
— Потери в сердечнике (потери на гистерезис и потери на вихревые токи).
— 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.
с формулой
Расчет коэффициента трансформации трансформатора:
Онлайн-калькулятор коэффициента трансформации трансформатора используется для расчета отношения числа витков / отношения напряжений / коэффициента тока трансформатора.Для этого сначала выберите значение из числа оборотов, тока или напряжения. Затем введите первичные витки, или напряжение, или ток, и вторичное напряжение, или ток, или тур. Нажмите кнопку расчета, чтобы получить коэффициент трансформации трансформатора.
Выберите вариант ниже,
SelectVoltageTurnsCurrent
o с использованием количества витков:
Коэффициент K витков равен отношению между первичным числом витков Np в количестве и вторичным числом витков Ns в числах.
K = количество витков первичной обмотки / витков вторичной обмотки
К = Вп / Вс —————– 1
Пример:
Вычислите коэффициент трансформации трансформатора, у которого число витков первичной обмотки равно 2000, а число витков вторичной обмотки равно 200.
К = 2000/200 = 10/1
К = 10: 1
Расчет коэффициента вращенияс использованием напряжений:
Коэффициент K равняется отношению между первичным напряжением Vp в вольтах и вторичным напряжением Vs в вольтах. следовательно, формула коэффициента поворотов будет
K = первичное напряжение в вольтах / вторичное напряжение в вольтах
К = Вп / Вс —————– 2
Пример:
Рассчитайте, что первичное напряжение трансформатора составляет 11 кВ, а вторичное напряжение — 440 В.Рассчитайте коэффициент поворотов.
K = Vp / Vs
К = 11000/440 = 275: 4
Расчет коэффициента трансформациис использованием тока трансформатора:
Коэффициент K равно отношению вторичного тока Is в амперах к первичному току Ip в амперах.
K = вторичный ток в амперах / первичный ток в амперах
К = Is / Ip ——————– 3
Пример:
Трансформатор имеет первичный ток 1000 ампер, а вторичный ток равен 100 ампер. Рассчитайте коэффициент трансформации?
К = 100/1000
К = 1/100 = 1: 100
Сравните все три витка, коэффициент K будет
K = Np / Ns = Vp / Vs = Is / Ip
Следовательно, все соотношения дадут вам только один и тот же результат.
Калькулятор трансформатора(3 фазы, кВА и расчет обмоток)
Формулы расчета трансформатора
Этот бесплатный онлайн-калькулятор трансформатора позволяет рассчитать ток полной нагрузки в первичной и вторичной обмотках трансформатора. Входами являются трансформатор кВА (мощность), а также напряжение в первичной и вторичной обмотках. Вы можете использовать этот калькулятор как для однофазных, так и для трехфазных расчетов трансформаторов, для расчета коэффициента витков (коэффициента обмоток), а также для определения того, является ли это понижающим трансформатором или повышающим трансформатором.
Обратите внимание, что все расчеты, приведенные ниже, относятся к идеальному трансформатору, т.е. когда коэффициент мощности равен 1.
Количество фаз
Вы можете выбрать трехфазный трансформатор или однофазный трансформатор. Обратите внимание, что это повлияет на итоговый расчет, поскольку используются разные уравнения. Формула для трехфазных и однофазных трансформаторов приведена ниже.
Ток трехфазного трансформатора равен:
I 3 фазы = P 3 фазы / (√3 × V 3 фазы )
Где:
-
I 3 фазы [кА]
= ток, протекающий через обмотки -
P 3 фазы [кВА]
= номинальная трехфазная мощность трансформатора -
В 3 фазы [кВ]
= трехфазное напряжение на обмотках
и одиночное ток фазного трансформатора равен:
I = P / V
Где:
-
I [кА]
= ток, протекающий по обмоткам -
P [кВА]
= номинальная однофазная мощность трансформатора -
В [кВ]
= однофазное напряжение на обмотках
Обратите внимание, что обе эти формулы применимы как для первичной, так и для вторичной стороны соответственно, но не вместе.Не смешивайте напряжение / ток на первичной стороне с напряжением / током на вторичной стороне.
Номинальные параметры трансформатора
Номинальные параметры трансформатора — это номинальная мощность трансформатора. Обычно это значение указывается в кВА, но также может быть указано в ВА или МВА.
Напряжение первичного трансформатора
Напряжение первичного трансформатора — это напряжение на первичной обмотке трансформатора . Обычно это значение указывается в кВ, но может быть также выражено в В или МВ.
Напряжение вторичного трансформатора
Напряжение вторичного трансформатора — это напряжение на вторичных обмотках трансформатора . Обычно это значение указывается в кВ, но может быть также выражено в В или МВ.
Первичный ток полной нагрузки
Первичный ток полной нагрузки — это ток, протекающий через первичные обмотки трансформатора . Обычно это значение выражается в амперах (A), но может быть выражено в кА или мА.
Для трехфазных трансформаторов , первичный ток полной нагрузки (т.е.е. ток в первичных обмотках) равен:
I p = P / (√3 × V p )
Где
-
I p [кА]
= протекающий ток через первичные обмотки -
P [кВА]
= номинальная трехфазная мощность трансформатора -
V p [кВ]
= трехфазное напряжение на первичных обмотках
Для однофазных трансформаторов , первичный ток полной нагрузки (т.е.е. ток в первичных обмотках) равен:
I p = P / V p
Где
-
I p [кА]
= ток, протекающий через первичные обмотки -
P [кВА]
= номинальная однофазная мощность трансформатора -
В p [кВ]
= однофазное напряжение на первичной обмотке
Вторичный ток полной нагрузки
Вторичный ток полной нагрузки — это ток, протекающий через вторичные обмотки трансформатора .Обычно это значение выражается в амперах (A), но может быть выражено в кА или мА.
Для трехфазных трансформаторов вторичный ток полной нагрузки (т. Е. Ток во вторичных обмотках) равен:
I с = P / (√3 × V с )
Где
-
I с [кА]
= ток, протекающий через вторичные обмотки -
P [кВА]
= номинальная трехфазная мощность трансформатора -
В с [кВ]
= Трехфазное напряжение на вторичных обмотках
Для однофазных трансформаторов , вторичный ток полной нагрузки (т.е.е. ток во вторичных обмотках) равен:
I с = P / V с
Где
-
I с [кА]
= ток, протекающий по вторичным обмоткам -
P [кВА]
= номинальная однофазная мощность трансформатора -
В с [кВ]
= однофазное напряжение на вторичных обмотках
Коэффициент передачи трансформатора
Коэффициент передачи трансформатора ( также известное как соотношение обмоток трансформатора) представляет собой соотношение между первичной и вторичной обмотками трансформатора.Это важно, поскольку оно прямо пропорционально величине напряжения, которое будет понижаться или повышаться между первичной и вторичной обмотками.
Формула для коэффициента трансформации трансформатора:
n = V p / V s = N p / N s
Где
-
n
= коэффициент трансформации трансформатора -
В p
= напряжение на первичной обмотке -
В с
= напряжение на вторичной обмотке -
N p
= количество обмоток на первичной стороне трансформатора -
N s
= количество обмоток вторичной обмотки трансформатора
Тип трансформатора
Тип трансформатора может быть понижающим или повышающим.
Понижающий трансформатор преобразует высокое напряжение и низкий ток первичной обмотки трансформатора в низкое напряжение и большой ток во вторичных обмотках трансформатора. Следовательно, понижающий трансформатор будет иметь напряжение первичного трансформатора, которое на больше, чем на , чем напряжение вторичного трансформатора.
Повышающий трансформатор преобразует низкое напряжение и большой ток первичных обмоток трансформатора в высокое напряжение и низкое значение тока во вторичных обмотках трансформатора.Следовательно, напряжение повышающего трансформатора будет иметь первичное напряжение трансформатора, которое на ниже на , чем напряжение вторичного трансформатора.
Онлайн-калькулятор силового трансформатора — CALCULUN
В — это напряжение первичной или вторичной обмотки. Следующая формула используется для расчета коэффициента трансформации трансформатора. Здесь вы можете ввести потребляемую мощность всех светодиодных ламп, которые будут работать от источника питания, а также желаемый запас мощности.
Tube Bias Calc Проекты электронных схем ламповый усилитель
Он имеет два типа однофазного и трехфазного трансформатора.
Калькулятор силового трансформатора онлайн . Для увеличения понижения напряжения переменного тока в силовых трансформаторах используются трансформаторы. Выходное напряжение любого трансформатора теоретически можно рассчитать, исходя из его коэффициента трансформации. N1 V1 N2 V2.
Онлайн-калькулятор коэффициента трансформации трансформатора Основная функция силового трансформатора — повышать или понижать напряжение в соответствии с требованиями. Введите любые два значения, затем щелкните или коснитесь «Рассчитать». Для простоты попробуйте решить эту формулу на примере настройки, скажем, для трансформатора на 250 Вт.
Понижающий трансформатор Калькулятор повышающего трансформатора. Электронные электрические калькуляторы для расчетов электричества и электроники. Однофазный трехфазный трансформер.
PowerEsim — это бесплатный источник питания SMPS, производитель продуктов, база данных список топологий коммутирующих преобразователей, анализ схем, программное обеспечение для магнитного проектирования, программное обеспечение для моделирования трансформатора, индуктора, DVT, Дифференциальный режим, моделирование электромагнитных помех, измерение электромагнитных помех, гармоники, тепловая наработка на отказ, время жизни и инструмент анализа Монте-Карло.Нажмите кнопку «Пользовательские настройки». Его также можно использовать как вычислитель кВА трансформатора и вычислитель тока короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора.
Указана на заводской табличке. Однофазный трансформатор, ток полной нагрузки, кВА, 1000 В. Строительный блок линейного источника питания.
Импеданс на единицу входного трансформатора. Начиная слева, у нас есть предохранитель, трансформатор, мостовой выпрямитель, сглаживающий конденсатор и нагрузка. Токи короткого замыкания трансформатора, короткие замыкания, физические электрические зазоры на подстанции, падение напряжения, коррекция коэффициента мощности, электродвигатель, полная нагрузка, токопроводящие токи, заземление, дизайн освещения, солнечные энергетические системы и т. Д.
Бестрансформаторный конденсаторный источник питания постоянного тока, схема и конструкция. Первичное напряжение трансформатора ВАкВАМВА. 91 72300 85704 Электронная почта.
Трехфазный трансформатор, ток полной нагрузки, кВА 1000 1732 В Где. Величина трансформации напряжения в трансформаторе зависит от его коэффициента трансформации. Проверить онлайн Калькулятор трансформатора получить Калькулятор первичного и вторичного тока трансформатора Калькулятор напряжения трансформатора Трансформатор Kva Transformer Phone.
Вычислитель источника питания светодиодов Расчет мощности трансформатора светодиодов был подробно описан ранее.Калькулятор ВА в кВА. Следовательно, перегруппировка для I 1 и I 2.
Цепь сигнализации индикатора отказа источника питания с использованием микросхемы NE555. Калькулятор может использоваться как для понижающих, так и для повышающих трансформаторов. Калькулятор ампер в кВА.
Он поддерживает дизайн светодиодного драйвера для ноутбука с адаптером PFC. Первичный ток полной нагрузки I 1 50 1000 2000 25 A. Вычислитель уровня неисправности трансформатора предполагает, что трансформатор питается от бесконечной шины.
Передаточное число I2I1.Где I1 — первичный ток. Коэффициент трансформации N 1 N 2 V 1 V 2 I 2 I 1.
ВА к вычислителю ватт. N1 Число витков первичной обмотки. Однофазный повышающий трансформатор Трансформаторы классифицируются.
ВА для калькулятора ампер. Номинальное напряжение вторичных обмоток. Вот как проверить.
Используйте приведенный ниже калькулятор размеров трехфазного и однофазного трансформатора, чтобы рассчитать первичный и вторичный ток полной нагрузки. Калькулятор катушек и трансформаторов.Щелкните меню «Инструменты», если меню «Инструменты» там нет, нажмите клавишу ALT, чтобы включить панель инструментов. Выберите «Свойства обозревателя» в меню инструментов.
Калькулятор тока трансформатора Ввод фаз. Калькулятор ВА в кВт. С онлайн-калькулятором это сделать еще проще.
Вторичная обмотка трансформатора ВКВМВ. Калькулятор трансформатора использует следующие формулы. Перейдите на вкладку «Безопасность» во всплывающем окне «Свойства обозревателя».
Ниже калькулятора вы найдете более подробное описание расчетов.Трехфазная полная нагрузка tr 1000 173 В Где tr — мощность трансформатора. Обычно от 4 до 10.
VkVMV Результаты Первичный ток полной нагрузки. Источником питания будет аккумулятор на 12 В. В 1 4000 В В 2 400 В Мощность трансформатора 50 кВА В 1 I 1 В 2 I 2.
Мощность трансформатора кВА киловольт-ампер В напряжение вольт. С помощью этого калькулятора катушек вы можете спроектировать и рассчитать свойства катушки или трансформатора. Число витков обмотки трансформатора и соотношение напряжений.
Вторичный ток полной нагрузки I 2 50 1000200250 A.Калькулятор мощности трансформатора Онлайн-калькулятор трехфазного трансформатора для определения силы тока в различных блоках питания. Прокрутите вниз до раздела «Сценарии».
Щелкните нужный инструмент электротехнического калькулятора ниже, чтобы выполнить базовые электротехнические расчеты, например. Рассчитать трансформатор с ферритовым сердечником на самом деле довольно просто, если у вас есть все указанные параметры под рукой. Калькулятор ампер в кВт.
Коэффициент трансформации равен N 1 N 2 V 1 V 2 2000 200 10.Введите параметры в поля желтого цвета, а затем нажмите кнопки расчета.
Pin On Electronic S
Как рассчитать формулу трансформатора Smps Схема электропитания Электронные компоненты
Программы расчета трансформатора Smps Катушка трансформатора Обратный ход Обратный кольцевой трансформатор Проекты электронных схем Электронная схема Схема электроники
Легко рассчитайте свой трансформатор с помощью нашего бесплатного онлайн-трансформатора Калькулятор Мы включаем 3-х фазные трансформаторы Электротехника Электронная инженерия
Формула трансформатора Пример расчета обмотки трансформатора Youtube Трансформаторы обмотки трансформатора Youtube
Как рассчитать формулу трансформатора Smps Проекты электроники для цепей питания Diy Electronics Projects
Схема и уравнение трансформатора P Силовая цепь Ом Закон
Индуктивность сердечника тороидального сердечника с однослойной обмоткой Полезная программа для расчета Простые установочные проекты электроники с тороидальным трансформатором Источник питания Проектирование
Расчет ферритового трансформатора — это процесс, в котором инженеры оценивают различные проекты электронных схем обмотки S Проекты электронных схем
В этом посте мы всесторонне обсуждаем, как спроектировать и рассчитать собственный ферритовый трансформатор с помощью электронных схем Компьютерные блоки питания Трансформаторы
Калькулятор расчета тороидального трансформатора Youtube Калькулятор тороидального трансформатора
Расчет мощности в ква или МВА однофазного и трехфазного трансформатора Вольт-ампер Электрические трансформаторы Трансформаторы
Калькулятор коэффициента оборотов трансформатора Онлайн-трансформаторы Электротехнические включения
Программа для расчета номера трансформатора Donwload Катушек и толщины проводов на тороидальном трансформаторе Электрические трансформаторы Схема электроники
Таблица для расчета размера трансформатора заземления нейтрали. re Трансформаторы Нейтраль
Формула проектирования тороидального трансформатора Калькулятор обмотки катушки Youtube Дизайн тороидального трансформатора Дизайн электронной схемы
Расчет площади поперечного сечения Yt 60 Youtube Тороидальный трансформатор Обмотка трансформатора Электрические проекты
Расчет ферритового трансформатора для Smps Трансформаторы Youtube Включаются
Как включается
Чтобы сделать сердечник тороидального трансформатора Понижающий трансформатор с сердечником тороидального трансформатора
Расчет импеданса на единицу и базы
Расчет единичного и базового импеданса Веб-страница не работает, так как JavaScript не включен.Скорее всего, вы просматриваете с помощью веб-сайта Dropbox или другой ограниченной среды браузера.Следующие ниже калькуляторы вычисляют различные базовые и единичные величины, обычно используемые инженерами энергосистем в системе анализа на единицу.
Calculator-1
Известные переменные: Базовая трехфазная мощность, базовое линейное напряжение
Формулы и переменные
Изменение базовой формулы
Расчет блоков конденсаторов
000 4 000
Где:
Z BASE = базовое сопротивление |
кВ LL = базовое напряжение (в киловольтах между фазами) |
МВА 3Ф = базовая мощность |
Z PU = Импеданс на единицу |
Z PU ДАННЫЙ = Указанный на единицу импеданс |
Z = Импеданс элемента схемы (т.е.е. Конденсатор, реактор, трансформатор, кабель и т. Д.) |
X C = Импеданс блока конденсаторов (Ом) |
X C-PU = Импеданс блока конденсаторов на единицу |
MVAR 3ɸ = 3-фазный номинал конденсаторной батареи |
X «= Субпереходное реактивное сопротивление двигателя |
LRM = Умножитель заторможенного ротора |
Предпосылки
Система расчета на единицу — это метод, с помощью которого системные импедансы и величины нормализуются по разным уровням напряжения к общей базе.Устранение влияния переменных напряжений упрощает необходимые расчеты.
Чтобы использовать метод на единицу, мы нормализуем все системные импедансы (и проводимости) в рассматриваемой сети к общей базе. Эти нормированные импедансы называются импедансами на единицу. Любой импеданс на единицу будет иметь одинаковое значение как на первичной, так и на вторичной обмотке трансформатора и не зависит от уровня напряжения.
Сеть с импедансом на единицу может быть затем решена с помощью стандартного сетевого анализа.
Существует четыре основных величины: базовая МВА, базовая КВ, базовое сопротивление и базовый ампер. Когда любые два из четырех назначены, два других могут быть получены. Обычной практикой является присвоение базовых значений исследования MVA и KV. Затем вычисляются базовые амперы и базовые сопротивления для каждого из уровней напряжения в системе. Назначенный MVA может быть рейтингом MVA одного из преобладающих элементов системного оборудования или более удобным числом, например 10 МВА или 100 МВА.