Лабораторная работа № 1. Определение числа витков в обмотках трансформатора.
Просмотр содержимого документа
«Лабораторная работа № 1. Определение числа витков в обмотках трансформатора.»
Физика. 11класс
Выполнила ЖанпейсоваЗ.К
Эпиграф к уроку: «Ум заключается не только в знании, но и в умении применять знания на деле».
Аристотель.
Физика. 11класс. Урок №26.
Тема урока:
Лабораторная работа № 1. Определение числа витков в обмотках трансформатора.
11.4.3.13 -экспериментально определять число витков в обмотках трансформатора
Цели обучения:
Прочитав описание к лабораторной работе, ответь на вопросы:
Какую величину нам необходимо определить при выполнении работы?
N2−число витков во вторичной обмотке трансформатора
По какой формуле мы будем вычислять искомую величину?
.U1/ U2=N1/N2=K, U2=U1/K
Значения каких величин нам необходимы?
N1−число витков в первичной обмотке,
U1 –напряжение в первой катушке,
U2-напряжение во вторичной обмотке.
N2−число витков во вторичной обмотке трансформатора,
Что мы измеряем в ходе работы?
Число витков N1,N2, напряжениеU1
U1 – напряжение, приложенное к первичной катушке
U2- напряжение, приложенное к вторичной катушке
N1 число витков первичной катушке
N2 число витков во вторичной обмоткее
Запиши в своей тетради
Лабораторная работа № 1
Цель работы:
Ход работы:
Запустите интерактивную установку
Включите на виртуальной установке источник питания переменного тока U 1 = 12В.
Измерьте напряжение на вторичной обмотке. По измеренным значениям напряжения U 1 и U 2 и известному числу витков N 1 на первичной обмотке, определите число витков N 2 во вторичной обмотке.
Спасибо
за работу на уроке!
Желаю успеха в постижении тайн мироздания,
Лабораторная работа в 11 классе на тему «Определение числа витков в обмотках трансформатора»
07.10.16. Физика 11 класс (16 урок) Лабораторная работа №1
Тема работы: Определение числа витков в обмотках трансформатора. Цель работы: определить число витков в обмотке трансформатора.
Этапы и модули | Время | Деятельность учителя | Деятельность ученика | Ожидаемый результат | Дифферен-цирование | Оцени-вание | Ресурсы |
1.Ознакомление с работой. | 2мин. | Комментирует ход работы | Работают с учебником | Сознательно воспринимают материал | Включая всех | Основной учебник физики автор С. Т. Суякбаев. | |
2.Оформление работы. | 5мин | Приборы. Теория. Таблица на странице 422 | Работают в тетрадях | Знают схему оформления | Включая всех | трансформатор, источник регулируемого переменного напряжения, вольтметр, длинный изолированный провод, соединительные провода | |
3.Работа с приборами | 25мин | Наблюдает и исправляет ошибки | Выполняют измерения | Умеют работать с приборами | Уровень Б | Формат | Учебные приборы |
n3 | U1 | U2 | U3 | n1 | n2 |
8витков | 220 В | 9 В | 18В | ||
10 витков | 220В | 10В | 9В | ||
50 витков | 220В | 100В | 50В |
Расчёты. Вывод.
Решение задач: №1260(Д),1262,1264. Итог урока, задание на дом: страница 65 задачи №13.1,13.2
Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/222383-laboratornaja-rabota-v-11-klasse-na-temu-opre
Лабораторная работа по физике на тему»Определение числа витков в обмотках трансформатора.»
11класс Лабораторный практикум. Лабораторная работа №4. Тема : «Определение числа витков в обмотках трансформатора.» Цель работы: определить число витков в обмотке трансформатора. Оборудование: трансформатор лабораторный; источник переменного напряжения 12В; авометр АВО-63; провод изолированный. Ход работы. Краткие теоретические сведения. Для определения числа витков в обмотке трансформатора с неизвестными параметрами можно воспользоваться тем свойством трансформатора, что в режиме холостого хода отношение напряжений на первичной U
Намотав на сердечник трансформатора вторичную обмотку с известным числом витков N2 и, измерив напряжение U2 на первичную обмотку, можно определить число витков N1 в первичной обмотке: N1 =N2 .
Ход работы:
1. Намотайте вторичную обмотку из 20-40 витков на сердечник исследуемого трансформатора. 2. Подключите выводы первичной обмотки трансформатора к источнику переменного напряжения U1 = 12В, измерьте напряжение на вторичной обмотке. 3.По измеренным значениям напряжения и известному числу витков во вторичной обмотке, определите число витков в первичной обмотке. 4. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:
, В
, В
N1
N2
1
12
2
12
5.Запишите вывод: что вы измеряли, и какой получен результат.
Контрольные вопросы:
1.Что называют трансформатором?
2.На каком явлении основан принцип действия трансформатора?
4.Что называется КПД трансформатора?
5. Что будет с трансформатором, если его включить в цепь постоянного тока?
Определение витков в обмотках неизвестного трансформатора
При изготовлении блока питания для выбранной
вами конструкции не всегда можно подобрать готовый трансформатор удовлетворяющий вас по выходному напряжению. По габаритам и мощности он может и подходить, а вот по низковольтному напряжению — нет.
Чтобы изменить выходное напряжение нужно расчитать количество витков новой вторичной обмотки и перемотать ее.
Для расчета нужно узнать количество витков на вольт вторичной обмотки. Для этого поверх имеющих обмоток трансформатора (не разбирая его) надо намотать вспомогательную
обмотку (n) из нескольких витков медного изолированного провода диаметром 0,1-0,4 мм. Чем больше будет их количество, тем точнее будет результат расчета пределение витков в обмотках трансформатора
w = n/u
определяет количество витков на вольт вторичной обмотки.
N2 = U2×w = U2×n/u
Зная параметры этой обмотки можно ее изменить так, как нам нужно.
Чтобы было доходчиво, рассмотрим это на примере.
Предположим, что у нас есть трансформатор с выходным напряжением 9 В, а нам нужно 12 В. По выше рассмотренным расчетам мы определили, что число витков на вольт, допустим, равно 10.
Тогда для 12 В их будет 12 × 10 = 120 витков. Но для перемотки обмотки нужно разбирать сердечник трансформатора, сматывать обмотку и наматывать новую, а затем собирать сердечник.
Если нужно домотать витки — узнаем на сколько надо увеличить их количество. Для этого вычисляем разницу между нужным напряжением и имеющим: 12 — 9 = 3 вольта, это будет 3×w = 3×10 = 30 дополнительных витков.
Снимаем аккуратно защитную бумагу сверху обмоток трансформатора и отпаиваем верхний конец обмотки от клеммы (вторичная всегда сверху).
Берем эмалированный провод такого же диаметра, как уже намотанный, и соединяем их между собой.
Для этого зачищаем концы проводов и спаиваем их внахлест. Напуск проводов друг на друга 7-10 мм, не более.
Плотно, виток к витку, наматываем дополнительную обмотку, предварительно заизолировав место пайки полоской стеклоткани; фиксируем ее ниткой и припаиваем к контакту.
Включаем трансформатор и меряем выходное напряжение. Если все нормально, восстанавливаем защитную бумагу сверху обмотки.
Чтобы понизить напряжение, рассчитываем сколько надо отмотать витков с вторичной обмотки трансформатора.
Определение числа витков обмоток трансформатора
Число витков первичной обмотки трансформатора может быть определено из выражений для ЭДС обмоток трансформатора:
[В],
где – падение напряжения в первичной обмотке
предварительно выбирается по кривой на Рис. 1 .7 в зависимости от мощности трансформатора.
Тогда предварительное значение числа витков первичной обмотки однофазного трансформатора будет:
,
где U1иf– первичное напряжение и частота по заданию;
берется из пункта 1.2.2.,
Sc– из пункта 1.2.4.
Напряжение, приходящееся на один виток обмотки при нагрузке
[В/виток].
Число витков вторичной обмотки
.
Соответственно число витков для третьей обмотки
и т.д.,
где U2,U3, … – вторичные напряжения по заданию.
Число витков обмотки низшего напряжения округляется до ближайшего целого числа с соответствующим пересчетом числа вольт на виток, величины индукции в стержне и чисел витков в других обмотках, а именно:
[В/виток];
и т.д.,
[Гс],
где W2– число витков обмотки низшего напряжения, округленное до ближайшего целого числа.
Напряжения на вторичных обмотках при холостом ходе:
[В];
[В] и т.д.
Для трехфазного трансформатора определение числа витков производится на одну фазу:
;
и т.д.
Определение сечения и диаметра проводов обмоток
Предварительные значения поперечных сечений проводов обмоток определяются по формулам
и т.д.,
где I1,I2,I3, … берутся из пункта 1.2.1.,,,, … – из пункта 1.2.3.
Окончательные значения поперечных сечений и диаметров проводов выбираются по ближайшим данным из приложения 1:
мм;
мм и т.д.
По выбранным окончательно сечениям проводов уточняются плотности тока в проводах обмоток:
и т.д.
При сечении проводов q > 10 мм2обмотку трансформатора следует выполнять проводом прямоугольной формы или же при круглом проводе выполнять намотку обмотки в два-три параллельных провода.
Выбор изоляции проводов обмоток
Размеры и марка изоляции проводов обмоток трансформаторов определяются государственными стандартами. Марки проводов, применяемые в маломощных трансформаторах, указаны в приложении 1.
Наиболее дешевой изоляцией провода является эмаль, однако надежность эмалевой изоляции недостаточна, поэтому область ее применения ограничена главным образом проводниками диаметром примерно до 2 мм. Более надежными по изоляции являются провода марки ПЭВ-2. Наилучшими проводами по изоляции считаются провода марок ПЭЛШО и ПЭЛШКО, но они применяются большей частью в ответственных машинах и аппаратах. Наибольшее применение для маломощных трансформаторов имеют провода марок ПЭЛ, ПЭВ-1 и ПЭВ-2 с диаметрами до 1–3 мм.
Определение высоты и ширины окна сердечника трансформатора
Форма окна сердечника трансформатора оказывает значительное влияние на величину намагничивающего тока, расход стали на сердечник и меди на обмотки трансформатора. Излишняя высота окна сердечника Hповышает намагничивающий токIи увеличивает расход стали и вес трансформатора. Заниженная высота окна повышает нагрев обмотки и увеличивает расход меди на них.
Наилучшей формой окна сердечника трансформатора получается при отношении высоты окна Hк его ширинеbв пределах 2,5–3,0 (см. Рис. 1 .8).
Если при расчете сердечника трансформатора принята стандартная форма П-образных или Ш-образных пластин из приложений 2 и 3, то размеры H и b (см. Рис. 1 .8) тоже берутся из этого же приложения.
При произвольном выборе размеров сердечника aс,bсиhяпредварительное значение высоты окна сердечника трансформатора может быть определено по формуле:
[см],
где k – отношение высоты к ширине окна сердечника:
kо – коэффициент заполнения окна сердечника обмоткой; для маломощных силовых трансформаторов величинаkоприближенно может быть принята в пределахkо= 0,20,3;
W1,W2,W3, … берутся из пункта 1.2.5.,
q1,q2,q3, …из пункта 1.2.6.
Ширина окна сердечника предварительно (см. Рис. 1 .8):
[см].
Полученные здесь предварительные значения Hиbокончательно уточняются при укладке обмоток на стержне сердечника трансформатора в пункте 1.2.9.
Как рассчитать трансформатор, количество витков намотки на вольт. Габаритная мощность трансформатора. Диаметр провода обмотки.
В раздел: Советы → Расcчитать силовой трансформатор
Как рассчитать силовой трансформатор и намотать самому.
Можно подобрать готовый трансформатор из числа унифицированных типа ТН, ТА, ТНА, ТПП и других. А если Вам необходимо намотать или перемотать трансформатор под нужное напряжение, что тогда делать?
Тогда необходимо подобрать подходящий по мощности силовой трансформатор от старого телевизора, к примеру, трансформатор ТС-180 и ему подобные.
Надо четко понимать, что чем больше количества витков в первичной обмотке тем больше её сопротивление и поэтому меньше нагрев и второе, чем толще провод, тем больше можно получить силу тока, но это зависит от размеров сердечника — сможете ли разместить обмотку.
Что делаем далее, если неизвестно количество витков на вольт? Для этого необходим ЛАТР, мультиметр (тестер) и прибор измеряющий переменный ток — амперметр. Наматываем по вашему усмотрению обмотку поверх имеющейся, диаметр провода любой, для удобства можем намотать и просто монтажным проводом в изоляции.
Формула для расчета витков трансформатора
50/S
Сопутствующие формулы: P=U2*I2 Sсерд(см2)= √ P(ва) N=50/S I1(a)=P/220 W1=220*N W2=U*N D1=0,02*√i1(ma) D2=0,02*√i2(ma) K=Sокна/(W1*s1+W2*s2)
50/S — это эмпирическая формула, где S — площадь сердечника трансформатора в см2 (ширину х толщину), считается, что она справедлива до мощности порядка 1кВт.
Измерив площадь сердечника, прикидываем сколько надо витков намотать на 10 вольт, если это не очень трудно, не разбирая трансформатора наматываем контрольную обмотку через свободное пространство (щель). Подключаем лабораторный автотрансформатор к первичной обмотке и подаёте на неё напряжение, последовательно включаем контрольный амперметр, постепенно повышаем напряжение ЛАТР-ом, до начала появления тока холостого хода.
Если вы планируете намотать трансформатор с достаточно «жёсткой» характеристикой, к примеру, это может быть усилитель мощности передатчика в режиме SSB, телеграфном, где происходят довольно резкие броски тока нагрузки при высоком напряжении ( 2500 -3000 в), например, тогда ток холостого хода трансформатора устанавливаем порядка 10% от максимального тока, при максимальной нагрузке трансформатора. Замерив полученное напряжение, намотанной вторичной контрольной обмотки, делаем расчет количества витков на вольт.
Пример: входное напряжение 220вольт, измеренное напряжение вторичной обмотки 7,8 вольта, количество витков 14.
Рассчитываем количества витков на вольт
14/7,8=1,8 витка на вольт.
Если нет под рукой амперметра, то вместо него можно использовать вольтметр, замеряя падение напряжение на резисторе, включенного в разрыв подачи напряжения к первичной обмотке, потом рассчитать ток из полученных измерений.
Вариант 2 расчета трансформатора.
Зная необходимое напряжение на вторичной обмотке (U2) и максимальный ток нагрузки (Iн), трансформатор рассчитывают в такой последовательности:
| 1. Определяют значение тока, протекающего через вторичную обмотку трансформатора: I2 = 1,5 Iн, где: I2 — ток через обмотку II трансформатора, А; Iн — максимальный ток нагрузки, А. 2. Определяем мощность, потребляемую выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора: P2 = U2 * I2, где: P2 — максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки, Вт; U2 — напряжение на вторичной обмотке, В; I2 — максимальный ток через вторичную обмотку трансформатора, А. 3. Подсчитываем мощность трансформатора: Pтр = 1,25 P2, где: Pтр — мощность трансформатора, Вт; P2 — максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки трансформатора, Вт. Если трансформатор должен иметь несколько вторичных обмоток, то сначала подсчитывают их суммарную мощность, а затем мощность самого трансформатора. 4. Определяют значение тока, текущего в первичной обмотке: I1 = Pтр / U1, где: I1 — ток через обмотку I, А; Ртр — подсчитанная мощность трансформатора, Вт; U1 — напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение). | 5. Рассчитываем необходимую площадь сечения сердечника магнитопровода: S = 1,3 Pтр, где: S — сечение сердечника магнитопровода, см2; Ртр — мощность трансформатора, Вт. 6. Определяем число витков первичной (сетевой) обмотки: w1 = 50 U1 / S, где: w1 — число витков обмотки; U1 — напряжение на первичной обмотке, В; S — сечение сердечника магнитопровода, см2. 7. Подсчитывают число витков вторичной обмотки: w2 = 55 U2 / S, где: w2 — число витков вторичной обмотки; U2 — напряжение на вторичной обмотке, В; S-сечение сердечника магнитопровода, см2. 8. Высчитываем диаметр проводов обмоток трансформатора: d = 0,02 I, где: d-диаметр провода, мм; I-ток через обмотку, мА. |
Ориентировочный диаметр провода для намотки обмоток трансформатора в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||||||
| Iобм, ma | <25 | 25 — 60 | 60 — 100 | 100 — 160 | 160 — 250 | 250 — 400 | 400 — 700 | 700 — 1000 |
| d, мм | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 |
После выполнения расчетов, приступаем к выбору самого трансформаторного железа, провода для намотки и изготовление каркаса на которой намотаем обмотки. Для прокладки изоляции между слоями обмоток приготовим лакоткань, суровые нитки, лак, фторопластовую ленту. Учитываем тот факт, что Ш — образный сердечник имеют разную площадь окна, поэтому будет не лишним провести расчет проверки: войдут ли они на выбранный сердечник. Перед намоткой производим расчет — поместится ли обмотки на выбранный сердечник.
Для расчета определения возможности размещения нужного количества обмоток:
1. Ширину окна намотки делим на диаметр наматываемого провода, получаем количество витков наматываемый
на один слой — N¹.
2. Рассчитываем сколько необходимо слоев для намотки первичной обмотки, для этого разделим W1 (количество витков первичной обмотки) на N¹.
3. Рассчитаем толщину намотки слоев первичной обмотки. Зная количество слоев для намотки первичной обмотки умножаем на диаметр наматываемого провода, учитываем толщину изоляции между слоями.
4. Подобным образом считаем и для всех вторичных обмоток.
5. После сложения толщин обмоток делаем вывод: сможем ли мы разместить нужное количество витков всех обмоток на каркасе трансформатора.
Еще один способ расчета мощности трансформатора по габаритам.
Ориентировочно посчитать мощность трансформатора можно используя формулу:
P=0.022*S*С*H*Bm*F*J*Кcu*КПД;
P — мощность трансформатора, В*А;
S — сечение сердечника, см²
L, W — размеры окна сердечника, см;
Bm — максимальная магнитная индукция в сердечнике, Тл;
F — частота, Гц;
Кcu — коэффициент заполнения окна сердечника медью;
КПД — коэффициент полезного действия трансформатора;
Имея в виду что для железа максимальная индукция составляет 1 Тл.
Варианты значений для подсчета мощности трансформатора КПД = 0,9, f =50, B = 1 — магнитная индукция [T], j =2.5 — плотность тока в проводе обмоток [A/кв.мм] для непрерывной работы, KПД =0,45 — 0,33.
Если вы располагаете достаточно распространенным железом — трансформатор ОСМ-0,63 У3 и им подобным, можно его перемотать?
Расшифровка обозначений ОСМ: О — однофазный, С — сухой, М — многоцелевого назначения.
По техническим характеристикам он не подходит в для включения однофазную сеть 220 вольт т.к. рассчитан на напряжение первичной обмотки 380 вольт.
Что же в этом случае делать?
Имеется два пути решения.
1. Смотать все обмотки и намотать заново.
2. Смотать только вторичные обмотки и оставить первичную обмотку, но так как она рассчитана на 380В, то с нее необходимо смотать только часть обмотки оставив на напряжение 220в.
При сматывании первичной обмотки получается примерно 440 витков (380В) когда сердечник Ш-образной формы, а когда сердечник трансформатора ОСМ намотан на ШЛ данные другие — количество витков меньше.
Данные первичных обмоток на 220в трансформаторов ОСМ Минского электротехнического завода 1980 год.
- 0,063 — 998 витков, диаметр провода 0,33 мм
- 0,1 — 616 витков, диаметр провода 0,41 мм
- 0,16 — 490 витков, диаметр провода 0,59 мм
- 0,25 — 393 витка, диаметр провода 0,77 мм
- 0,4 — 316 витков, диаметр провода 1,04 мм
- 0,63 — 255 витков, диаметр провода 1,56 мм
- 1,0 — 160 витков, диаметр провода 1,88 мм
ОСМ 1,0 (мощность 1 кВт), вес 14,4кг. Сердечник 50х80мм. Iхх-300ма
Подключение обмоток трансформаторов ТПП
Рассмотрим на примере ТПП-312-127/220-50 броневой конструкции, параллельное включение вторичных обмоток.
В зависимости от напряжения в сети подавать напряжение на первичную обмотку можно на выводы 2-7, соединив между собой выводы 3-9, если повышенное — то на 1-7 (3-9 соединить) и т.д. На схеме подключение показано случае пониженного напряжение в сети.
Часто возникает необходимость применять унифицированные трансформаторы типа ТАН, ТН, ТА, ТПП на нужное напряжение и для получения необходимой нагрузочной способности, а простым языком нам надо подобрать, к примеру, трансформатор со вторичной обмоткой 36 вольт и чтобы он отдавал 4 ампера под нагрузкой, первичная конечно 220 вольт.
Как подобрать трансформатор?
С начало определяем необходимую мощность трансформатора, нам необходим трансформатор мощностью 150 Вт.
Входное напряжение однофазное 220 вольт, выходное напряжение 36 вольт.
После подбора по техническим данным определяем, что в данном случае нам больше всего подходит трансформатор марки ТПП-312-127/220-50 с габаритной мощностью 160 Вт (ближайшее значение в большую сторону ), трансформаторы марки ТН и ТАН в данном случае не подходят.
Вторичные обмотки ТПП-312 имеют по три раздельные обмотки напряжением 10,1в 20,2в и 5,05в, если соединить их последовательно 10,1+20,2+5,05=35,35 вольт, то получаем напряжение на выходе почти 36 вольт. Ток вторичных обмоток по паспорту составляет 2,29А, если соединить две одинаковые обмотки параллельно, то получим нагрузочную способность 4,58А (2,29+2,29).
После выбора нам только остается правильно соединить выходные обмотки параллельно и последовательно.
Последовательно соединяем обмотки для включения в сеть 220 вольт. Последовательно включаем вторичные обмотки, набирая нужное напряжение по 36В на обеих половинках трансформатора и соединяем их параллельно для получения удвоенного значения нагрузочной способности.
Самое важное, правильно соединить обмотки при параллельном и последовательном включении, как первичной так и вторичной обмоток.
Если неправильно включить обмотки трансформатора, то он будет гудеть и перегреваться, что потом приведет его к преждевременному выходу из строя.
По такому же принципу можно подобрать готовый трансформатор на практически любое напряжение и ток, на мощность до 200 Вт, конечно, если напряжение и ток имеют более или менее стандартные величины.
Разные вопросы и советы.
1. Проверяем готовый трансформатор, а у него ток первичной обмотки оказывается завышенным, что делать? Чтобы не перематывать и не тратить лишнее время домотайте поверх еще одну обмотку, включив ее последовательно с первичной.
2. При намотке первичной обмотки когда мы делаем большой запас, чтобы уменьшить ток холостого хода, то учитывайте, что соответственно уменьшается и КПД транса.
3. Для качественной намотки, если применен провод диаметром от 0,6 и выше , то его обязательно надо выпрямить, чтоб он не имел малейшего изгиба и плотно ложился при намотке, зажмите один конец провода в тиски и протяните его с усилием через сухую тряпку, далее наматывайте с нужным усилием, постепенно наматывая слой за слоем. Если приходится делать перерыв, то предусмотрите фиксацию катушки и провода, иначе придется делать все заново. Порой подготовительные работы занимают много времени, но это того стоит для получения качественного результата.
4. Для практического определения количества витков на вольт, для попавшегося железа в сарае, можно намотать на сердечник проводом обмотку. Для удобства лучше наматывать кратное 10, т.е. 10 витков, 20 витков или 30 витков, больше наматывать не имеет большого смысла. Далее от ЛАТРа постепенно подаем напряжение его увеличивая от 0 и пока не начнет гудеть испытываемый сердечник, вот это и является пределом. Далее делим полученное напряжение подаваемое от ЛАТРа на количество намотанных витков и получаем число витков на вольт, но это значение немного увеличиваем. На практике лучше домотать дополнительную обмотку с отводами для подбора напряжения и тока холостого хода.
5. При разборке — сборке броневых сердечников обязательно помечайте половинки, как они прилегают друг к другу и собирайте их в обратном порядке, иначе гудение и дребезжание вам обеспечено. Иногда гудения избежать не удается даже при правильной сборке, поэтому рекомендуется собрать сердечник и скрепить чем либо (или собрать на столе, а сверху через кусок доски приложить тяжелый груз), подать напряжение и попробовать найти удачное положение половинок и только потом окончательно закрепить. Помогает и такой совет, поместить готовый собранный трансформатор в лак и потом хорошо просушить при температуре до полного высыхания (иногда используют эпоксидную смолу, склеивая торцы и просушка до полной полимеризации под тяжестью).
Соединение обмоток отдельных трансформаторов
Иногда необходимо получить напряжение нужной величины или ток большей величины, а в наличии имеются готовые отдельные унифицированные трансформаторы, но на меньшее напряжение чем нужно, встает вопрос: а можно ли отдельные трансформаторы включать вместе, чтобы получить нужный ток или величину напряжения?
Для того чтобы получить от двух трансформаторов постоянное напряжение, к примеру 600 вольт постоянного тока, то необходимо иметь два трансформатора которые бы после выпрямителя выдавали бы 300 вольт и после соединив их последовательно два источника постоянного напряжения получим на выходе 600 вольт.
Лабораторная работа «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ВИТКОВ В КАТУШКЕ». | План-конспект урока по физике (11 класс) на тему:
ОПРЕДЕЛЕНИЕ числа витков в катушке.
- Цель работы: .
- Рассмотреть принцип действия трансформатора, достоинства, практическое применение.
Порядок выполнения работы
- Определить цену деления амперметра и вольтметра.
- С помощью стрелок можно изменять число витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора.
- С помощью левого выключателя подается напряжение на первичную обмотку трансформатора.
- С помощью правого выключателя вторичная обмотка подключается к нагрузке.
- Для изменения нагрузки на вторичную обмотку используется реостат. Переместить ползунок.
- Результаты измерений занести в таблицу 1.
№ | I1 А | U1 В
| I2 А | U2 В | N1 | N2 | Р1 | Р2 | к | η |
1. | 10 | 0,06 | ? | 0,12 | 25 | ? | ||||
2. | 10 | ? | 14 | 0,22 | ? | 50 | ||||
3. | ? | 0,50 | 14 | 0,60 | 200 | ? | ||||
4. | 10 | 20 | 14 | ? | ? | 100 |
1.рассчитайте по формуле количество витков в катушке
2.рассчитайте по формуле коэффициент трансформации
3. Расчитайте мощность
4. Рассчитайте
5. Построить график зависимости P(U). И I(N)
Контрольные вопросы
- Какова роль индуктивности и сопротивления в цепи переменного тока? Как определяется величина индуктивного сопротивления, емкостного сопротивления, полного сопротивления в цепи переменного тока?
По результатам выполненной работы сделайте вывод
www.all-fizika.com/virtual/transf.php копия ещё
трансформаторов | Физика
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Объясните, как работает трансформатор.
- Рассчитайте напряжение, ток и / или количество витков с учетом других величин.
Трансформаторы делают то, что подразумевает их название — они преобразуют напряжения из одного значения в другое (используется термин напряжение, а не ЭДС, потому что трансформаторы имеют внутреннее сопротивление).Например, многие сотовые телефоны, ноутбуки, видеоигры, электроинструменты и небольшие приборы имеют встроенный трансформатор (как на рисунке 1), который преобразует 120 В или 240 В переменного тока в любое напряжение, используемое устройством. Трансформаторы также используются в нескольких точках систем распределения электроэнергии, таких как показано на рисунке 2. Мощность передается на большие расстояния при высоком напряжении, потому что для данного количества мощности требуется меньший ток, а это означает меньшие потери в линии, как это было раньше. обсуждалось ранее.Но высокое напряжение представляет большую опасность, поэтому трансформаторы используются для получения более низкого напряжения в месте нахождения пользователя.
Рис. 1. Подключаемый трансформатор становится все более знакомым с ростом количества электронных устройств, которые работают от напряжения, отличного от обычных 120 В переменного тока. Большинство из них находятся в диапазоне от 3 до 12 В. (кредит: Shop Xtreme)
Рисунок 2. Трансформаторы изменяют напряжение в нескольких точках системы распределения электроэнергии. Электроэнергия обычно вырабатывается при напряжении более 10 кВ и передается на большие расстояния при напряжениях более 200 кВ, иногда даже 700 кВ, для ограничения потерь энергии.Местное распределение электроэнергии по районам или промышленным предприятиям проходит через подстанцию и передается на короткие расстояния с напряжением от 5 до 13 кВ. Оно снижено до 120, 240 или 480 В для безопасности на месте отдельного пользователя.
Тип трансформатора, рассматриваемый в этом тексте (см. Рисунок 3), основан на законе индукции Фарадея и очень похож по конструкции на устройство, которое Фарадей использовал для демонстрации того, что магнитные поля могут вызывать токи. Две катушки называются первичной обмоткой и вторичной обмоткой .При нормальном использовании входное напряжение подается на первичную обмотку, а вторичная обмотка создает преобразованное выходное напряжение. Мало того, что железный сердечник улавливает магнитное поле, создаваемое первичной катушкой, его намагниченность увеличивает напряженность поля. Поскольку входное напряжение переменного тока, изменяющийся во времени магнитный поток направляется во вторичную обмотку, вызывая ее выходное переменное напряжение.
Рис. 3. Типичная конструкция простого трансформатора имеет две катушки, намотанные на ферромагнитный сердечник, ламинированный для минимизации вихревых токов.Магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, в основном ограничивается и увеличивается сердечником, который передает его вторичной обмотке. Любое изменение тока в первичной обмотке вызывает ток во вторичной обмотке.
Для простого трансформатора, показанного на рисунке 3, выходное напряжение В, , , , почти полностью зависит от входного напряжения В, , p и соотношения количества витков в первичной и вторичной катушках. Закон индукции Фарадея для вторичной обмотки дает наведенное выходное напряжение В с равным
.[латекс] {V} _ {\ text {s}} = — {N} _ {\ text {s}} \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t} \\ [/ latex],
, где N s — количество витков во вторичной катушке, а Δ Φ / Δ t — скорость изменения магнитного потока.Обратите внимание, что выходное напряжение равно индуцированной ЭДС ( В, , с = ЭДС с ), при условии, что сопротивление катушки невелико (разумное предположение для трансформаторов). Площадь поперечного сечения катушек одинакова с обеих сторон, как и напряженность магнитного поля, поэтому Δ Φ / Δ t одинаковы с обеих сторон. Входное первичное напряжение В p также связано с изменением магнитного потока на
[латекс] {V} _ {p} = — {N} _ {\ text {p}} \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t} \\ [/ latex].
Причина этого немного более тонкая. Закон Ленца говорит нам, что первичная катушка противодействует изменению магнитного потока, вызванному входным напряжением В p , отсюда знак минус (это пример самоиндукции , тема, которая будет исследована в некоторых подробнее в следующих разделах). Предполагая пренебрежимо малое сопротивление катушки, правило петли Кирхгофа говорит нам, что наведенная ЭДС точно равна входному напряжению. Соотношение этих двух последних уравнений дает полезное соотношение:
[латекс] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {s}}} {{ N} _ {\ text {p}}} \\ [/ latex]
Это известно как уравнение трансформатора , и оно просто утверждает, что отношение вторичного напряжения к первичному в трансформаторе равно отношению количества контуров в их катушках.Выходное напряжение трансформатора может быть меньше, больше или равно входному напряжению, в зависимости от соотношения количества петель в их катушках. Некоторые трансформаторы даже обеспечивают переменный выход, позволяя выполнять подключение в разных точках вторичной обмотки. Повышающий трансформатор — это трансформатор, который увеличивает напряжение, тогда как понижающий трансформатор снижает напряжение. Если предположить, что сопротивление незначительно, выходная электрическая мощность трансформатора равна его входной.На практике это почти верно — КПД трансформатора часто превышает 99%. Уравнивание входной и выходной мощности,
P p = I p V p = I s V s = P s .
Перестановка условий дает
[латекс] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{I} _ {\ text {p}}} {{ I} _ {\ text {s}}} \\ [/ latex].
В сочетании с [латексом] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {s}} } {{N} _ {\ text {p}}} \\ [/ latex], мы находим, что
[латекс] \ frac {{I} _ {\ text {s}}} {{I} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {p}}} {{ N} _ {\ text {s}}} \\ [/ latex]
— это соотношение между выходным и входным токами трансформатора.Таким образом, если напряжение увеличивается, ток уменьшается. И наоборот, если напряжение уменьшается, ток увеличивается.
Пример 1. Расчет характеристик повышающего трансформатора
Портативный рентгеновский аппарат имеет повышающий трансформатор, входное напряжение которого 120 В преобразуется в выходное напряжение 100 кВ, необходимое для рентгеновской трубки. Первичная обмотка имеет 50 петель и потребляет ток 10,00 А. а) Какое количество петель во вторичной обмотке? (b) Найдите текущий выходной сигнал вторичной обмотки.
Стратегия и решение для (а)Решаем [латекс] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {s}}} {{N} _ {\ text {p}}} \\ [/ latex] для [latex] {N} _ {\ text {s}} \\ [/ latex] для N s , номер петель во вторичной обмотке и введите известные значения.{4} \ end {array} \\ [/ latex].
Обсуждение для (а)Для создания такого большого напряжения требуется большое количество контуров во вторичной обмотке (по сравнению с первичной). Это справедливо для трансформаторов с неоновой вывеской и трансформаторов, подающих высокое напряжение внутри телевизоров и электронно-лучевых трубок.
Стратегия и решение для (b)Аналогичным образом мы можем найти выходной ток вторичной обмотки, решив [latex] \ frac {{I} _ {\ text {s}}} {{I} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N } _ {\ text {p}}} {{N} _ {\ text {s}}} \\ [/ latex] для [латекса] {I} _ {\ text {s}} \\ [/ latex] для I с и ввода известных значений.{4}} = 12,0 \ text {mA} \ end {array} \\ [/ latex].
Обсуждение для (б)Как и ожидалось, текущий выход значительно меньше входного. В некоторых зрелищных демонстрациях используются очень большие напряжения для получения длинных дуг, но они относительно безопасны, поскольку выход трансформатора не обеспечивает большой ток. Обратите внимание, что потребляемая мощность здесь составляет P p = I p V p = (10,00 A) (120 В) = 1.20 кВт. Это равно выходной мощности P p = I s V s = (12,0 мА) (100 кВ) = 1,20 кВт, как мы предполагали при выводе используемых уравнений.
Тот факт, что трансформаторы основаны на законе индукции Фарадея, проясняет, почему мы не можем использовать трансформаторы для изменения постоянного напряжения. Если нет изменений в первичном напряжении, значит, во вторичной обмотке нет напряжения. Одна из возможностей — подключить постоянный ток к первичной катушке через переключатель.Когда переключатель размыкается и замыкается, вторичная обмотка вырабатывает напряжение, подобное показанному на рисунке 4. На самом деле это не практичная альтернатива, и переменный ток обычно используется везде, где необходимо увеличивать или уменьшать напряжения.
Рис. 4. Трансформаторы не работают с входом чистого постоянного напряжения, но если он включается и выключается, как показано на верхнем графике, выход будет выглядеть примерно так, как показано на нижнем графике. Это не тот синусоидальный переменный ток, который нужен большинству устройств переменного тока.
Пример 2. Расчет характеристик понижающего трансформатора
Зарядное устройство, предназначенное для последовательного подключения десяти никель-кадмиевых аккумуляторов (суммарная ЭДС 12.5 В постоянного тока) должен иметь выход 15,0 В для зарядки аккумуляторов. В нем используется понижающий трансформатор с первичной обмоткой на 200 контуров и входным напряжением 120 В. (а) Сколько витков должно быть во вторичной катушке? (b) Если ток зарядки составляет 16,0 А, каков ток на входе?
Стратегия и решение для (а)Можно ожидать, что вторичный узел будет иметь небольшое количество петель. Решение [латекс] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {s}}} {{ N} _ {\ text {p}}} \\ [/ latex] для [latex] {N} _ {\ text {s}} \\ [/ latex] для N s и ввод известных значений дает
[латекс] \ begin {array} {lll} {N} _ {\ text {s}} & = & {N} _ {\ text {p}} \ frac {{V} _ {\ text {s} }} {{V} _ {\ text {p}}} \\ & = & \ left (\ text {200} \ right) \ frac {15.0 \ text {V}} {120 \ text {V}} = 25 \ end {array} \\ [/ latex]
Стратегия и решение для (b)Текущий ввод может быть получен путем решения [latex] \ frac {{I} _ {\ text {s}}} {{I} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ текст {p}}} {{N} _ {\ text {s}}} \\ [/ latex] для I p и ввод известных значений. Это дает
[латекс] \ begin {array} {lll} {I} _ {\ text {p}} & = & {I} _ {\ text {s}} \ frac {{N} _ {\ text {s} }} {{N} _ {\ text {p}}} \\ & = & \ left (16.0 \ text {A} \ right) \ frac {25} {200} = 2.00 \ text {A} \ end {array} \\ [/ latex]
ОбсуждениеКоличество петель во вторичной обмотке невелико, как и ожидалось для понижающего трансформатора. Мы также видим, что небольшой входной ток дает больший выходной ток в понижающем трансформаторе. Когда трансформаторы используются для управления большими магнитами, они иногда имеют небольшое количество очень тяжелых петель во вторичной обмотке. Это позволяет вторичной обмотке иметь низкое внутреннее сопротивление и производить большие токи. Заметим еще раз, что это решение основано на предположении, что КПД 100% — или выходная мощность равна входной мощности ( P p = P s ), что является разумным для хороших трансформаторов.В этом случае первичная и вторичная мощность составляют 240 Вт. (Убедитесь в этом сами для проверки согласованности.) Обратите внимание, что никель-кадмиевые батареи необходимо заряжать от источника постоянного тока (как и аккумулятор на 12 В). Таким образом, выход переменного тока вторичной катушки необходимо преобразовать в постоянный ток. Это делается с помощью так называемого выпрямителя, в котором используются устройства, называемые диодами, которые пропускают только односторонний ток.
Трансформаторынаходят множество применений в системах электробезопасности, которые обсуждаются в разделе «Электробезопасность: системы и устройства».
Исследования PhET: ГенераторГенерируйте электричество с помощью стержневого магнита! Откройте для себя физику этих явлений, исследуя магниты и узнавая, как с их помощью загорается лампочка.
Щелкните, чтобы загрузить симуляцию. Запускать на Java.
Сводка раздела
- Трансформаторы используют индукцию для преобразования напряжения из одного значения в другое.
- Для трансформатора напряжения на первичной и вторичной обмотках связаны соотношением
[латекс] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {s}}} {{ N} _ {\ text {p}}} \\ [/ latex],
, где V p и V s — это напряжения на первичной и вторичной обмотках, имеющих N p и N s витков.
- Токи I p и I s в первичной и вторичной обмотках связаны соотношением [латекс] \ frac {{I} _ {\ text {s}}} {{I} _ {\ текст {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {p}}} {{N} _ {\ text {s}}} \\ [/ latex].
- Повышающий трансформатор увеличивает напряжение и снижает ток, тогда как понижающий трансформатор снижает напряжение и увеличивает ток.
Концептуальные вопросы
1. Объясните, что вызывает физические вибрации трансформаторов с частотой, в два раза превышающей используемую мощность переменного тока.
Задачи и упражнения
1. Подключаемый трансформатор, показанный на рисунке 4, подает 9,00 В в систему видеоигр. (a) Сколько витков во вторичной обмотке, если ее входное напряжение составляет 120 В, а первичная обмотка имеет 400 витков? (б) Какой у него входной ток, когда его выход 1,30 А?
2. Американская путешественница в Новой Зеландии несет трансформатор для преобразования стандартных 240 В в Новой Зеландии в 120 В, чтобы она могла использовать в поездке небольшие электроприборы.а) Каково соотношение витков первичной и вторичной обмоток ее трансформатора? (б) Каково отношение входного тока к выходному? (c) Как новозеландец, путешествующий по Соединенным Штатам, мог использовать этот же трансформатор для питания своих устройств на 240 В от 120 В?
3. В кассетном магнитофоне используется подключаемый трансформатор для преобразования 120 В в 12,0 В с максимальным выходным током 200 мА. (а) Каков текущий ввод? б) Какая потребляемая мощность? (c) Является ли такое количество мощности приемлемым для небольшого прибора?
4.(а) Каково выходное напряжение трансформатора, используемого для аккумуляторных батарей фонаря, если его первичная обмотка имеет 500 витков, вторичная — 4 витка, а входное напряжение составляет 120 В? (b) Какой входной ток требуется для получения выходного сигнала 4,00 А? (c) Какая потребляемая мощность?
5. (a) Подключаемый трансформатор для портативного компьютера выдает 7,50 В и может обеспечивать максимальный ток 2,00 А. Каков максимальный входной ток, если входное напряжение составляет 240 В? Предположим 100% эффективность. (b) Если фактический КПД меньше 100%, потребуется ли входной ток больше или меньше? Объяснять.
6. Многоцелевой трансформатор имеет вторичную катушку с несколькими точками, в которых может быть снято напряжение, давая на выходе 5,60, 12,0 и 480 В. (a) Входное напряжение составляет 240 В на первичную катушку с 280 витками. Какое количество витков в частях вторичной обмотки используется для создания выходного напряжения? (b) Если максимальный входной ток составляет 5,00 А, каковы максимальные выходные токи (каждый из которых используется отдельно)?
7. Крупная электростанция вырабатывает электроэнергию напряжением 12,0 кВ.Его старый трансформатор когда-то преобразовывал напряжение до 335 кВ. Вторичная обмотка этого трансформатора заменяется, так что его выходная мощность может составлять 750 кВ для более эффективной передачи по пересеченной местности на модернизированных линиях электропередачи. (а) Каково соотношение оборотов в новой вторичной системе по сравнению со старой? (b) Каково отношение нового текущего выхода к старому (при 335 кВ) при той же мощности? (c) Если модернизированные линии передачи имеют одинаковое сопротивление, каково отношение потерь мощности в новых линиях к старым?
8.Если выходная мощность в предыдущей задаче составляет 1000 МВт, а сопротивление линии составляет 2,00 Ом, каковы были потери в старой и новой линии?
9. Неоправданные результаты Электроэнергия на 335 кВ переменного тока из линии электропередачи подается в первичную обмотку трансформатора. Отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки составляет N s / N p = 1000. (a) Какое напряжение индуцируется во вторичной обмотке? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какое предположение или предпосылка ответственны?
10. Создайте свою проблему Рассмотрим двойной трансформатор, который будет использоваться для создания очень больших напряжений. Устройство состоит из двух этапов. Первый — это трансформатор, который выдает намного большее выходное напряжение, чем его входное. Выход первого трансформатора используется как вход для второго трансформатора, который дополнительно увеличивает напряжение. Постройте задачу, в которой вы рассчитываете выходное напряжение последней ступени на основе входного напряжения первой ступени и количества витков или петель в обеих частях обоих трансформаторов (всего четыре катушки).Также рассчитайте максимальный выходной ток последней ступени на основе входного тока. Обсудите возможность потерь мощности в устройствах и их влияние на выходной ток и мощность.
Глоссарий
- трансформатор:
- Устройство, преобразующее напряжение из одного значения в другое с помощью индукции
- уравнение трансформатора:
- уравнение, показывающее, что отношение вторичного напряжения к первичному в трансформаторе равно отношению количества витков в их катушках; [латекс] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {s}}} {{N} _ {\ text {p}}} \\ [/ latex]
- повышающий трансформатор:
- трансформатор, повышающий напряжение
- понижающий трансформатор:
- трансформатор, понижающий напряжение
Избранные решения проблем и упражнения
1.(а) 30.0 (б) 9.75 × 10 −2 A
3. (а) 20,0 мА (б) 2,40 Вт (в) Да, такая мощность вполне разумна для небольшого прибора.
5. (a) 0,063 A (b) Требуется больший входной ток.
7. (а) 2,2 (б) 0,45 (в) 0,20, или 20,0%
9. (a) 335 МВ (b) слишком высокое, намного выше напряжения пробоя воздуха на разумных расстояниях (c) входное напряжение слишком высокое
Счетчик числа витков первичной обмотки
Число витков в формуле первичной обмотки
number_of_turns1 = ЭДС, индуцированная в первичной обмотке / (4.44 * Частота * Площадь * Максимальная плотность потока)
N1 = E1 / (4,44 * f * A * B)
Что такое наведенная ЭДС?
Переменный поток связан с вторичной обмоткой, и из-за явления взаимной индукции во вторичной обмотке индуцируется ЭДС. Величину этой наведенной ЭДС можно определить с помощью следующего уравнения ЭДС трансформатора.
Как рассчитать количество витков первичной обмотки?
В калькуляторе числа витков первичной обмотки используется number_of_turns1 = ЭДС, индуцированная в первичной обмотке / (4,44 * Частота * Площадь * Максимальная плотность потока) для расчета количества витков в первичной обмотке, число витков в формуле первичной обмотки определяется как общее количество витков в первичной обмотке.Величину этой наведенной ЭДС можно определить с помощью следующего уравнения ЭДС трансформатора. Число витков в первичной обмотке обозначается символом N1 .
Как рассчитать количество витков первичной обмотки с помощью этого онлайн-калькулятора? Чтобы использовать этот онлайн-калькулятор для количества витков в первичной обмотке, введите ЭДС, индуцированную в первичной обмотке (E1) , частоту (f) , площадь (A) и максимальную плотность магнитного потока (B) и нажмите кнопку «Рассчитать».Вот как можно объяснить количество витков в первичной обмотке с заданными входными значениями -> 0,000125 = 10 / (4,44 * 90 * 50 * 4) .
Коэффициент трансформации трансформатора (TTR) объяснение
Когда на первичную обмотку трансформатора подается переменный ток (AC), переменные магнитные силовые линии, называемые «потоком», циркулируют по сердечнику, создавая магнитное поле. Фотография: « Quora
».Трансформаторы эффективно передают электрическую энергию от одной цепи к другой за счет магнитной индукции.Каждая фаза трансформатора состоит из двух отдельных обмоток катушки, намотанных на общий сердечник.
Первичная обмотка трансформатора получает электрическую энергию от источника питания. Когда на первичную обмотку подается переменный ток (AC), переменные магнитные силовые линии, называемые «потоком», циркулируют по сердечнику, создавая магнитное поле.
Если вторая обмотка намотана вокруг того же сердечника, магнитное поле индуцирует напряжение. Эта обмотка называется вторичной обмоткой.Величина напряжения, индуцируемого в каждом витке вторичной обмотки, будет такой же, как напряжение на каждом витке первичной обмотки; это называется коэффициентом трансформации трансформатора.
Если у вторичной обмотки меньше витков, чем у первичной, во вторичной будет индуцировано более низкое напряжение. Этот тип трансформатора называется понижающим трансформатором.
Вторичная обмотка с вдвое большим количеством витков, чем первичная, будет разрезана в два раза больше магнитным потоком, и во вторичной обмотке будет индуцировано удвоенное первичное напряжение.Этот трансформатор известен как повышающий трансформатор.
Примечание: первичный элемент всегда подключен к источнику питания , а вторичный всегда подключен к нагрузке . Обмотка высокого или низкого напряжения может быть первичной или вторичной.
Как рассчитывается TTR
Общее индуцированное напряжение в каждой обмотке пропорционально количеству витков в этой обмотке, а ток обратно пропорционален как напряжению, так и количеству витков.
E1 / E2 = N1 / N2 = I2 / I1
E1 — это первичное напряжение, I1 — первичный ток, E2 — вторичное напряжение и I2 — вторичный ток, N1 — первичные витки, а N2 — вторичные витки. Если напряжение повышается, ток необходимо понижать, и наоборот. Число витков остается постоянным, если нет переключателя ответвлений.
Пример 1
Если первичное напряжение трансформатора составляет 110 вольт (В), первичная обмотка имеет 100 витков, а вторичная обмотка — 400 витков, каким будет вторичное напряжение?
E1 / E2 = N1 / N2
110 / E2 = 100/400
100 E2 = 44,000
E2 = 440 Вольт
Пример 2
Если первичный ток составляет 20 ампер, каким будет вторичный ток?
E2 x I2 = El x I1
440 x I2 = 110 x 20 = 2200
I2 = 5 ампер
Поскольку отношение витков первичной и вторичной цепей составляет 1: 4, должно быть соотношение 1: 4 между первичным и вторичным напряжением и соотношение 4: 1 между первичным и вторичным током.
При повышении напряжения ток понижается, при этом вольт, умноженный на ампер, остается постоянным. Это называется «вольт-ампер».
Рассчитайте отношение напряжения каждой трехфазной обмотки к линейному и нейтральному напряжению звездообразной обмотки. Разделите линейное напряжение обмотки на 1,732, чтобы получить правильное линейное напряжение.
Пример: 13200-480Y / 277 будет 13200/277 = 47,653
Проверьте положение устройства РПН, чтобы убедиться, что оно установлено в соответствии с напряжением, указанным на паспортной табличке.В противном случае информацию об испытании передаточного числа невозможно будет сравнить с паспортной табличкой.
Как измеряется TTR
Тест на соотношение витков позволяет обнаруживать закороченные витки в обмотке, которые указывают на нарушение изоляции, определяя, существует ли правильное соотношение витков. Короткое замыкание витков может быть результатом короткого замыкания или нарушения диэлектрической проницаемости.
Измерения проводятся путем подачи известного низкого напряжения на одну обмотку и измерения наведенного напряжения на соответствующей обмотке.Низкое напряжение обычно подается на высоковольтную обмотку, так что индуцированное напряжение ниже, что снижает опасность при выполнении теста.
Посмотрите на векторную диаграмму паспортной таблички, чтобы узнать, какая обмотка на первичной обмотке соответствует обмотке на вторичной обмотке. Фотография: « Quora
».Коэффициент напряжения, полученный при испытании, сравнивается с коэффициентом напряжения, указанным на паспортной табличке. Посмотрите на векторную диаграмму паспортной таблички, чтобы узнать, какая обмотка на первичной обмотке соответствует обмотке на вторичной обмотке.
Коэффициент, полученный в ходе полевых испытаний, должен находиться в пределах 0,5% или в зависимости от того, что указывает производитель.
Новые трансформаторы хорошего качества обычно соответствуют заводской табличке с точностью до 0,1%. Для трансформаторов с трехфазным соединением треугольником или звездой / треугольником следует провести испытание на эквивалентность трех фаз. Испытание проводится и рассчитывается для соответствующих одиночных обмоток.
Список литературы
Комментарии
5 комментариев
Все комментарии (5) Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий.Operation (Как, черт возьми, они работают?) — Руководство электрика по однофазным трансформаторам
Пора для истины
Входной стороной всегда является первичная обмотка. Это сторона, которая всегда подключена к источнику напряжения.
Выходной стороной всегда является вторичная обмотка. Это та сторона, которая всегда подключается к грузу.
Когда первичная обмотка запитана от источника переменного тока без нагрузки на вторичной обмотке, она действует как индуктор.
Самоиндукция создает CEMF для ограничения тока до 2% –5% от первичного тока полной нагрузки. Этот небольшой ток называется возбуждающим током (также известным как ток намагничивания).
Напряжение вторичной обмотки зависит от напряжения первичной обмотки и витков, а также от витков вторичной обмотки. Соотношение между первичным и вторичным напряжением такое же, как соотношение между первичным и вторичным витками.
Что означает:
Первичное напряжение на виток = вторичное напряжение на виток
Сколько вольт на виток трансформатора с номинальным напряжением
600В – 20В, если высоковольтная обмотка содержит 240 витков?
=
= 2.5 вольт на виток
Сколько витков будет в низковольтной обмотке трансформатора, рассматриваемого в вопросе 1?
N S = 48 витков
Когда дело доходит до использования вольт / виток, хорошо помнить, что вольт / включение первичной обмотки равно вольт / повороту вторичной обмотки, но иногда использование этого параметра в расчетах может сбивать с толку. Более простой способ — использовать метод коэффициента трансформации.
Если вы возьмете большее количество витков и разделите его на меньшее количество витков, вы получите коэффициент. Например:
Трансформатор со 100 витками первичной обмотки и 50 витками вторичной обмотки будет иметь коэффициент трансформации 2: 1. Следовательно, если на первичной обмотке будет 120 вольт, то на вторичной будет подаваться 60 вольт.
Видео оповещение!В этом видео рассказывается, как использовать коэффициент трансформации для расчета напряжения на первичной или вторичной обмотке.
Текущий
Самый простой способ рассчитать ток — это также использовать коэффициент поворотов.
Единственное отличие состоит в том, что более высокие витки означают меньший ток, поэтому вы будете использовать обратное соотношение витков.
Трансформатор имеет 600 витков на первичной обмотке и 120 витков на вторичной. На первичную обмотку подается 300 вольт, а на вторичной обмотке циркулирует ток в 40 ампер. Вычислить:
- Передаточное число
- Вторичное напряжение
- Первичный ток
600/120 = передаточное число витков 5: 1
300 В / 5 (соотношение) = 60 В на вторичной обмотке
4 ампера / 5 (коэффициент) = 8 ампер на первичной
Видео оповещение!В этом видео рассказывается, как использовать коэффициент поворотов для расчета тока.Он также показывает другой метод, который многим кажется более легким. В трансформаторе потребляемая мощность всегда равна выходной мощности.
Расчетное и фактическое значение Обмотки трансформатора
рассчитаны на то, чтобы выдерживать определенное напряжение и определенный ток.
Отсюда и его рейтинг VA.
Трансформатор рассчитан на 1000 ВА, 100 В / 10 В и подключен для понижающего режима. Следовательно:
Номинальное значение Ip = 10 A
Номинальное значение Is = 100 A
Номинальное В P = 100 В
Номинальное В S = 10 В
Это то, на что рассчитан трансформатор — это его максимум.Все, что будет сверх этого, приведет к сгоранию обмоток.
Если мы добавим резисторную нагрузку 5 Ом ко вторичной обмотке, мы сможем вычислить Ip и Is.
Фактическое значение Ip = 0,2 A
Фактическое значение Is = 2 A
Этот трансформатор выдает 20 ВА, а не 1000 ВА.
То же самое и с напряжением.
Если мы подадим 50 В на первичную обмотку, мы получим вторичное напряжение 5 В.
Помните, что номинальные значения — это максимальных значений, которые могут видеть обмотки.Нам даны VA и V, и мы используем эти значения для определения максимального тока.
Пока эти значения не превышаются, мы можем использовать трансформатор для наших целей.
Атрибуции
Видео «Как использовать коэффициент трансформации для расчета напряжения» от The Electric Academy находится под лицензией Creative Commons Attribution License.
Как рассчитать ток обмотки трансформатора с использованием видео о соотношении витков от The Electric Academy, находится под лицензией Creative Commons Attribution License.
Калькулятор коэффициента трансформации трансформатора
Основная функция силового трансформатора — повышать или понижать напряжение в соответствии с требованиями. Величина трансформации напряжения в трансформаторе зависит от его коэффициента трансформации. Выходное напряжение любого трансформатора теоретически можно рассчитать, исходя из его коэффициента трансформации. Используйте следующий калькулятор коэффициента трансформации трансформатора для расчета коэффициента трансформации.
Онлайн-калькулятор коэффициента поворота
Рассчитать с использованием SelectVoltageTurnsCurrentЧто такое передаточное число?
Каждая катушка трансформатора содержит определенное количество витков проводника. Коэффициент витков определяется как отношение числа витков проводника в первичной обмотке к числу витков проводника во вторичной обмотке. Пусть N p будет числом витков проводника в первичной катушке, а N s будет числом витков проводника во вторичной катушке, тогда соотношение витков трансформатора может быть задано следующим уравнением:
Коэффициент трансформации в идеальном трансформатореПредполагается, что идеальный трансформатор имеет нулевое сопротивление обмотки, нулевой поток утечки и нулевые потери.В качестве идеального трансформатора рассмотрите идеальный трансформатор с числом витков Np в первичной обмотке и числом Ns во вторичной обмотке. Пусть Vp будет напряжением, приложенным к первичной обмотке с частотой «f», Vp будет напряжением, измеренным на вторичной обмотке. Пусть φ — поток, соединяющий обе катушки.
Напряжение, индуцируемое за один оборот первичный —
V p / N p = k. φ м .f
Где k — постоянная величина, а φ м — максимальный поток. Из приведенного выше уравнения
φ м = V p / N p . к.ф
Поскольку тот же поток связывает первичный и вторичный,
В с / N с = k. φ м .f и φ м = V s / N с . k.f
Следовательно, V p / N p . k.f = V с / N с . k.f
Следовательно, V p / N p = V s / N s и V / p с = N p / N s
Связь между коэффициентом оборотов и токомДля идеального трансформатора входная мощность всегда равна выходному напряжению.
Следовательно, V p . Я стр . cosϕ = V с . Я с . cosϕ
Следовательно, V p / V s = I s / I p
Где I p и I s первичный и вторичный ток соответственно.
Следовательно, для идеального трансформатора выходной ток изменяется обратно пропорционально напряжению.В повышающем трансформаторе первичное напряжение может быть увеличено в зависимости от отношения витков, но ток нагрузки такой же нагрузки при повышенном напряжении будет уменьшаться обратно пропорционально соотношению витков.
Коэффициент трансформации— доступные типы испытаний
1, Введение в коэффициент поворота
Трансформаторыиспользуются в широком спектре электрических или электронных приложений, обеспечивая функции, которые варьируются от изоляции и повышения или понижения напряжения и тока до подавления шума, измерения сигналов, регулирования и множества функций, характерных для конкретных приложений.
Чтобы проверить соответствие трансформатора своей проектной спецификации, необходимо проверить ряд функций, и одним из наиболее часто используемых тестов является коэффициент трансформации.
В этой технической записке будет кратко рассмотрена основная теория коэффициента трансформации, а затем представлены некоторые дополнительные вопросы, которые следует учитывать при проверке этой критической характеристики трансформатора.
2, Основная теория
Коэффициент трансформации трансформатора определяется как количество витков на его вторичной обмотке, деленное на количество витков на его первичной обмотке.
Соотношение напряжений идеального трансформатора напрямую связано с соотношением витков:
Коэффициент тока идеального трансформатора обратно пропорционален коэффициенту оборотов:
Где Vs = вторичное напряжение, Is = вторичный ток, Vp = первичное напряжение, Ip = первичный ток, Ns = количество витков во вторичной обмотке и Np = количество витков в первичной обмотке.
Соотношение витков трансформатора, таким образом, определяет трансформатор как повышающий или понижающий.
Повышающий трансформатор — это трансформатор, вторичное напряжение которого выше первичного, а повышающий трансформатор понижает ток.
Понижающий трансформатор — это трансформатор, вторичное напряжение которого ниже, чем его первичное напряжение, а трансформатор, понижающий напряжение, будет повышать ток.
Определения коэффициента трансформации напряжения и тока
3, Факторы, влияющие на измерения передаточного числа
В случае теоретического «идеального» трансформатора соотношение физических витков на любой обмотке можно было бы установить, просто измерив действующее значение выходного напряжения на одной обмотке и приложив известное среднеквадратичное значение входного напряжения соответствующей частоты к другой обмотке.
В этих условиях отношение входного напряжения к выходному будет равно физическому отношению витков этих обмоток.
К сожалению, «настоящие» трансформаторы обладают рядом электрических свойств, которые приводят к соотношению напряжения или тока, которое может не равняться физическому коэффициенту витков.
Следующая схематическая диаграмма иллюстрирует электрические свойства реального трансформатора с идеальным компонентом трансформатора, показанным в центре, плюс электрические компоненты, которые представляют различные дополнительные свойства трансформатора.
- L1, L2 и L3 представляют индуктивность рассеяния первичной и вторичной обмоток, вызванную неполной магнитной связью между обмотками.
- R1, R2 и R3 представляют сопротивление (или потери в меди) первичной и вторичной обмоток.
- C1, C2 и C3 представляют собой межобмоточную емкость.
- Lp представляет собой потери в сердечнике индуктивности намагничивания.
- Rp представляет собой потери в сердечнике, на которые вносят вклад три области: потери на вихревые токи (увеличиваются с частотой), потери на гистерезис (увеличиваются с увеличением плотности потока) и остаточные потери (частично из-за резонанса).
4, Типы испытаний на коэффициент трансформации
При рассмотрении ряда элементов, показанных на схеме трансформатора, а также с учетом различных требований, предъявляемых к различным применениям трансформатора, можно увидеть, что ни один метод измерения не может полностью удовлетворить все вопросы о соотношении витков.
По этой причине тестеры трансформаторов Voltech серии AT предлагают пять различных методов измерения коэффициента трансформации, которые можно выбрать индивидуально в соответствии с конкретными потребностями.
TR (передаточное число)
В ходе этого теста на любую выбранную обмотку подается питание с заданным напряжением и измеряется наведенное напряжение на любой другой обмотке.
Затем результаты представлены в виде соотношения (например, 2: 1, 5: 1 и т. Д.) Тестеры Voltech AT делают это путем деления одного напряжения на другое при компенсации сопротивления обмотки.
Фаза также измеряется: «синфазно» (положительная полярность) и «противофазна» (отрицательная полярность).
TRL (коэффициент трансформации в зависимости от индуктивности)
В ходе этого теста отдельно возбуждается питание двух выбранных обмоток и измеряется значение индуктивности каждой обмотки.
Затем результаты представлены в виде отношения витков (например,г. 2: 1, 5: 1 и т. Д.) Вычисляется из квадратного корня из значений индуктивности.
Также измеряется фаза: «синфазная» (положительная полярность) и «противофаза» (отрицательная полярность).
LVOC (низковольтная разомкнутая цепь)
В ходе этого теста на первичную обмотку подается напряжение, считывается напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, и результаты представляются как вторичное напряжение (например, 2,545 В).
Также измеряется фаза: «синфазная» (положительная полярность) и «противофаза» (отрицательная полярность).
VOC (разомкнутая цепь напряжения — только AT5600 + AT3600)
В этом тесте используется тот же принцип, что и LVOC, но с использованием генератора большой мощности, способного запитать обмотку напряжением до 270 В.
Испытание подходит для испытания силовых трансформаторов низкой частоты.
Также измеряется фаза: «синфазная» (положительная полярность) и «противофаза» (отрицательная полярность).
VOCX (разомкнутая цепь напряжения с внешним источником — только AT5600 + AT3600)
Этот тест, который используется вместе с приспособлением Voltech AC Interface Fixture.
Управляет внешним источником переменного тока или повышающим трансформатором для тестирования трансформаторов большей мощности и напряжения до 600 В и 10 А.
Фаза также измеряется: «синфазно» (положительная полярность) и «противофазна» (отрицательная полярность).
5, Выбор правильного коэффициента трансформации
Чтобы определить, какой тип проверки коэффициента трансформации наиболее подходит для конкретного трансформатора, следует рассмотреть ряд вопросов.
В таблице ниже показан каждый тест с описанием, соответствующими спецификациями и кратким описанием преимуществ, предоставляемых этим тестом.
Тест | Описание / Спецификация | Использование или выгода |
|---|---|---|
| TR | Отношение входного напряжения к выходному Диапазон измерений: от 1:30 до 30: 1 Диапазон напряжения: 1 мВ — 5 В Диапазон частот: 20 Гц — 3 МГц Точность: 0,1% | Показывает истинное электрическое соотношение, ожидаемое при работе при подаче питания на первичную обмотку. Соотношение, измеренное с помощью этого теста, поэтому включает потери, обычно обнаруживаемые в трансформаторе, что приведет к коэффициенту, большему, чем коэффициент физических витков, но отражает реальное соотношение напряжений, ожидаемое проектировщиком. |
| TRL | Соотношение витков, рассчитанное по индуктивности Диапазон измерений: от 1:30 до 30: 1 Диапазон напряжения: 1 мВ — 5 В Диапазон частот: 20 Гц — 3 МГц Точность: 0,1% | Снижает влияние потерь в трансформаторе на измеренное отношение витков, обеспечивая более точное приближение к физическому коэффициенту витков. Это особенно полезно в тех случаях, когда интерес представляют фактические витки, но трансформатор имеет большую долю индуктивности рассеяния, которая может существенно влиять на соотношение напряжений. |
| LVOC | Выходное напряжение, измеренное при низковольтном входе Диапазон измерений: от 100 мкВ до 650 В (от 100 мкВ до 5 В ATi) Диапазон напряжения: 1 мВ — 5 В Диапазон частот: 20 Гц — 3 МГц Точность: 0,1% | Аналогично TR, но представляет фактическое выходное напряжение, а не соотношение напряжений. Это упрощает ввод предельных значений испытаний, если технические характеристики трансформатора были получены на основе измерений вольтметра. |
| ЛОС | Выходное напряжение, измеренное с помощью внешнего высоковольтного входа Диапазон измерений: от 100 мкВ до 650 В Диапазон напряжения: 5–600 В Диапазон частот: 20 Гц — 1 МГц Точность: 0,1% | Обеспечивает возможность тестирования силовых трансформаторов, мощность которых превышает допустимую для испытаний на летучие органические соединения. Управляя внешним источником питания с помощью устройства Voltech AC Interface Fixture, тест VOCX обеспечивает полностью автоматическое тестирование мощных трансформаторов при их заданном рабочем напряжении. |
| VOCX | Выходное напряжение, измеренное с помощью внешнего высоковольтного входа Диапазон измерений: от 100 мкВ до 650 В | Обеспечивает возможность тестирования силовых трансформаторов, мощность которых превышает допустимую для испытаний на летучие органические соединения. Управляя внешним источником питания с помощью устройства Voltech AC Interface Fixture, тест VOCX обеспечивает полностью автоматическое тестирование мощных трансформаторов при их заданном рабочем напряжении. |
6, Заключение по испытаниям на коэффициент поворота
Хотя коэффициент трансформации может быть хорошо известной и очень фундаментальной функцией трансформатора, можно видеть, что эффективное тестирование этой функции требует рассмотрения многих вопросов.
Предоставляя гибкий диапазон вариантов проверки коэффициента трансформации, тестеры серии Voltech AT предоставляют разработчикам и производителям возможность выбрать наиболее подходящие тесты для любой конструкции трансформатора и, таким образом, оптимизировать качество и эффективность процесса тестирования.
Если у вас возникнут вопросы по любым другим функциям тестирования, доступным для тестеров трансформаторов серии AT Voltech, не стесняйтесь обращаться к нам.
В этом примере для простоты каждое значение следует читать как среднеквадратичное значение, даже если это пиковое значение. Обычно применяется правило [1.41] [0.707] !!! Во-первых, хочу отметить, что очень часто я нахожу трансформатор вообще без указания его параметров.Вот шаги, которые я использую для определения параметров трансформатора. 1. Непосредственно подавать 220 В на неизвестный трансформатор нецелесообразно, потому что вы можете не знать, какая первичная, а какая вторичная. Более того, это может быть аудиопреобразователь, который может его сжечь. Итак, сначала вы берете известный трансформатор и понижаете напряжение сети до более контролируемого уровня. Скажем, 16Vrms. 2. Вы измеряете активное сопротивление постоянному току катушек неизвестного трансформатора с помощью омметра. То, что имеет более высокое сопротивление, является первичным (это не всегда применимо, но в случае понижающих трансформаторов) 3.Вы подключаете первичную обмотку неизвестного трансформатора к стороне 16 В среднеквадратического значения известного трансформатора и измеряете напряжение на вторичной обмотке неизвестного трансформатора. В нашем случае это 297мВ. ⚠ Будьте осторожны, потому что, если вы поменяете местами первичную обмотку с вторичной, вы можете в конечном итоге повысить напряжение до уровня даже выше сетевого, что смертельно опасно. Примите меры предосторожности на этом этапе. 4. Теперь, когда мы знаем напряжения на обеих сторонах неизвестного трансформатора, мы можем рассчитать коэффициент его намотки.  |