Как узнать мощность трансформатора. Определение мощности трансформатора. Способы определения мощности трансформатора

Меня неоднократно спрашивали о том, как определить мощность 50Гц трансформатора не имеющего маркировки, попробую рассказать и показать на паре примеров.

Вообще способов определения мощности 50Гц трансформатора есть довольно много, я перечислю лишь некоторые из них.

1. Маркировка.
Иногда на трансформаторе можно найти явное указание мощности, но при этом данное указание может быть незаметно с первого взгляда.
Вариант конечно ну очень банальный, но следует сначала поискать.

2. Габаритная мощность сердечника.
Есть таблицы, по которым можно найти габаритную мощность определенных сердечников, но так как сердечники выпускались весьма разнообразных конфигураций размеров, а кроме того отличались по качеству изготовления, то таблица не всегда может быть корректна.
Да и найти их не всегда можно быстро. Впрочем косвенно можно использовать таблицы из описаний унифицированных трансформаторов.

3. Унифицированные трансформаторы.
Еще при союзе, да и впрочем после него, было произведено огромное количество унифицированных трансформаторов, их вы можете распознать по маркировке начинающейся на ТПП, ТН, ТА.
Если ТА распространены меньше, то ТПП и ТН встречаются весьма часто.

Например берем трансформатор ТПП270.

Находим описание маркировки данной серии и в описании находим наш трансформатор, там будет и напряжения, и токи и мощность.
В раздел документация я выложил это описание в виде PDF файла. Кстати там же можно посмотреть размеры сердечников трансформаторов и определить мощность по его габаритам, сравнив со своим. Если ваш трансформатор имеет немного больший размер, то вполне можно пересчитать, так как мощность трансформатора прямо пропорциональна его размеру.

На трансформаторе ТН61 маркировка почти не видна, но она есть 🙂

Для него есть отдельное описание, я его также выложил у себя в блоге.

Иногда трансформатор имеет маркировку, но найти по ней что либо вразумительное невозможно, увы, таблицы для таких трансформаторов большая редкость.

4. Расчет мощности по диаметру провода.
Если никаких данных нет, то можно определить мощность исходя из диаметра проводов обмоток.
Можно измерить первичную обмотку, но иногда она бывает недоступна.

В таком случае измеряем диаметр провода вторичной обмотки.

В примере диаметр составляет 1.5мм.
Дальше все просто, сначала узнаем сечение провода.
1.5 делим на 2, получаем 0.75, это радиус.
0.75 умножаем на 0.75, а получившийся результат умножаем на 3.14 (число пи), получаем сечение провода = 1.76мм.кв

Значение плотности тока принято принимать равным 2.5 Ампера на 1мм.кв. В нашем случае 1.76 умножаем на 2.5 и получаем 4.4 Ампера.
Так как трансформатор рассчитан на выходное напряжение 12 Вольт, это мы знаем, а если не знаем, то можем измерить тестером, то 4.4 умножаем на 12, получаем 52.8 Ватта.
На бумажке указана мощность 60 Ватт, но сейчас часто мотают трансформаторы с заниженным сечением обмоток, потому по ольшому счету все сходится.

Иногда на трансформаторе бывает написано не только количество витков обмоток, а и диаметр провода. но к этому стоит относиться скептически, так как наклейки могут ошибаться.

В этом примере я сначала нашел доступный для измерения участок провода, немного поднял его так, чтобы можно было подлезть штангенциркулем.

А когда измерил, то выяснил что диаметр провода не 0.355, а 0.25мм.
Попробуем применить вариант расчета, который я приводил выше.
0.25/2=0.125
0.125х0.125х3.14=0.05мм.кв
0.05=2.5=0.122 Ампера
0.122х220 (напряжение обмотки) = 26.84 Ватта.

Кроме того вышеописанный способ отлично подходит в случаях, когда вторичных обмоток несколько и измерять каждую просто неудобно.

5. Метод обратного расчета.
В некоторых ситуациях можно использовать программу для расчета трансформаторов. В этих программах есть довольно большая база сердечников, а кроме того они могут считать произвольные конфигурации размеров исходя из того, что мы можем измерить.
Я использую программу Trans50Hz.

Сначала выбираем тип сердечника. в основном это варианты кольцевой, Ш-образный ленточный и Ш-образный из пластин.

Слева направо — Кольцевой, ШЛ, Ш.
В моем примере я буду измерять вариант ШЛ, но таким же способом можно выяснить мощность и других типов трансформаторов.

Шаг 1, измеряем ширину боковой части магнитопровода.

Заносим измеренное значение в программу.

Шаг 2, ширина магнитопровода.

Также заносим в программу.

Шаг 3, ширина окна.
Здесь есть два варианта. Если есть доступ к окну, то просто измеряем его.

Если доступа нет, то измеряем общий размер, затем вычитаем четырехкратное значение, полученное в шаге 1, а остаток делим на 2.
Пример — общая ширина 80мм, в шаге 1 было 10мм, значит из 80 вычитаем 40. Осталось еще 40, делим на 2 и получаем 20, это и есть ширина окна.

Вводим значение.

Шаг 4, длина окна.
По сути это длина каркаса под провод, часто его можно измерить без проблем.

Также вводим это значение.

После этого нажимаем на кнопку — Расчет.

И получаем сообщение об ошибке.

Дело в том, что в программе изначально были заданы значения для расчета мощного трансформатора.
Находим выделенный пункт и меняем его значение на такое, чтобы мощность (напряжение умноженное на ток) не превысило нашу ориентировочную габаритную мощность.
Можно туда вбить хоть 1 Вольт и 1 Ампер, это неважно, я выставил 5 Вольт.

Заново нажимаем на кнопку Расчет и получаем искомое, в данном случае программа посчитала, что мощность нашего магнитопровода составляет 27.88 Ватта..
Полученные данные примерно сходятся с расчетом по диаметру провода, тогда я получил 26.84 Ватта, значит метод вполне работает.

5. Измерение максимальной температуры.
Обычные (железные) трансформаторы в работе не должны нагреваться выше 60 градусов, это можно использовать и в расчете мощности.
Но здесь есть исключения, например трансформатор блока бесперебойного питания может иметь большую мощность при скромных габаритах, это обусловлено тем, что работает он кратковременно и он раньше отключится, чем перегреется. Например в таком варианте его мощность может быть 600 Ватт, а при длительной работе всего 400.
Еще есть китайские производители, которые бывает используют в дешевых адаптерах трансформаторы «маломерки», которые греются как печки, это ненормально, часто реальная мощность трансформатора может быть в 1.2-1.5 раза меньше заявленной.

Чтобы измерить мощность вышеуказанным способом, берем любую нагрузку, лампочки, резисторы и т.п. Как вариант, можно использовать электронную нагрузку, но в этом случае подключаем ее через диодный мост с фильтрующим конденсатором.
Ждем примерно с час, если температура не превысила 60, то увеличиваем нагрузку. Дальше думаю процедура понятна.
Есть правда небольшая оговорка, температура трансформатора может заметно отличаться в зависимости от того, есть ли корпус и насколько он большой, но зато дает весьма точный результат. Единственный минус, тест очень долгий.

Подобные трансформаторы я использую в последние 10-15 лет крайне редко, потому они лежат где нибудь на дальних полках балкона и когда искал, наткнулся на весьма любопытные индикаторы, ИН-13. Покупал для индикатора уровня в усилитель, но так и забросил в итоге. Теперь вот нашел и думаю, что из них можно сделать, возможно у вас есть идеи и предложения. В случае интересной идеи, попробую сделать и показать процесс в виде обзора.

На этом все, а в качестве дополнения видео по определению габаритной мощности трансформатора.

Как узнать мощность трансформатора по железу — MOREREMONTA

Определение мощности силового трансформатора

Для изготовления трансформаторных блоков питания необходим силовой однофазный трансформатор, который понижает переменное напряжение электросети 220 вольт до необходимых 12-30 вольт, которое затем выпрямляется диодным мостом и фильтруется электролитическим конденсатором.

Эти преобразования электрического тока необходимы, поскольку любая электронная аппаратура собрана на транзисторах и микросхемах, которым обычно требуется напряжение не более 5-12 вольт.

Чтобы самостоятельно собрать блок питания, начинающему радиолюбителю требуется найти или приобрести подходящий трансформатор для будущего блока питания. В исключительных случаях можно изготовить силовой трансформатор самостоятельно. Такие рекомендации можно встретить на страницах старых книг по радиоэлектронике.

Но в настоящее время проще найти или купить готовый трансформатор и использовать его для изготовления своего блока питания.

Полный расчёт и самостоятельное изготовление трансформатора для начинающего радиолюбителя довольно сложная задача. Но есть иной путь. Можно использовать бывший в употреблении, но исправный трансформатор. Для питания большинства самодельных конструкций хватит и маломощного блока питания, мощностью 7-15 Ватт.

Если трансформатор приобретается в магазине, то особых проблем с подбором нужного трансформатора, как правило, не возникает. У нового изделия обозначены все его главные параметры, такие как мощность, входное напряжение, выходное напряжение

, а также количество вторичных обмоток, если их больше одной.

Но если в ваши руки попал трансформатор, который уже поработал в каком-либо приборе и вы хотите его вторично использовать для конструирования своего блока питания? Как определить мощность трансформатора хотя бы приблизительно? Мощность трансформатора весьма важный параметр, поскольку от него напрямую будет зависеть надёжность собранного вами блока питания или другого устройства. Как известно, потребляемая электронным прибором мощность зависит от потребляемого им тока и напряжения, которое требуется для его нормальной работы. Ориентировочно эту мощность можно определить, умножив потребляемый прибором ток (I_н на напряжение питания прибора (U_н). Думаю, многие знакомы с этой формулой ещё по школе.

,где U_н – напряжение в вольтах; I_н – ток в амперах; P – мощность в ваттах.

Рассмотрим определение мощности трансформатора на реальном примере. Тренироваться будем на трансформаторе ТП114-163М. Это трансформатор броневого типа, который собран из штампованных Ш-образных и прямых пластин. Стоит отметить, что трансформаторы такого типа не самые лучшие с точки зрения коэффициента полезного действия (КПД). Но радует то, что такие трансформаторы широко распространены, часто применяются в электронике и их легко найти на прилавках радиомагазинов или же в старой и неисправной радиоаппаратуре. К тому же стоят они дешевле тороидальных (или, по-другому, кольцевых) трансформаторов, которые обладают большим КПД и используются в достаточно мощной радиоаппаратуре.

Итак, перед нами трансформатор ТП114-163М. Попробуем ориентировочно определить его мощность. За основу расчётов примем рекомендации из популярной книги В.Г. Борисова «Юный радиолюбитель».

Для определения мощности трансформатора необходимо рассчитать сечение его магнитопровода. Применительно к трансформатору ТП114-163М, магнитопровод – это набор штампованных Ш-образных и прямых пластин выполненных из электротехнической стали. Так вот, для определения сечения необходимо умножить толщину набора пластин (см. фото) на ширину центрального лепестка Ш-образной пластины.

При вычислениях нужно соблюдать размерность. Толщину набора и ширину центрального лепестка лучше мерить в сантиметрах. Вычисления также нужно производить в сантиметрах. Итак, толщина набора изучаемого трансформатора составила около 2 сантиметров.

Далее замеряем линейкой ширину центрального лепестка. Это уже задача посложнее. Дело в том, что трансформатор ТП114-163М имеет плотный набор и пластмассовый каркас. Поэтому центральный лепесток Ш-образной пластины практически не видно, он закрыт пластиной, и определить его ширину довольно трудно.

Ширину центрального лепестка можно замерить у боковой, самой первой Ш-образной пластины в зазоре между пластмассовым каркасом. Первая пластина не дополняется прямой пластиной и поэтому виден край центрального лепестка Ш-образной пластины. Ширина его составила около 1,7 сантиметра. Хотя приводимый расчёт и является ориентировочным, но всё же желательно как можно точнее проводить измерения.

Перемножаем толщину набора магнитопровода (2 см.) и ширину центрального лепестка пластины (1,7 см.). Получаем сечение магнитопровода – 3,4 см 2 . Далее нам понадобиться следующая формула.

,где S – площадь сечения магнитопровода; P_тр – мощность трансформатора; 1,3 – усреднённый коэффициент.

После нехитрых преобразований получаем упрощённую формулу для расчёта мощности трансформатора по сечению его магнитопровода. Вот она.

Подставим в формулу значение сечения S = 3,4 см 2 , которое мы получили ранее.

В результате расчётов получаем ориентировочное значение мощности трансформатора

7 Ватт. Такого трансформатора вполне достаточно, чтобы собрать блок питания для монофонического усилителя звуковой частоты на 3-5 ватт, например, на базе микросхемы усилителя TDA2003.

Вот ещё один из трансформаторов. Маркирован как PDPC24-35. Это один из представителей трансформаторов – «малюток». Трансформатор очень миниатюрный и, естественно, маломощный. Ширина центрального лепестка Ш-образной пластины составляет всего 6 миллиметров (0,6 см.).

Толщина набора пластин всего магнитопровода – 2 сантиметра. По формуле мощность данного мини-трансформатора получается равной около 1 Вт.

Данный трансформатор имеет две вторичные обмотки, максимально допустимый ток которых достаточно мал, и составляет десятки миллиампер. Такой трансформатор можно использовать только лишь для питания схем с малым потреблением тока.

Габаритную мощность трансформатора можно приблизительно узнать по сечению магнитопровода. Правда, ошибка может составлять до 50%, и это связано с рядом факторов. Габаритная мощность напрямую зависит от конструктивных особенностей магнитопровода, качества и толщины используемой стали, размера окна, величины индукции, сечения провода обмоток и даже качества изоляции между отдельными пластинами.

Чем дешевле трансформатор, тем ниже его относительная габаритная мощность.
Конечно, можно путём экспериментов и расчетов определить максимальную мощность трансформатора с высокой точностью, но смысла большого в этом нет, так как при изготовлении трансформатора, всё это уже учтено и отражено в количестве витков первичной обмотки.

Так что, при определении мощности, можно ориентироваться по площади сечения набора пластин проходящего через каркас или каркасы, если их две штуки.

P – мощность в Ваттах,
B – индукция в Тесла,
S – сечение в см²,
1,69 – постоянный коэффициент.

расчет мощности трансформатора по габаритам

Сначала определяем сечение, для чего перемножаем размеры А и Б.

S = 2,5 * 2,5 = 6,25 см²

Затем подставляем размер сечения в формулу и получаем мощность. Индукцию я выбрал 1,5Tc, так как у меня броневой витой магнитопровод.

P = 1,5 * 6,25² / 1,69 = 35 Ватт

Если требуется определить необходимую площадь сечения манитопровода исходя из известной мощности, то можно воспользоваться следующей формулой:

Нужно вычислить сечение броневого штампованного магнитопровода для изготовления трансформатора мощностью 50 Ватт.

S = ²√ (50 * 1,69 / 1,3) = 8см²

О величине индукции можно справиться в таблице. Не стоит использовать максимальные значения индукции, так как они могут сильно отличаться для магнитопроводов различного качества.

Максимальные ориентировочные значения индукции

Тип магнитопровода	Магнитная индукция мах (Тл) при мощности трансформатора (Вт)
	5-10	10-50	50-150	150-300	300-1000
Броневой штампованный	1,2	1,3	1,35	1,35	1,3
Броневой витой	1,55	1,65	1,65	1,65	1,6
Кольцевой витой	1,7	1,7	1,7	1,65	1,6

Видео: Как определить мощность трансформатора, несколько способов

Описание нескольких способов определения мощности 50 Гц трансформаторов.

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

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

Его размеры, а точнее, площадь сечения средней части сердечника выбираются с учетом общей мощности, которую трансформатор должен передать из сети всем своим потребителям.

Упрощенный расчет устанавливает такую зависимость: сечение сердечника S в см², возведенное в квадрат, дает общую мощность трансформатора в Вт.

Например, трансформатор с сердечником, имеющим стороны 3 см и 2 см (пластины типа Ш-20, толщина набора 30 мм), то есть с площадью сечения сердечника 6 см², может потреблять от сети и «перерабатывать» мощность 36 Вт. Это упрощенный расчет дает вполне приемлемые результаты. И наоборот, если для питания электрического устройства нужна мощность 36 Вт, то извлекая квадратный корень из 36, узнаем, что сечение сердечника должно быть 6 см².

Например, должен быть собран из пластин Ш-20 при толщине набора 30 мм, или из пластин Ш-30 при толщине набора 20 мм, или из пластин Ш-24 при толщине набора 25 мм и так далее.

Сечение сердечника нужно согласовать с мощностью для того, чтобы сталь сердечника не попадала в область магнитного насыщения. А отсюда вывод: сечение всегда можно брать с избытком, скажем, вместо 6 см² взять сердечник сечением 8 см² или 10 см². Хуже от этого не будет. А вот взять сердечник с сечением меньше расчетного уже нельзя т. к. сердечник попадет в область насыщения, а индуктивность его обмоток уменьшится, упадет их индуктивное сопротивление, увеличатся токи, трансформатор перегреется и выйдет из строя.

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

Кроме сетевых обмоток, в сетевом трансформаторе может быть несколько вторичных, каждая на свое напряжение. В трансформаторе для питания ламповых схем обычно две обмотки — накальная на 6,3 В и повышающая для анодного выпрямителя. В трансформаторе для питания транзисторных схем чаще всего одна обмотка, которая питает один выпрямитель. Если на какой-либо каскад или узел схемы нужно подать пониженное напряжение, то его получают от того же выпрямителя с помощью гасящего резистора или делителя напряжения.

Число витков в обмотках определяется по важной характеристике трансформатора, которая называется «число витков на вольт», и зависит от сечения сердечника, его материала, от сорта стали. Для распространенных типов стали можно найти «число витков на вольт», разделив 50—70 на сечение сердечника в см:

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

Число витков первичной обмотки трансформатора определяется по формуле:

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

Число витков вторичной обмотки определяется формулой:

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

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

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

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

Определение габаритной мощности трансформатора по железу. Как узнать мощность трансформатора? Определение мощности силового трансформатора

Определение мощности силового трансформатора

Как узнать мощность трансформатора?

Для изготовления трансформаторных блоков питания необходим силовой однофазный трансформатор, который понижает переменное напряжение электросети 220 вольт до необходимых 12-30 вольт, которое затем выпрямляется диодным мостом и фильтруется электролитическим конденсатором. Эти преобразования электрического тока необходимы, поскольку любая электронная аппаратура собрана на транзисторах и микросхемах, которым обычно требуется напряжение не более 5-12 вольт.

Чтобы самостоятельно собрать блок питания. начинающему радиолюбителю требуется найти или приобрести подходящий трансформатор для будущего блока питания. В исключительных случаях можно изготовить силовой трансформатор самостоятельно. Такие рекомендации можно встретить на страницах старых книг по радиоэлектронике.

Но в настоящее время проще найти или купить готовый трансформатор и использовать его для изготовления своего блока питания.

Полный расчёт и самостоятельное изготовление трансформатора для начинающего радиолюбителя довольно сложная задача. Но есть иной путь. Можно использовать бывший в употреблении, но исправный трансформатор. Для питания большинства самодельных конструкций хватит и маломощного блока питания, мощностью 7-15 Ватт.

Если трансформатор приобретается в магазине, то особых проблем с подбором нужного трансформатора, как правило, не возникает. У нового изделия обозначены все его главные параметры, такие как мощность . входное напряжение . выходное напряжение . а также количество вторичных обмоток, если их больше одной.

Но если в ваши руки попал трансформатор, который уже поработал в каком-либо приборе и вы хотите его вторично использовать для конструирования своего блока питания? Как определить мощность трансформатора хотя бы приблизительно? Мощность трансформатора весьма важный параметр, поскольку от него напрямую будет зависеть надёжность собранного вами блока питания или другого устройства. Как известно, потребляемая электронным прибором мощность зависит от потребляемого им тока и напряжения, которое требуется для его нормальной работы. Ориентировочно эту мощность можно определить, умножив потребляемый прибором ток (I н на напряжение питания прибора (U н ). Думаю, многие знакомы с этой формулой ещё по школе.

Рассмотрим определение мощности трансформатора на реальном примере. Тренироваться будем на трансформаторе ТП114-163М. Это трансформатор броневого типа, который собран из штампованных Ш-образных и прямых пластин. Стоит отметить, что трансформаторы такого типа не самые лучшие с точки зрения коэффициента полезного действия (КПД ). Но радует то, что такие трансформаторы широко распространены, часто применяются в электронике и их легко найти на прилавках радиомагазинов или же в старой и неисправной радиоаппаратуре. К тому же стоят они дешевле тороидальных (или, по-другому, кольцевых) трансформаторов, которые обладают большим КПД и используются в достаточно мощной радиоаппаратуре.

Итак, перед нами трансформатор ТП114-163М. Попробуем ориентировочно определить его мощность. За основу расчётов примем рекомендации из популярной книги В.Г. Борисова «Юный радиолюбитель».

Для определения мощности трансформатора необходимо рассчитать сечение его магнитопровода. Применительно к трансформатору ТП114-163М, магнитопровод – это набор штампованных Ш-образных и прямых пластин выполненных из электротехнической стали. Так вот, для определения сечения необходимо умножить толщину набора пластин (см. фото) на ширину центрального лепестка Ш-образной пластины.

При вычислениях нужно соблюдать размерность. Толщину набора и ширину центрального лепестка лучше мерить в сантиметрах. Вычисления также нужно производить в сантиметрах. Итак, толщина набора изучаемого трансформатора составила около 2 сантиметров.

Далее замеряем линейкой ширину центрального лепестка. Это уже задача посложнее. Дело в том, что трансформатор ТП114-163М имеет плотный набор и пластмассовый каркас. Поэтому центральный лепесток Ш-образной пластины практически не видно, он закрыт пластиной, и определить его ширину довольно трудно.

Ширину центрального лепестка можно замерить у боковой, самой первой Ш-образной пластины в зазоре между пластмассовым каркасом. Первая пластина не дополняется прямой пластиной и поэтому виден край центрального лепестка Ш-образной пластины. Ширина его составила около 1,7 сантиметра. Хотя приводимый расчёт и является ориентировочным . но всё же желательно как можно точнее проводить измерения.

Перемножаем толщину набора магнитопровода (2 см .) и ширину центрального лепестка пластины (1,7 см .). Получаем сечение магнитопровода – 3,4 см 2. Далее нам понадобиться следующая формула.

где S — площадь сечения магнитопровода; P тр — мощность трансформатора; 1,3 — усреднённый коэффициент.

После нехитрых преобразований получаем упрощённую формулу для расчёта мощности трансформатора по сечению его магнитопровода. Вот она.

Подставим в формулу значение сечения S = 3,4 см 2 . которое мы получили ранее.

В результате расчётов получаем ориентировочное значение мощности трансформатора

7 Ватт. Такого трансформатора вполне достаточно, чтобы собрать блок питания для монофонического усилителя звуковой частоты на 3-5 ватт, например, на базе микросхемы усилителя TDA2003.

Вот ещё один из трансформаторов. Маркирован как PDPC24-35. Это один из представителей трансформаторов — «малюток». Трансформатор очень миниатюрный и, естественно, маломощный. Ширина центрального лепестка Ш-образной пластины составляет всего 6 миллиметров (0,6 см.).

Толщина набора пластин всего магнитопровода – 2 сантиметра. По формуле мощность данного мини-трансформатора получается равной около 1 Вт.

Данный трансформатор имеет две вторичные обмотки, максимально допустимый ток которых достаточно мал, и составляет десятки миллиампер. Такой трансформатор можно использовать только лишь для питания схем с малым потреблением тока.

9zip.ru Ламповый звук hi-end и ретро электроника Онлайн-калькулятор расчёта по размерам магнитопровода габаритной мощности трансформатора

Ни для кого не секрет, что радиолюбители частенько самостоятельно мотают трансформаторы под свои нужды. Ведь не всегда найдётся, например, готовый сетевой трансформатор. Более актуальным этот вопрос становится, когда нужен анодно-накальный или выходной трансформатор для лампового усилителя. Здесь остаётся лишь запастись проволокой и подобрать хорошие сердечники.

Достать нужный магнитопровод порой оказывается непросто и приходится выбирать из того, что есть. Для быстрого расчёта габаритной мощности был написан приведённый здесь онлайн калькулятор. По размерам сердечника можно быстро провести все необходимые расчёты, которые выполняются по приведённой ниже формуле, для двух типов: ПЛ и ШЛ.

Введите размеры магнитопровода сердечника трансформатора. При необходимости подкорректируйте остальные значения. Внизу Вы увидите рассчитанную габаритную мощность трансформатора, который можно сделать на таком сердечнике, по формуле:

И небольшой FAQ:

Можно ли использовать железо от трансформаторов бесперебойников для изготовления выходных трансформаторов?

В этих трансформаторах пластины имеют толщину 0,5мм, что не приветствуется в аудио. Но при желании — можно. При расчётах выходников следует исходить из параметров 0,5Тл на частоте 30Гц. При расчётах же силовиков на этом железе следует задавать не более 1,2Тл.

Можно ли использовать пластины от разных трансформаторов?

Если они одинаковые по размерам, то можно. Для этого следует смешать их.

Как правильно собирать магнитопровод?

Для однотактного выходника можно две крайние Ш-пластины поставить с противоположной стороны, как часто сделано в заводских ТВЗ. В промежуток через бумажку уложить I-пластины, на 2 штуки меньше. Взяв трансформатор так, чтобы I-пластины оказались снизу, с лёгким ударом поместить его на толстую ровную металлическую плиту. Это можно делать несколько раз, контролируя процесс измерителем индуктивности, чтобы получить одинаковую пару трансформаторов.

Как определить мощность трансформатора по магнитопроводу?

Для двухтактных усилителей нужно разделить габаритную мощность железа на 6-7. Для однотактных — на 10-12 для триода и на 20 для тетрода-пентода.

Как стягивать силовой трансформатор, нужно ли клеить магнитопровод?

Если хочется склеить, то применяем жидкий клей. Подаём на первичную обмотку постоянку 5-15 вольт, чтобы получить ток около 0,2А. При этом подковы стянутся без деформации. После этого можно надеть бандаж, аккуратно затянуть и оставить, пока клей не высохнет.

Как снять лак, которым покрыты трансформаторы бесперебойников?

Замочить на пару дней в ацетоне или проварить пару часов в воде. После этого лак должен сниматься. Механическое снимание лака недопустимо, т.к. появятся заусенцы и пластины будут коротить между собой.

Годятся ли эти трансформаторы куда-нибудь без разборки и перемотки?

Если на них есть дополнительная обмотка (около 30 вольт), то, соединив её последовательно с первичной, можно получить мощный накальный трансформатор. Но нужно смотреть ток холостого хода, т.к. эти трансформаторы не предназначены для длительной работы и часто намотаны не так, как нам бы хотелось.

Типы магнитопроводов силовых трансформаторов.

Магнитопровод низкочастотного трансформатора состоит из стальных пластин. Использование пластин вместо монолитного сердечника уменьшает вихревые токи, что повышает КПД и снижает нагрев.

Магнитопроводы вида 1, 2 или 3 получают методом штамповки.
Магнитопроводы вида 4, 5 или 6 получают путём навивки стальной ленты на шаблон, причём магнитопроводы типа 4 и 5 затем разрезаются пополам.

1, 4 – броневые,
2, 5 – стержневые,
6, 7 – кольцевые.

Чтобы определить сечение магнитопровода, нужно перемножить размеры «А» и «В». Для расчётов в этой статье используется размер сечения в сантиметрах.

Трансформаторы с витыми стержневым поз.1 и броневым поз.2 магнитопроводами.

Трансформаторы с штампованными броневым поз.1 и стержневым поз.2 магнитопроводами.

Трансформаторы с витыми кольцевыми магнитопроводами.

Как определить габаритную мощность трансформатора.

Габаритную мощность трансформатора можно приблизительно определить по сечению магнитопровода. Правда, ошибка может составлять до 50%, и это связано с рядом факторов. Габаритная мощность напрямую зависит от конструктивных особенностей магнитопровода, качества и толщины используемой стали, размера окна, величины индукции, сечения провода обмоток и даже качества изоляции между отдельными пластинами.

Чем дешевле трансформатор, тем ниже его относительная габаритная мощность.
Конечно, можно путём экспериментов и расчетов определить максимальную мощность трансформатора с высокой точностью, но смысла большого в этом нет, так как при изготовлении трансформатора, всё это уже учтено и отражено в количестве витков первичной обмотки.
Так что, при определении мощности, можно ориентироваться по площади сечения набора пластин проходящего через каркас или каркасы, если их две штуки.

P = B * S² / 1,69

Где:
P – мощность в Ваттах,
B – индукция в Тесла,
S – сечение в см²,
1,69 – постоянный коэффициент.

Сначала определяем сечение, для чего перемножаем размеры А и Б.

S = 2,5 * 2,5 = 6,25 см²

Затем подставляем размер сечения в формулу и получаем мощность. Индукцию я выбрал 1,5Tc, так как у меня броневой витой магнитопровод.

P = 1,5 * 6,25² / 1,69 = 35 Ватт

Если требуется определить необходимую площадь сечения манитопровода исходя из известной мощности, то можно воспользоваться следующей формулой:

S = ²√ (P * 1,69 / B)

Нужно вычислить сечение броневого штампованного магнитопровода для изготовления трансформатора мощностью 50 Ватт.

S = ²√ (50 * 1,69 / 1,3) = 8см²

О величине индукции можно справиться в таблице. Не стоит использовать максимальные значения индукции, так как они могут сильно отличаться для магнитопроводов различного качества.

Максимальные ориентировочные значения индукции.

В домашнем хозяйстве бывает необходимо оборудовать освещение в сырых помещениях: подвале или погребе и т.д. Эти помещения имеют повышенную степень опасности поражения электрическим током.

В этих случаях следует пользоваться электрооборудованием, рассчитанным на пониженное напряжение питания, не более 42 вольт.
Можно пользоваться электрическим фонарем с батарейным питанием или воспользоваться понижающим трансформатором с 220 вольт на 36 вольт.

В качестве примера давайте рассчитаем и изготовим однофазный силовой трансформатор 220/36 вольт.
Для освещения таких помещений подойдет электрическая лампочка на 36 Вольт и мощностью 25 — 60 Ватт. Такие лампочки с цоколем под стандартный патрон продаются в магазинах электро-товаров.

Если вы найдете лампочку другой мощности, например на 40 ватт. нет ничего страшного — подойдет и она. Просто наш трансформатор будет выполнен с запасом по мощности.

СДЕЛАЕМ УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА 220/36 ВОЛЬТ.

Мощность во вторичной цепи: Р2 = U2 I2 = 60 ватт

Где:
Р2 – мощность на выходе трансформатора, нами задана 60 ватт;
U2 — напряжение на выходе трансформатора, нами задано 36 вольт;
I2 — ток во вторичной цепи, в нагрузке.

КПД трансформатора мощностью до 100 ватт обычно равно не более &51; = 0,8 .
КПД определяет, какая часть мощности потребляемой от сети идет в нагрузку. Оставшаяся часть идет на нагрев проводов и сердечника. Эта мощность безвозвратно теряется.

Определим мощность потребляемую трансформатором от сети с учетом потерь:

Р1 = Р2 / &51; = 60 / 0,8 = 75 ватт.

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в магнитопроводе. Поэтому от значения Р1. мощности потребляемой от сети 220 вольт. зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S.

Магнитопровод – это сердечник Ш – образной или О – образной формы, набранный из листов трансформаторной стали. На сердечнике будет располагаться каркас с первичной и вторичной обмотками.

Площадь поперечного сечения магнитопровода рассчитывается по формуле:

Где:
S — площадь в квадратных сантиметрах,
P1 — мощность первичной сети в ваттах.

S = 1,2 √75 = 1,2 8,66 = 10,4 см².

По значению S определяется число витков w на один вольт по формуле:

В нашем случае площадь сечения сердечника равна S = 10,4 см.кв.

w = 50 / 10,4 = 4,8 витка на 1 вольт.

Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках.

Число витков в первичной обмотке на 220 вольт:

W1 = U1 w = 220 4.8 = 1056 витка.

Число витков во вторичной обмотке на 36 вольт:

W2 = U2 w = 36 4,8 = 172.8 витков, округляем до 173 витка.

В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на активном сопротивлении провода вторичной обмотки. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5-10 % больше рассчитанного. Возьмем W2 = 180 витков.

Величина тока в первичной обмотке трансформатора:

I1 = P1 / U1 = 75 / 220 = 0,34 ампера.

Ток во вторичной обмотке трансформатора:

I2 = P2 / U2 = 60 / 36 = 1,67 ампера.

Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток определяются по значениям токов в них исходя из допустимой плотности тока, количества ампер на 1 квадратный миллиметр площади проводника. Для трансформаторов плотность тока, для медного провода, принимается 2 А/мм² .

При такой плотности тока диаметр провода без изоляции в миллиметрах определяется по формуле:

Для первичной обмотки диаметр провода будет:

d1 = 0,8 √I 1 = 0,8 √0,34 = 0,8 * 0,58 = 0,46 мм. Возьмем 0,5 мм.

Диаметр провода для вторичной обмотки:

d2 = 0,8 √I 2 = 0,8 √1,67 = 0,8 * 1,3 = 1,04 мм. Возьмем 1,1 мм.

ЕСЛИ НЕТ ПРОВОДА НУЖНОГО ДИАМЕТРА. то можно взять несколько, соединенных параллельно, более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу.

Площадь поперечного сечения провода определяется по формуле:

где: d — диаметр провода.

Например: мы не смогли найти провод для вторичной обмотки диаметром 1,1 мм.

Площадь поперечного сечения провода диаметром 1,1 мм равна:

s = 0,8 d² = 0,8 1,1² = 0,8 1,21 = 0,97 мм²

Округлим до 1,0 мм² .

Из таблицы выбираем диаметры двух проводов сумма площадей поперечного сечения которых равна 1.0 мм².

Например, это два провода диаметром по 0,8 мм. и площадью по 0,5 мм².

Или два провода:

Первый диаметром 1,0 мм. и площадью сечения 0,79 мм² ,
— второй диаметром 0,5 мм. и площадью сечения 0,196 мм² .
что в сумме дает: 0,79 + 0,196 = 0,986 мм² .

Намотка катушки ведется двумя проводами одновременно, строго выдерживается равное количество витков обоих проводов. Начала этих проводов соединяются между собой. Концы этих проводов также соединяются.
Получается как бы один провод с суммарным поперечным сечением двух проводов.

Программа для расчета силовых трансформаторов Trans50Hz v.3.7.0.0.

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

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

Его размеры, а точнее, площадь сечения средней части сердечника выбираются с учетом общей мощности, которую трансформатор должен передать из сети всем своим потребителям.

Упрощенный расчет устанавливает такую зависимость: сечение сердечника S в см², возведенное в квадрат, дает общую мощность трансформатора в Вт.

Например, трансформатор с сердечником, имеющим стороны 3 см и 2 см (пластины типа Ш-20, толщина набора 30 мм), то есть с площадью сечения сердечника 6 см², может потреблять от сети и «перерабатывать» мощность 36 Вт. Это упрощенный расчет дает вполне приемлемые результаты. И наоборот, если для питания электрического устройства нужна мощность 36 Вт, то извлекая квадратный корень из 36, узнаем, что сечение сердечника должно быть 6 см².

Например, должен быть собран из пластин Ш-20 при толщине набора 30 мм, или из пластин Ш-30 при толщине набора 20 мм, или из пластин Ш-24 при толщине набора 25 мм и так далее.

Сечение сердечника нужно согласовать с мощностью для того, чтобы сталь сердечника не попадала в область магнитного насыщения. А отсюда вывод: сечение всегда можно брать с избытком, скажем, вместо 6 см² взять сердечник сечением 8 см² или 10 см². Хуже от этого не будет. А вот взять сердечник с сечением меньше расчетного уже нельзя т. к. сердечник попадет в область насыщения, а индуктивность его обмоток уменьшится, упадет их индуктивное сопротивление, увеличатся токи, трансформатор перегреется и выйдет из строя.

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

Кроме сетевых обмоток, в сетевом трансформаторе может быть несколько вторичных, каждая на свое напряжение. В трансформаторе для питания ламповых схем обычно две обмотки — накальная на 6,3 В и повышающая для анодного выпрямителя. В трансформаторе для питания транзисторных схем чаще всего одна обмотка, которая питает один выпрямитель. Если на какой-либо каскад или узел схемы нужно подать пониженное напряжение, то его получают от того же выпрямителя с помощью гасящего резистора или делителя напряжения.

Число витков в обмотках определяется по важной характеристике трансформатора, которая называется «число витков на вольт», и зависит от сечения сердечника, его материала, от сорта стали. Для распространенных типов стали можно найти «число витков на вольт», разделив 50-70 на сечение сердечника в см:

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

Число витков первичной обмотки трансформатора определяется по формуле:

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

Число витков вторичной обмотки определяется формулой:

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

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

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

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

Еще записи по теме

Иногда приходится самостоятельно изготовлять силовой трансформатор для выпрямителя. В этом случае простейший расчет силовых трансформаторов мощностью до 100-200 Вт проводится следующим образом.

Зная напряжение и наибольший ток, который должна давать вторичная обмотка (U2 и I2), находим мощность вторичной цепи: При наличии нескольких вторичных обмоток мощность подсчитывают путем сложения мощностей отдельных обмоток.

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в сердечнике. Поэтому от значения мощности Р1 зависит площадь поперечного сечения сердечника S, которая возрастает при увеличении мощности. Для сердечника из нормальной трансформаторной стали можно рассчитать S по формуле:

где s — в квадратных сантиметрах, а Р1 — в ваттах.

По значению S определяется число витков w» на один вольт. При использовании трансформаторной стали

Если приходится делать сердечник из стали худшего качества, например из жести, кровельного железа, стальной или железной проволоки (их надо предварительно отжечь, чтобы они стали мягкими), то следует увеличить S и w» на 20-30 %.

В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на сопротивлении вторичных обмоток. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5-10 % больше рассчитанного.

Ток первичной обмотки

Диаметры проводов обмоток определяются по значениям токов и исходя из допустимой плотности тока, которая для трансформаторов принимается в среднем 2 А/мм2. При такой плотности тока диаметр провода без изоляции любой обмотки в миллиметрах определяется по табл. 1 или вычисляется по формуле:

Когда нет провода нужного диаметра, то можно взять несколько соединенных параллельно более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу. Площадь поперечного сечения провода определяется по табл. 1 или рассчитывается по формуле:

Для обмоток низкого напряжения, имеющих небольшое число витков толстого провода и расположенных поверх других обмоток, плотность тока можно увеличить до 2,5 и даже 3 А/мм2, так как эти обмотки имеют лучшее охлаждение. Тогда в формуле для диаметра провода постоянный коэффициент вместо 0,8 должен быть соответственно 0,7 или 0,65.

В заключение следует проверить размещение обмоток в окне сердечника. Общая площадь сечения витков каждой обмотки находится (умножением числа витков w на площадь сечения провода, равную 0,8d2из, где dиз — диаметр провода в изоляции. Его можно определить по табл. 1, в которой также указана масса провода. Площади сечения всех обмоток складываются. Чтобы учесть ориентировочно неплотность намотки, влияние каркаса изоляционных прокладок между обмотками и их слоями, нужно найденную площадь увеличить в 2-3 раза. Площадь окна сердечника не должна быть меньше значения, полученного из расчета.

В качестве примера рассчитаем силовой трансформатор для выпрямителя, питающего некоторое устройство с электронными лампами. Пусть трансформатор должен иметь обмотку высокого напряжения, рассчитанную на напряжение 600 В и ток 50 мА, а также обмотку для накала ламп, имеющую U = 6,3 В и I = 3 А. Сетевое напряжение 220 В.

Определяем общую мощность вторичных обмоток:

Мощность первичной цепи

Находим площадь сечения сердечника из трансформаторной стали:

Число витков на один вольт

Ток первичной обмотки

Число витков и диаметр проводов обмоток равны:

Для первичной обмотки

Для повышающей обмотки

Для обмотки накала ламп

Предположим, что окно сердечника имеет площадь сечения 5×3 = 15 см2 или 1500 мм2, а у выбранных проводов диаметры с изоляцией следующие: d1из = 0,44 мм; d2из = 0,2 мм; d3из = 1,2 мм.

Проверим размещение обмоток в окне сердечника. Находим площади сечения обмоток:

Для первичной обмотки

Для повышающей обмотки

Для обмотки накала ламп

Общая площадь сечения обмоток составляет примерно 430 мм2.

Как видно, она в три с лишним раза меньше площади окна и, следовательно, обмотки разместятся.

Расчет автотрансформатора имеет некоторые особенности. Его сердечник надо рассчитывать не на полную вторичную мощность Р2, а только на ту ее часть, которая передается магнитным потоком и может быть названа трансформируемой мощностью Рт.

Эта мощность определяется по формулам:

Для повышающего автотрансформатора

Для понижающего автотрансформатора, причем

Если автотрансформатор имеет отводы и будет работать при различных значениях n, то в расчете надо брать значение п, наиболее отличающееся от единицы, так как в этом случае значение Рт будет наибольшее и надо, чтобы сердечник мог передать такую мощность.

Затем определяется расчетная мощность Р, которая может быть принята равной 1,15 Рт. Множитель 1,15 здесь учитывает КПД автотрансформатора, который обычно несколько выше, чем у трансформатора. Д

алее применяются формулы расчета площади сечения сердечника (по мощности Р), числа витков на вольт, диаметров проводов, указанные выше для трансформатора. При этом надо иметь в виду, что в части обмотки, являющейся общей для первичной и вторичной цепей, ток равен I1 — I2, если автотрансформатор повышающий, и I2 — I1 если он понижающий.

В домашнем хозяйстве бывает необходимо оборудовать освещение в сырых помещениях: подвале или погребе и т.д. Эти помещения имеют повышенную степень опасности поражения электрическим током.
В этих случаях следует пользоваться электрооборудованием рассчитанным на пониженное напряжение питания, не более 42 вольт .
Можно пользоваться электрическим фонарем с батарейным питанием или воспользоваться понижающим трансформатором с 220 вольт на 36 вольт.
Рассчитаем и изготовим однофазный силовой трансформатор 220/36 вольт, с выходным напряжением 36 вольт с питанием от электрической сети переменного тока напряжением 220 вольт.

Для освещения таких помещений подойдет электрическая лампочка на 36 Вольт и мощностью 25 — 60 Ватт. Такие лампочки с цоколем под обыкновенный электропатрон продаются в магазинах электротоваров.
Если вы найдете лампочку на другую мощнось, например на 40 ватт , нет ничего страшного — подойдет и она. Просто трансформатор будет выполнен с запасом по мощности.

СДЕЛАЕМ УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА 220/36 ВОЛЬТ.

Мощность во вторичной цепи: Р_2 = U_2 · I_2 = 60 ватт

Где:
Р_2 – мощность на выходе трансформатора, нами задана 60 ватт ;
U _2 — напряжение на выходе трансформатора, нами задано 36 вольт ;
I _2 — ток во вторичной цепи, в нагрузке.

КПД трансформатора мощностью до 100 ватт обычно равно не более η = 0,8 .
КПД определяет, какая часть мощности потребляемой от сети идет в нагрузку. Оставшаяся часть идет на нагрев проводов и сердечника. Эта мощность безвозвратно теряется.
Определим мощность потребляемую трансформатором от сети с учетом потерь:

Р_1 = Р_2 / η = 60 / 0,8 = 75 ватт .

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в магнитопроводе.Поэтому от значения Р_1 , мощности потребляемой от сети 220 вольт, зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S .

Магнитопровод – это сердечник Ш – образной или О – образной формы, набранный из листов трансформаторной стали. На сердечнике будут располагаться первичная и вторичная обмотки провода.

Площадь поперечного сечения магнитопровода рассчитывается по формуле:

S = 1,2 · √P_1.

Где:
S — площадь в квадратных сантиметрах,
P _1 — мощность первичной сети в ваттах.

S = 1,2 · √75 = 1,2 · 8,66 = 10,4 см².

По значению S определяется число витков w на один вольт по формуле:

w = 50/S

В нашем случае площадь сечения сердечника равна S = 10,4 см.кв.

w = 50/10,4 = 4,8 витка на 1 вольт.

Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках.

Число витков в первичной обмотке на 220 вольт:

W1 = U_1 · w = 220 · 4.8 = 1056 витка.

Число витков во вторичной обмотке на 36 вольт:

W2 = U_2 · w = 36 · 4,8 = 172.8 витков ,

округляем до 173 витка .

В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на активном сопротивлении провода вторичной обмотки. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5-10 % больше рассчитанного. Возьмем W2 = 180 витков.

Величина тока в первичной обмотке трансформатора:

I_1 = P_1/U_1 = 75/220 = 0,34 ампера .

Ток во вторичной обмотке трансформатора:

I_2 = P_2/U_2 = 60/36 = 1,67 ампера.

Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток определяются по значениям токов в них исходя из допустимой плотности тока, количества ампер на 1 квадратный миллиметр площади проводника. Для трансформаторов плотность тока, для медного провода, принимается 2 А/мм² .

При такой плотности тока диаметр провода без изоляции в миллиметрах определяется по формуле: d = 0,8√I .

Для первичной обмотки диаметр провода будет:

d_1 = 0,8 · √1_1 = 0,8 · √0,34 = 0,8 · 0,58 = 0,46 мм. Возьмем 0,5 мм .

Диаметр провода для вторичной обмотки:

d_2 = 0,8 · √1_2 = 0,8 · √1,67 = 0,8 · 1,3 = 1,04 мм. Возьмем 1,1 мм.

ЕСЛИ НЕТ ПРОВОДА НУЖНОГО ДИАМЕТРА, то можно взять несколько, соединенных параллельно, более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу.

Площадь поперечного сечения провода определяется по формуле:

s = 0,8 · d².

где : d — диаметр провода .

Например: мы не смогли найти провод для вторичной обмотки диаметром 1,1 мм.

Площадь поперечного сечения провода диаметром 1,1 мм. равна:

s = 0,8 · d² = 0,8 · 1,1² = 0,8 · 1,21 = 0,97 мм² .

Округлим до 1,0 мм².

Из таблицы выбираем диаметры двух проводов сумма площадей сечения которых равна 1.0 мм².

Например, это два провода диаметром по 0,8 мм . и площадью по0,5 мм² .

Или два провода:
— первый диаметром 1,0 мм . и площадью сечения 0,79 мм² ,
— второй диаметром 0,5 мм . и площадью сечения 0,196 мм² .
что в сумме дает: 0,79 + 0,196 = 0,986 мм².

Намотка катушки ведется двумя проводами одновременно, строго выдерживается равное количество витков обоих проводов. Начала этих проводов соединяются между собой. Концы этих проводов также соединяются.

Получается как бы один провод с суммарным поперечным сечением двух проводов.

Смотрите статьи:
— «Как намотать трансформатор на Ш-образном сердечнике».
— «Как изготовить каркас для Ш — образного сердечника».

Электрический аппарат — трансформатор используется для преобразования поступающего переменного напряжения в другое — исходящее, к примеру: 220 В в 12 В (конкретно это преобразование достигается использованием понижающего трансформатора). Прежде чем разбираться с тем, как рассчитать трансформатор, вы в первую очередь должны обладать знаниями о его структуре.

Простейший трансформатор является компоновкой магнитопровода и обмоток 2-х видов: первичной и вторичной, специально намотанных на него. Первичная обмотка воспринимает подающееся переменное напряжение от сети (н-р: 220 В), а вторичная обмотка, посредством индуктивной связи создает другое переменное напряжение. Разность витков в обмотках влияет на выходное напряжение.

Расчет ш-образного трансформатора

1. Рассмотрим на примере процесс расчета обычного Ш-образного трансформатора. Предположим, даны параметры: сила тока нагрузки i2=0,5А, выходное напряжение (напряжение вторичной обмотки) U2=12В, напряжение в сети U1=220В.
2. Первым показателем определяется мощность на выходе: P2=U2ˣi2=12ˣ0,5=6 (Вт). Это значит, что подобная мощность предусматривает использование магнитопровода сечением порядка 4 см² (S=4).
3. Потом определяют количество витков, необходимых для одного вольта. Формула для данного вида трансформатора такая: К=50/S=50/4=12,5 (витков/вольт).
4. Затем, определяют количество витков в первичной обмотке: W1=U1ˣK=220ˣ12,5=2750 (витков). А затем количество витков, расположенных во вторичной обмотке: W2=U2ˣK=12ˣ12,5=150.
5. Силу тока, возникающую в первичной обмотке, рассчитайте так: i1=(1,1×P2)/U1=(1,1×6)/220=30мА.Это позволит рассчитать размер диаметра провода, заложенного в первичную обмотку и не оснащенного изоляцией. Известно, что максимальная сила тока для провода из меди равна 5-ти амперам на мм², из чего следует, что: d1=5А/(1/i1)=5A/(1/0,03А)=0,15 (мм).
6. Последним действием будет расчет диаметра провода вторичной обмотки с использованием формулы d2=0,025ˣ√i2 , причем значение i2 используется в миллиамперах (мА): d2=0,025ˣ22,4=0,56 (мм).

Как рассчитать мощность трансформатора

1. Напряжение, имеющееся на вторичной обмотке, и max ток нагрузки узнайте заранее. Затем умножьте коэффициент 1,5 на ток максимальной нагрузки (измеряемый в амперах). Так вы определите обмотку второго трансформатора (также в амперах).
2. Определите мощность, которую расходует выпрямитель от вторичной обмотки рассчитываемого трансформатора: умножьте максимальный ток, проходящий через нее на напряжение вторичной обмотки.
3. Подсчитайте мощность трансформатора посредством умножения максимальной мощности на вторичной обмотке на 1,25.

Если вам необходимо определить мощность трансформатора, который потребуется для конкретных целей, то нужно суммировать мощность установленных энергопотребляющих приборов с 20%-ми, для того, чтобы он имел запас. Например, если у вас имеется 10м светодиодной полосы, потребляющей 48 ватт, то вам необходимо к этому числу прибавить 20%. Получится 58 ватт – минимальная мощность трансформатора, который нужно будет установить.

Как рассчитать трансформатор тока

Основной характеризующей чертой трансформатора является коэффициент трансформации, который указывает, насколько изменятся основные параметры тока, вследствие его прохождения через это устройство.

Если коэффициент трансформации превышает 1, значит, трансформатор является понижающим, а если меньше этого показателя, то повышающим.

1. Обычный трансформатор образован из двух катушек. Определитесь с количеством витков катушек N1 и N2, которые соединены магнитопроводом. Узнайте коэффициент трансформации k посредством деления количества витков первичной катушки N1, подключенной к источнику тока, на число витков катушки N2, к которой подключена нагрузка: k=N1/N2.
2. Проведите измерение электродвижущей силы (ЭДС) на обоих трансфорсматорных обмотках ε1 и ε2, если отсутствует возможность узнать число витков в них. Сделать это можно так: к источнику тока подключите первичную обмотку. Получится так называемый холостой ход. Используя тестер, определите напряжение на каждой обмотке. Оно будет соответствовать ЭДС измеряемой обмотки. Не забывайте, что возникающие потери энергии из-за сопротивления обмоток настолько малы, что ими можно пренебречь. Коэффициент трансформации рассчитывается через отношение ЭДС первичной обмотки к ЭДС вторичной: k= ε1/ε2.
3. Узнайте коэффициент трансформации находящегося в работе трансформатора, когда потребитель присоединен к вторичной обмотке. Определите его путем деления тока в первичной I1 обмотке, на возникший ток во вторичной I2 обмотке. Измерьте ток посредством последовательного присоединения тестера (переключенного в режим работы амперметра) к обмоткам: k=I1/I2.

Для изготовления трансформаторных блоков питания необходим силовой однофазный трансформатор, который понижает переменное напряжение электросети 220 вольт до необходимых 12-30 вольт, которое затем выпрямляется диодным мостом и фильтруется электролитическим конденсатором. Эти преобразования электрического тока необходимы, поскольку любая электронная аппаратура собрана на транзисторах и микросхемах, которым обычно требуется напряжение не более 5-12 вольт.

Чтобы самостоятельно собрать блок питания , начинающему радиолюбителю требуется найти или приобрести подходящий трансформатор для будущего блока питания. В исключительных случаях можно изготовить силовой трансформатор самостоятельно. Такие рекомендации можно встретить на страницах старых книг по радиоэлектронике.

Но в настоящее время проще найти или купить готовый трансформатор и использовать его для изготовления своего блока питания.

Полный расчёт и самостоятельное изготовление трансформатора для начинающего радиолюбителя довольно сложная задача. Но есть иной путь. Можно использовать бывший в употреблении, но исправный трансформатор. Для питания большинства самодельных конструкций хватит и маломощного блока питания, мощностью 7-15 Ватт.

Если трансформатор приобретается в магазине, то особых проблем с подбором нужного трансформатора, как правило, не возникает. У нового изделия обозначены все его главные параметры, такие как мощность , входное напряжение ,выходное напряжение , а также количество вторичных обмоток, если их больше одной.

Но если в ваши руки попал трансформатор, который уже поработал в каком-либо приборе и вы хотите его вторично использовать для конструирования своего блока питания? Как определить мощность трансформатора хотя бы приблизительно? Мощность трансформатора весьма важный параметр, поскольку от него напрямую будет зависеть надёжность собранного вами блока питания или другого устройства. Как известно, потребляемая электронным прибором мощность зависит от потребляемого им тока и напряжения, которое требуется для его нормальной работы. Ориентировочно эту мощность можно определить, умножив потребляемый прибором ток (I н на напряжение питания прибора (U н ). Думаю, многие знакомы с этой формулой ещё по школе.

P=U н * I н

Где U н – напряжение в вольтах; I н – ток в амперах; P – мощность в ваттах.

Рассмотрим определение мощности трансформатора на реальном примере. Тренироваться будем на трансформаторе ТП114-163М. Это трансформатор броневого типа, который собран из штампованных Ш-образных и прямых пластин. Стоит отметить, что трансформаторы такого типа не самые лучшие с точки зрения коэффициента полезного действия (КПД ). Но радует то, что такие трансформаторы широко распространены, часто применяются в электронике и их легко найти на прилавках радиомагазинов или же в старой и неисправной радиоаппаратуре. К тому же стоят они дешевле тороидальных (или, по-другому, кольцевых) трансформаторов, которые обладают большим КПД и используются в достаточно мощной радиоаппаратуре.

Итак, перед нами трансформатор ТП114-163М. Попробуем ориентировочно определить его мощность. За основу расчётов примем рекомендации из популярной книги В.Г. Борисова «Юный радиолюбитель».

Для определения мощности трансформатора необходимо рассчитать сечение его магнитопровода. Применительно к трансформатору ТП114-163М, магнитопровод – это набор штампованных Ш-образных и прямых пластин выполненных из электротехнической стали. Так вот, для определения сечения необходимо умножить толщину набора пластин (см. фото) на ширину центрального лепестка Ш-образной пластины.

При вычислениях нужно соблюдать размерность. Толщину набора и ширину центрального лепестка лучше мерить в сантиметрах. Вычисления также нужно производить в сантиметрах. Итак, толщина набора изучаемого трансформатора составила около 2 сантиметров.

Далее замеряем линейкой ширину центрального лепестка. Это уже задача посложнее. Дело в том, что трансформатор ТП114-163М имеет плотный набор и пластмассовый каркас. Поэтому центральный лепесток Ш-образной пластины практически не видно, он закрыт пластиной, и определить его ширину довольно трудно.

Ширину центрального лепестка можно замерить у боковой, самой первой Ш-образной пластины в зазоре между пластмассовым каркасом. Первая пластина не дополняется прямой пластиной и поэтому виден край центрального лепестка Ш-образной пластины. Ширина его составила около 1,7 сантиметра. Хотя приводимый расчёт и являетсяориентировочным , но всё же желательно как можно точнее проводить измерения.

Перемножаем толщину набора магнитопровода (2 см .) и ширину центрального лепестка пластины (1,7 см .). Получаем сечение магнитопровода – 3,4 см 2 . Далее нам понадобиться следующая формула.

Где S — площадь сечения магнитопровода; P тр — мощность трансформатора; 1,3 — усреднённый коэффициент.

После нехитрых преобразований получаем упрощённую формулу для расчёта мощности трансформатора по сечению его магнитопровода. Вот она.

Подставим в формулу значение сечения S = 3,4 см 2 , которое мы получили ранее.

В результате расчётов получаем ориентировочное значение мощности трансформатора ~ 7 Ватт. Такого трансформатора вполне достаточно, чтобы собрать блок питания для монофонического усилителя звуковой частоты на 3-5 ватт, например, на базе микросхемы усилителя TDA2003.

Вот ещё один из трансформаторов. Маркирован как PDPC24-35. Это один из представителей трансформаторов — «малюток». Трансформатор очень миниатюрный и, естественно, маломощный. Ширина центрального лепестка Ш-образной пластины составляет всего 6 миллиметров (0,6 см.).

Толщина набора пластин всего магнитопровода – 2 сантиметра. По формуле мощность данного мини-трансформатора получается равной около 1 Вт.

Данный трансформатор имеет две вторичные обмотки, максимально допустимый ток которых достаточно мал, и составляет десятки миллиампер. Такой трансформатор можно использовать только лишь для питания схем с малым потреблением тока.

В быту и технике широко применяется низковольтная аппаратура. Этот факт требует использования устройств, понижающих стандартное напряжение до необходимого уровня. Нужно создать прибор, который соответствует предъявляемым нормам. Перед электриком встаёт задача, как определить мощность трансформатора. Знание элементарных физических законов помогает решить проблему.

Теория и история

Латинское слово transformare переводится на русский язык как «превращение». Трансформатор предназначен для изменения уровня входного напряжения на определённую величину. Устройство состоит из одной или нескольких обмоток на замкнутом магнитопроводе. Катушки наматываются из алюминиевого или медного провода. Сердечник набирается из пластин с повышенными ферромагнитными свойствами.

Первичная обмотка присоединяется к электрической сети переменного тока. Во вторичную обмотку включается устройство, которому требуется напряжение другой величины.

После подключения к трансформатору питания в магнитопроводе появляется замкнутый магнитный поток, который индуцирует в каждой катушке переменную электродвижущую силу. Закон Фарадея гласит, что ЭДС равна скорости изменения магнитного потока, который проходит через электромагнитный контур. Знак «минус» указывает на противоположность направлений магнитного поля и ЭДС.

Формула e = − n (∆Ф ∕ ∆ t) объединяет следующие понятия:

• Электродвижущая сила e, исчисляемая в вольтах.
• Количество витков n в индукторе.
• Магнитный поток Ф, единица измерения которого называется вебером.
• Время t, необходимое для одной фазы изменения магнитного поля.

Учитывая незначительность потерь в катушке индуктивности, ЭДС приравнивается к напряжению в обмотке. Отношение напряжений в первичной и вторичной обмотке равно отношению количества витков в двух катушках. Отсюда выводится формула трансформатора:

K ≈ U ₁ ∕ U ₂ ≈ n ₁ ∕ n ₂.

Коэффициент K всегда больше единицы. В трансформаторе изменяется только напряжение и сила тока. Умноженные друг на друга, они определяют мощность прибора, постоянную величину для конкретного устройства. Соотношение тока и напряжения в обмотках раскрывает формула:

K = n₁ ∕ n₂ = I ₂ ∕ I₁ = U₁ ∕ U₂.

Иначе говоря, во сколько раз уменьшено напряжение во вторичной обмотке в сравнении с напряжением в первичной катушке, во столько раз сила тока во вторичной катушке больше тока в первичной обмотке. Различное напряжение устанавливается количеством витков в каждом индукторе. Формула, описывающая коэффициент K, объясняет, как рассчитать трансформатор.

Трансформатор предназначен для работы в цепи переменного напряжения. Постоянный ток не индуцирует ЭДС в магнитопроводе, и электрическая энергия не передаётся в другую обмотку.

Ещё в 1822 году Фарадей озаботился мыслью, как превратить магнетизм в электрический ток. Многолетние исследования приводят к созданию цикла статей, в которых описывалось физическое явление электромагнитной индукции. Фундаментальный труд публиковался в научном журнале английского Королевского общества.

Суть опытов состояла в том, что исследователь намотал два куска медной проволоки на кольцо из железа. К одной из катушек подключался постоянный ток. Гальванометр, соединённый с контактами другой обмотки, фиксировал кратковременное появление напряжения. Чтобы восстановить индукцию, экспериментатор отключал источник питания, а затем вновь замыкал контакты на батарею.

Работу Майкла Фарадея высоко оценило научное сообщество Великобритании. В 1832 году физик удостоился престижной награды. За выдающиеся работы в области электромагнетизма учёный награждён медалью Копли.

Однако устройство, собранное Фарадеем, ещё трудно назвать трансформатором. Аппарат, который действительно преобразовывал напряжение и ток, запатентован в Париже 30 ноября 1876 года. В 80-х годах позапрошлого столетия автор изобретения и конструктор трансформатора П. Н. Яблочков жил во Франции. В это же время выдающийся русский электротехник представил миру и прообраз прожектора — «свечу Яблочкова».

Расчёт параметров прибора

Иногда в руки к электрику попадает прибор без описания технических характеристик. Тогда специалист определяет мощность трансформатора по сечению магнитопровода. Площадь сечения находится перемножением ширины и толщины сердечника. Полученное число возводится в квадрат. Результат укажет на примерную мощность устройства.

Желательно, чтобы площадь магнитопровода немного превышала расчётное значение. Иначе тело сердечника попадёт в область насыщения магнитного поля, что приведёт к падению индуктивности и сопротивления катушки. Этот процесс увеличит уровень проходящего тока, вызовет перегрев устройства и поломку.

Практический расчёт силового трансформатора не займёт много времени. Например, перед домашним мастером стоит задача осветить рабочий уголок в гараже. В помещении имеется бытовая розетка на 220 В, в которую необходимо подключить светильник с лампой мощностью 40 Вт на 36 В. Требуется рассчитать технические параметры понижающего трансформатора.

Определение мощности

Во время работы устройства неизбежны тепловые потери. При нагрузке, не превышающей 100 Вт, коэффициент полезного действия равен 0,8. Истинная потребная мощность трансформатора P₁ определяется делением мощности лампы P₂ на КПД:

P₁ = P₂ ∕ μ = 40 ∕ 0‚8 = 50

Округление осуществляется в бо́льшую сторону. Результат 50 Вт.

Вычисление сечения сердечника

От мощности трансформатора зависят размеры магнитопровода. Площадь сечения определяется следующим образом.

S = 1‚2∙√P₁ = 1‚2∙ 7‚07 = 8‚49

Поперечное сечение сердечника должно иметь площадь не менее 8‚49 см².

Расчёт количества витков

Площадь магнитопровода помогает определить количество витков провода на 1 вольт напряжения:

n = 50 ∕ S = 50 ∕ 8‚49 = 5‚89.

Разности потенциалов в один вольт будут соответствовать 5‚89 оборотам провода вокруг сердечника. Поэтому первичная обмотка с напряжением 220 В состоит из 1296 витков, а для вторичной катушки потребуется 212 витков. Во вторичной обмотке происходят потери напряжения, вызванные активным сопротивлением провода. Вследствие этого специалисты рекомендуют увеличить количество витков в выходной катушке на 5−10%. Скорректированное число витков будет равно 233.

Токи в обмотках

Следующий этап — нахождение силы тока в каждой обмотке, которое вычисляется делением мощности на напряжение. После нехитрых подсчётов получается требуемый результат.

В первичной катушке I₁ = P₁ ∕ U₁ = 50 ∕ 220 = 0‚23 ампера, а во вторичной катушке I₂ = P₂ ∕ U₂ = 40 ∕ 36 = 1‚12 ампера.

Диаметр провода

Расчёт обмоток трансформатора завершается определением толщины провода, сечение которого вычисляется по формуле: d = 0‚8 √ I. Слой изоляции в расчёт не берётся. Проводник входной катушки должен иметь диаметр:

d₁ = 0‚8 √I₁ =0‚8 √0‚23 = 0‚8 ∙ 0‚48 = 0‚38.

Для намотки выходной обмотки потребуется провод с диаметром:

d₂ = 0‚8 √I₂ =0‚8 √1‚12 = 0‚8 ∙ 1‚06 = 0‚85.

Размеры определены в миллиметрах. После округления получается, что первичная катушка наматывается проволокой толщиной 0‚5 мм, а на вторичную обмотку подойдёт провод в 1 мм.

Виды и применение трансформаторов

Области использования трансформаторов разнообразны. Устройства, повышающие напряжение, эксплуатируются в промышленных целях для транспортировки электроэнергии на значительные расстояния. Понижающие трансформаторы используются в радиоэлектронике и для подсоединения бытовой техники.

Некоторые народные умельцы, недовольные пониженным напряжением в сети, рискуют включать бытовые приборы через повышающий трансформатор. Спонтанный скачок напряжения может привести к тому, что яркий комнатный свет заменит очень яркое пламя пожара.

По задачам, которые решает трансформатор, приборы делятся на основные виды:

Любое изменение параметров электричества в цепи связано с трансформатором. Специалисту, проектирующему электронные схемы, необходимо знание природы электромагнетизма. Технология расчёта обмоток трансформатора основана на базовых формулах физики.

Электротехнику, занятому рутинным делом намотки трансформатора, стоит помянуть добрым словом дядюшку Фарадея, который открыл замечательный закон электромагнитной индукции. Глядя на готовое устройство, следует также вспомнить великого соотечественника, русского изобретателя Павла Николаевича Яблочкова.

Типы магнитопроводов силовых трансформаторов.

Магнитопровод низкочастотного трансформатора состоит из стальных пластин. Использование пластин вместо монолитного сердечника уменьшает вихревые токи, что повышает КПД и снижает нагрев.

Магнитопроводы вида 1, 2 или 3 получают методом штамповки.
Магнитопроводы вида 4, 5 или 6 получают путём навивки стальной ленты на шаблон, причём магнитопроводы типа 4 и 5 затем разрезаются пополам.

Магнитопроводы бывают:

1, 4 – броневые,
2, 5 – стержневые,
6, 7 – кольцевые.

Чтобы определить сечение магнитопровода, нужно перемножить размеры «А» и «В». Для расчётов в этой статье используется размер сечения в сантиметрах.

Трансформаторы с витыми стержневым поз.1 и броневым поз.2 магнитопроводами.

Трансформаторы с штампованными броневым поз.1 и стержневым поз.2 магнитопроводами.

Трансформаторы с витыми кольцевыми магнитопроводами.

Как определить габаритную мощность трансформатора.

Габаритную мощность трансформатора можно приблизительно определить по сечению магнитопровода. Правда, ошибка может составлять до 50%, и это связано с рядом факторов. Габаритная мощность напрямую зависит от конструктивных особенностей магнитопровода, качества и толщины используемой стали, размера окна, величины индукции, сечения провода обмоток и даже качества изоляции между отдельными пластинами.

Чем дешевле трансформатор, тем ниже его относительная габаритная мощность.
Конечно, можно путём экспериментов и расчетов определить максимальную мощность трансформатора с высокой точностью, но смысла большого в этом нет, так как при изготовлении трансформатора, всё это уже учтено и отражено в количестве витков первичной обмотки.
Так что, при определении мощности, можно ориентироваться по площади сечения набора пластин проходящего через каркас или каркасы, если их две штуки.

P = B * S² / 1,69

Где:
P – мощность в Ваттах,
B – индукция в Тесла,
S – сечение в см²,
1,69 – постоянный коэффициент.

Пример:

Сначала определяем сечение, для чего перемножаем размеры А и Б.

S = 2,5 * 2,5 = 6,25 см²

Затем подставляем размер сечения в формулу и получаем мощность. Индукцию я выбрал 1,5Tc, так как у меня броневой витой магнитопровод.

P = 1,5 * 6,25² / 1,69 = 35 Ватт

Если требуется определить необходимую площадь сечения манитопровода исходя из известной мощности, то можно воспользоваться следующей формулой:

S = ²√ (P * 1,69 / B)

Пример:

Нужно вычислить сечение броневого штампованного магнитопровода для изготовления трансформатора мощностью 50 Ватт.

S = ²√ (50 * 1,69 / 1,3) = 8см²

О величине индукции можно справиться в таблице. Не стоит использовать максимальные значения индукции, так как они могут сильно отличаться для магнитопроводов различного качества.

Максимальные ориентировочные значения индукции.

В домашнем хозяйстве бывает необходимо оборудовать освещение в сырых помещениях: подвале или погребе и т.д. Эти помещения имеют повышенную степень опасности поражения электрическим током.

В этих случаях следует пользоваться электрооборудованием, рассчитанным на пониженное напряжение питания, не более 42 вольт .
Можно пользоваться электрическим фонарем с батарейным питанием или воспользоваться понижающим трансформатором с 220 вольт на 36 вольт .

В качестве примера давайте рассчитаем и изготовим однофазный силовой трансформатор 220/36 вольт.
Для освещения таких помещений подойдет электрическая лампочка на 36 Вольт и мощностью 25 — 60 Ватт . Такие лампочки с цоколем под стандартный патрон продаются в магазинах электро-товаров.

Если вы найдете лампочку другой мощности, например на 40 ватт , нет ничего страшного — подойдет и она. Просто наш трансформатор будет выполнен с запасом по мощности.

СДЕЛАЕМ УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА 220/36 ВОЛЬТ.

Мощность во вторичной цепи: Р2 = U2 I2 = 60 ватт

Где:
Р2 – мощность на выходе трансформатора, нами задана 60 ватт ;
U2 — напряжение на выходе трансформатора, нами задано 36 вольт ;
I2 — ток во вторичной цепи, в нагрузке.

КПД трансформатора мощностью до 100 ватт обычно равно не более η = 0,8 .
КПД определяет, какая часть мощности потребляемой от сети идет в нагрузку. Оставшаяся часть идет на нагрев проводов и сердечника. Эта мощность безвозвратно теряется.

Определим мощность потребляемую трансформатором от сети с учетом потерь:

Р1 = Р2 / η = 60 / 0,8 = 75 ватт.

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в магнитопроводе. Поэтому от значения Р1 , мощности потребляемой от сети 220 вольт , зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S .

Магнитопровод – это сердечник Ш – образной или О – образной формы, набранный из листов трансформаторной стали. На сердечнике будет располагаться каркас с первичной и вторичной обмотками.

Площадь поперечного сечения магнитопровода рассчитывается по формуле:

S = 1,2 √P1

Где:
S — площадь в квадратных сантиметрах,
P1 — мощность первичной сети в ваттах.

S = 1,2 √75 = 1,2 8,66 = 10,4 см².

По значению S определяется число витков w на один вольт по формуле:

w = 50 / S

В нашем случае площадь сечения сердечника равна S = 10,4 см.кв .

w = 50 / 10,4 = 4,8 витка на 1 вольт.

Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках.

Число витков в первичной обмотке на 220 вольт:

W1 = U1 w = 220 4.8 = 1056 витка.

Число витков во вторичной обмотке на 36 вольт:

W2 = U2 w = 36 4,8 = 172.8 витков, округляем до 173 витка.

В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на активном сопротивлении провода вторичной обмотки. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5-10 % больше рассчитанного. Возьмем W2 = 180 витков .

Величина тока в первичной обмотке трансформатора:

I1 = P1 / U1 = 75 / 220 = 0,34 ампера.

Ток во вторичной обмотке трансформатора:

I2 = P2 / U2 = 60 / 36 = 1,67 ампера.

Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток определяются по значениям токов в них исходя из допустимой плотности тока, количества ампер на 1 квадратный миллиметр площади проводника. Для трансформаторов плотность тока, для медного провода, принимается 2 А/мм² .

При такой плотности тока диаметр провода без изоляции в миллиметрах определяется по формуле:

s = 0,8 d²

где: d — диаметр провода.

Например: мы не смогли найти провод для вторичной обмотки диаметром 1,1 мм .

Площадь поперечного сечения провода диаметром 1,1 мм равна:

s = 0,8 d² = 0,8 1,1² = 0,8 1,21 = 0,97 мм²

Округлим до 1,0 мм² .

Из таблицы выбираем диаметры двух проводов сумма площадей поперечного сечения которых равна 1.0 мм² .

Например, это два провода диаметром по 0,8 мм . и площадью по 0,5 мм² .

Или два провода:

Первый диаметром 1,0 мм . и площадью сечения 0,79 мм² ,
— второй диаметром 0,5 мм . и площадью сечения 0,196 мм² .
что в сумме дает: 0,79 + 0,196 = 0,986 мм² .

Намотка катушки ведется двумя проводами одновременно, строго выдерживается равное количество витков обоих проводов. Начала этих проводов соединяются между собой. Концы этих проводов также соединяются.
Получается как бы один провод с суммарным поперечным сечением двух проводов.

Рекомендуем также

Как измерить мощность трансформатора с помощью мультиметра. | Электроник

Когда то давно я делал себе зарядное устройство из трансформатора. Его я взял из старого черно белого телевизора ВЭЛС. Убрал все вторичные обмотки и намотал одну на 16 вольт. Мощности этого трансформатора хватало даже для зарядки 190 аккумуляторов.

Когда этот трансформатор у меня появился, обмотка его была обернута бумагой. На ней было написано напряжение, которое выдают вторичные обмотки. Их там было много, наверное, 7 или 8. Но вот мощности трансформатора на ней написано не было.

Для того, что бы определить мощность трансформатора нужно измерить ток и напряжение в нагрузке. Проверять буду 2 способами. С начало посмотрю ток короткого замыкания.

Для этого беру провод по толще и устанавливаю на него токовые клещи. Замыкаю вторичную обмотку.

Ток, короткого замыкания составляет 93 ампера.

Напряжение без нагрузки составляет 16,5 вольт.

Теперь нужно нагрузить трансформатор до такого уровня, при котором напряжение во вторичной обмотке просядет. Это делается для того, что бы можно было определить, какую максимальную мощность может выдать трансформатор. Нагружать буду стартером.

Нагружать нужно до такого уровня, при котором напряжение во вторичной обмотке просядет не менее чем на 15% от напряжения без нагрузки. Именно 15% будет оптимально. Но можно нагрузить и больше.

Напряжение просело до 8,5 вольт, а ток составил 55 ампер. Теперь для того, что бы вычислить мощность трансформатора нужно напряжение умножить на ток.

Получается, что мощность данного трансформатора составляет около 467 ватт.

Из этого трансформатора можно сделать зарядное устройство. Статья об этом находится здесь.

На этом все, спасибо за прочтение статьи, если она была вам полезна, ставьте лайк, и подписывайтесь на канал.

Можете еще прочитать следующие статьи.

Снял клемму с аккумулятора при работающем двигателе.

Подрезал боковой электрод свечи болгаркой и вкрутил ее в двигатель.

Как Определить Мощность Трансформатора :: Электротехническое оборудование

Как Определить Мощность Трансформатора

Трансформатор – важный электроприбор, отвечающий за выравнивание напряжения в сети. Он способен снижать показатели электроэнергии до привычных 220В, подаваемых в дома и квартиры.

Но разные виды устройств предназначены для выполнения разных задач, поэтому при установке важно знать все параметры прибора. Мощность трансформатора – важный показатель при выборе данного устройства, так как от нее зависит, насколько сложные задачи и в каком количестве прибор сможет их выполнять.

При покупке нового оборудования такого типа мощность указывается в характеристиках. Но как определить мощность трансформатора, если он не нов ый и тех паспорт давно затерялся?

Важно знать, как определить мощность трансформатора по железу по той простой причине, что, не зная ее, ненароком можно дать электрооборудованию слишком сложные задачи, с которыми техника не справится. Это может стать причиной не только поломок, но и возникновения опасных ситуаций – например, коротких замыканий.

Что нужно для определения интересующих параметров?

Для того, чтобы ответить на вопрос, как рассчитать мощность трансформатора по железу, достаточно будет взять одну деталь данного устройств – сердечник. Если говорить конкретнее, необходимо знать его сечение.

Для того, чтобы сделать расчет по формуле, необходимо иметь следующие составляющие:

• Площадь сердечника в мм квадрате.
• Коэфициент 1, 44 вт.

Формула составляется следующим образом: площадь сердечника в квадрате делится на 1, 44 вт и результатом примера будет искомая мощность трансформатора.

Стоит учитывать, что полученная величина будет не очень точной, хоть и приближенной к реальному результату. Но лучше проверять трансформатор при помощи специального оборудования или, хотя бы, специальных компьютерных программ. Это поможет избежать неточностей и ошибок, которые могут стать роковыми для исправности эксплуатируемого устройства.

Покупка трансформатора

Разобравшись с тем, как узнать мощность трансформатора по железу, необходимо перейти к непосредственной проверке интересуемой величины. Хорошо, если проверяемое устройство окажется подходящим для выполняемых им задач. В противном же случае следует немедленно остановить его работу и заменить электроприбор тем, который будет соответствовать всем требованиям.

Источник: electrograd.com

формула для нахождения сечения магнитопровода, как рассчитать обмотки

Простейший расчет силовых трансформаторов и автотрансформаторов

Иногда приходится самостоятельно изготовлять силовой трансформатор для выпрямителя. В этом случае простейший расчет силовых трансформаторов мощностью до 100—200 Вт проводится следующим образом.

Зная напряжение и наибольший ток, который должна давать вторичная обмотка (U2 и I2), находим мощность вторичной цепи: При наличии нескольких вторичных обмоток мощность подсчитывают путем сложения мощностей отдельных обмоток.

Далее, принимая КПД трансформатора небольшой мощности, равным около 80 %, определяем первичную мощность:

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в сердечнике. Поэтому от значения мощности Р1 зависит площадь поперечного сечения сердечника S, которая возрастает при увеличении мощности. Для сердечника из нормальной трансформаторной стали можно рассчитать S по формуле:

где s — в квадратных сантиметрах, а Р1 — в ваттах.

По значению S определяется число витков w’ на один вольт. При использовании трансформаторной стали

Если приходится делать сердечник из стали худшего качества, например из жести, кровельного железа, стальной или железной проволоки (их надо предварительно отжечь, чтобы они стали мягкими), то следует увеличить S и w’ на 20—30 %.

Теперь можно рассчитать число витков обмоток

В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на сопротивлении вторичных обмоток. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5—10 % больше рассчитанного.

Ток первичной обмотки

Диаметры проводов обмоток определяются по значениям токов и исходя из допустимой плотности тока, которая для трансформаторов принимается в среднем 2 А/мм2. При такой плотности тока диаметр провода без изоляции любой обмотки в миллиметрах определяется по табл. 1 или вычисляется по формуле:

Когда нет провода нужного диаметра, то можно взять несколько соединенных параллельно более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу. Площадь поперечного сечения провода определяется по табл. 1 или рассчитывается по формуле:

Для обмоток низкого напряжения, имеющих небольшое число витков толстого провода и расположенных поверх других обмоток, плотность тока можно увеличить до 2,5 и даже 3 А/мм2, так как эти обмотки имеют лучшее охлаждение. Тогда в формуле для диаметра провода постоянный коэффициент вместо 0,8 должен быть соответственно 0,7 или 0,65.

В заключение следует проверить размещение обмоток в окне сердечника. Общая площадь сечения витков каждой обмотки находится (умножением числа витков w на площадь сечения провода, равную 0,8d2из, где dиз — диаметр провода в изоляции. Его можно определить по табл. 1, в которой также указана масса провода. Площади сечения всех обмоток складываются. Чтобы учесть ориентировочно неплотность намотки, влияние каркаса изоляционных прокладок между обмотками и их слоями, нужно найденную площадь увеличить в 2—3 раза. Площадь окна сердечника не должна быть меньше значения, полученного из расчета.

В качестве примера рассчитаем силовой трансформатор для выпрямителя, питающего некоторое устройство с электронными лампами. Пусть трансформатор должен иметь обмотку высокого напряжения, рассчитанную на напряжение 600 В и ток 50 мА, а также обмотку для накала ламп, имеющую U = 6,3 В и I = 3 А. Сетевое напряжение 220 В.

Определяем общую мощность вторичных обмоток:

Мощность первичной цепи

Находим площадь сечения сердечника из трансформаторной стали:

Число витков на один вольт

Ток первичной обмотки

Число витков и диаметр проводов обмоток равны:

• для первичной обмотки

• для повышающей обмотки

• для обмотки накала ламп

Предположим, что окно сердечника имеет площадь сечения 5×3 = 15 см2 или 1500 мм2, а у выбранных проводов диаметры с изоляцией следующие: d1из = 0,44 мм; d2из = 0,2 мм; d3из = 1,2 мм.

Проверим размещение обмоток в окне сердечника. Находим площади сечения обмоток:

• для первичной обмотки

• для повышающей обмотки

• для обмотки накала ламп

Общая площадь сечения обмоток составляет примерно 430 мм2.

Как видно, она в три с лишним раза меньше площади окна и, следовательно, обмотки разместятся.

Расчет автотрансформатора имеет некоторые особенности. Его сердечник надо рассчитывать не на полную вторичную мощность Р2, а только на ту ее часть, которая передается магнитным потоком и может быть названа трансформируемой мощностью Рт.

Эта мощность определяется по формулам:

— для повышающего автотрансформатора

— для понижающего автотрансформатора, причем

Если автотрансформатор имеет отводы и будет работать при различных значениях n, то в расчете надо брать значение п, наиболее отличающееся от единицы, так как в этом случае значение Рт будет наибольшее и надо, чтобы сердечник мог передать такую мощность.

Затем определяется расчетная мощность Р, которая может быть принята равной 1,15•Рт. Множитель 1,15 здесь учитывает КПД автотрансформатора, который обычно несколько выше, чем у трансформатора. Д

алее применяются формулы расчета площади сечения сердечника (по мощности Р), числа витков на вольт, диаметров проводов, указанные выше для трансформатора. При этом надо иметь в виду, что в части обмотки, являющейся общей для первичной и вторичной цепей, ток равен I1 — I2, если автотрансформатор повышающий, и I2 — I1 если он понижающий.

KOMITART – развлекательно-познавательный портал

Разделы сайта

DirectAdvert NEWS

Друзья сайта

Осциллографы

Мультиметры

Купить паяльник

Купить Микшер

Купить Караоке

Статистика

Простой расчет понижающего трансформатора.

Магнитопровод низкочастотного трансформатора состоит из стальных пластин. Использование пластин вместо монолитного сердечника уменьшает вихревые токи, что повышает КПД и снижает нагрев.

Магнитопроводы вида 1, 2 или 3 получают методом штамповки.
Магнитопроводы вида 4, 5 или 6 получают путём навивки стальной ленты на шаблон, причём магнитопроводы типа 4 и 5 затем разрезаются пополам.

1, 4 – броневые,
2, 5 – стержневые,
6, 7 – кольцевые.

Чтобы определить сечение магнитопровода, нужно перемножить размеры «А» и «В». Для расчётов в этой статье используется размер сечения в сантиметрах.

Трансформаторы с витыми стержневым поз.1 и броневым поз.2 магнитопроводами.

Трансформаторы с штампованными броневым поз.1 и стержневым поз.2 магнитопроводами.

Трансформаторы с витыми кольцевыми магнитопроводами.

Габаритную мощность трансформатора можно приблизительно определить по сечению магнитопровода. Правда, ошибка может составлять до 50%, и это связано с рядом факторов. Габаритная мощность напрямую зависит от конструктивных особенностей магнитопровода, качества и толщины используемой стали, размера окна, величины индукции, сечения провода обмоток и даже качества изоляции между отдельными пластинами.

Чем дешевле трансформатор, тем ниже его относительная габаритная мощность.
Конечно, можно путём экспериментов и расчетов определить максимальную мощность трансформатора с высокой точностью, но смысла большого в этом нет, так как при изготовлении трансформатора, всё это уже учтено и отражено в количестве витков первичной обмотки.
Так что, при определении мощности, можно ориентироваться по площади сечения набора пластин проходящего через каркас или каркасы, если их две штуки.

Где:
P – мощность в Ваттах,
B – индукция в Тесла,
S – сечение в см²,
1,69 – постоянный коэффициент.

Сначала определяем сечение, для чего перемножаем размеры А и Б.

Затем подставляем размер сечения в формулу и получаем мощность. Индукцию я выбрал 1,5Tc, так как у меня броневой витой магнитопровод.

Если требуется определить необходимую площадь сечения манитопровода исходя из известной мощности, то можно воспользоваться следующей формулой:

Нужно вычислить сечение броневого штампованного магнитопровода для изготовления трансформатора мощностью 50 Ватт.

О величине индукции можно справиться в таблице. Не стоит использовать максимальные значения индукции, так как они могут сильно отличаться для магнитопроводов различного качества.

Максимальные ориентировочные значения индукции.

КАК РАССЧИТАТЬ ПОНИЖАЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР.

В домашнем хозяйстве бывает необходимо оборудовать освещение в сырых помещениях: подвале или погребе и т.д. Эти помещения имеют повышенную степень опасности поражения электрическим током.

В этих случаях следует пользоваться электрооборудованием, рассчитанным на пониженное напряжение питания, не более 42 вольт .
Можно пользоваться электрическим фонарем с батарейным питанием или воспользоваться понижающим трансформатором с 220 вольт на 36 вольт .

В качестве примера давайте рассчитаем и изготовим однофазный силовой трансформатор 220/36 вольт.
Для освещения таких помещений подойдет электрическая лампочка на 36 Вольт и мощностью 25 — 60 Ватт . Такие лампочки с цоколем под стандартный патрон продаются в магазинах электро-товаров.

Если вы найдете лампочку другой мощности, например на 40 ватт , нет ничего страшного — подойдет и она. Просто наш трансформатор будет выполнен с запасом по мощности.

Мощность во вторичной цепи: Р2 = U2 • I2 = 60 ватт

Где:
Р2 – мощность на выходе трансформатора, нами задана 60 ватт ;
U2 — напряжение на выходе трансформатора, нами задано 36 вольт ;
I2 — ток во вторичной цепи, в нагрузке.

КПД трансформатора мощностью до 100 ватт обычно равно не более η = 0,8 .
КПД определяет, какая часть мощности потребляемой от сети идет в нагрузку. Оставшаяся часть идет на нагрев проводов и сердечника. Эта мощность безвозвратно теряется.

Определим мощность потребляемую трансформатором от сети с учетом потерь:

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в магнитопроводе. Поэтому от значения Р1 , мощности потребляемой от сети 220 вольт , зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S .

Магнитопровод – это сердечник Ш – образной или О – образной формы, набранный из листов трансформаторной стали. На сердечнике будет располагаться каркас с первичной и вторичной обмотками.

Площадь поперечного сечения магнитопровода рассчитывается по формуле:

Где:
S — площадь в квадратных сантиметрах,
P1 — мощность первичной сети в ваттах.

По значению S определяется число витков w на один вольт по формуле:

В нашем случае площадь сечения сердечника равна S = 10,4 см.кв .

Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках.

Число витков в первичной обмотке на 220 вольт:

Число витков во вторичной обмотке на 36 вольт:

В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на активном сопротивлении провода вторичной обмотки. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5-10 % больше рассчитанного. Возьмем W2 = 180 витков .

Величина тока в первичной обмотке трансформатора:

Ток во вторичной обмотке трансформатора:

Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток определяются по значениям токов в них исходя из допустимой плотности тока, количества ампер на 1 квадратный миллиметр площади проводника. Для трансформаторов плотность тока, для медного провода, принимается 2 А/мм² .

При такой плотности тока диаметр провода без изоляции в миллиметрах определяется по формуле:

Для первичной обмотки диаметр провода будет:

Диаметр провода для вторичной обмотки:

ЕСЛИ НЕТ ПРОВОДА НУЖНОГО ДИАМЕТРА , то можно взять несколько, соединенных параллельно, более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу.

Площадь поперечного сечения провода определяется по формуле:

где: d — диаметр провода.

Например: мы не смогли найти провод для вторичной обмотки диаметром 1,1 мм .

Площадь поперечного сечения провода диаметром 1,1 мм равна:

Округлим до 1,0 мм² .

Из таблицы выбираем диаметры двух проводов сумма площадей поперечного сечения которых равна 1.0 мм² .

Например, это два провода диаметром по 0,8 мм . и площадью по 0,5 мм² .

Или два провода:

— первый диаметром 1,0 мм . и площадью сечения 0,79 мм² ,
— второй диаметром 0,5 мм . и площадью сечения 0,196 мм² .
что в сумме дает: 0,79 + 0,196 = 0,986 мм² .

Намотка катушки ведется двумя проводами одновременно, строго выдерживается равное количество витков обоих проводов. Начала этих проводов соединяются между собой. Концы этих проводов также соединяются.
Получается как бы один провод с суммарным поперечным сечением двух проводов.

Расчет трансформатора: онлайн калькулятор или дедовский метод для дома — выбери сам

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

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

Сразу заостряю ваше внимание на том вопросе, что приводимые методики не способны точно учесть магнитные свойства сердечника, который может быть выполнен из разных сортов электротехнических стали.

Поэтому реальные электрические характеристики собранного трансформатора могут отличаться на сколько-то вольт или число ампер от полученного расчетного значения. На практике это обычно не критично, но, всегда может быть откорректировано изменением числа количества в одной из обмоток.

Поперечное сечение магнитопровода передает первичную энергию магнитным потоком во вторичную обмотку. Обладая определенным магнитным сопротивлением, оно ограничивает процесс трансформации.

От формы, материала и сечения сердечника зависит мощность, которую можно преобразовывать и нормально передавать во вторичную цепь.

Как пользоваться онлайн калькулятором для расчета трансформатора пошагово

Подготовка исходных данных за 6 простых шагов

Шаг №1. Указание формы сердечника и его поперечного сечения

Лучшим распределением магнитного потока обладают сердечники, набранные из Ш-образных пластин. Кольцевая форма из П-образных составляющих деталей обладает большим сопротивлением.

Для проведения расчета надо указать форму сердечника по виду пластины (кликом по точке) и его измеренные линейные размеры:

1. Ширину пластины под катушкой с обмоткой.
2. Толщину набранного пакета.

Вставьте эти данные в соответствующие ячейки таблицы.

Шаг №2. Выбор напряжений

Трансформатор создается как повышающей, понижающей (что в принципе обратимо) или разделительной конструкцией. В любом случае вам необходимо указать, какие напряжения вам нужны на его первичной и вторичной обмотке в вольтах.

Заполните указанные ячейки.

Шаг №3. Частота сигнала переменного тока

По умолчанию выставлена стандартная величина бытовой сети 50 герц. При необходимости ее нужно изменить на требуемую по другому расчету. Но, для высокочастотных трансформаторов, используемых в импульсных блоках питания, эта методика не предназначена.

Их создают из других материалов сердечника и рассчитывают иными способами.

Шаг №4. Коэффициент полезного действия

У обычных моделей сухих трансформаторов КПД зависит от приложенной электрической мощности и вычисляется усредненным значением.

Но, вы можете откорректировать его значение вручную.

Шаг №5. Магнитная индуктивность

Параметр определяет зависимость магнитного потока от геометрических размеров и формы проводника, по которому протекает ток.

По умолчанию для расчета трансформаторов принят усредненный параметр в 1,3 тесла. Его можно корректировать.

Шаг №6. Плотность тока

Термин используется для выбора провода обмотки по условиям эксплуатации. Среднее значение для меди принято 3,5 ампера на квадратный миллиметр поперечного сечения.

Для работы трансформатора в условиях повышенного нагрева его следует уменьшить. При принудительном охлаждении или пониженных нагрузках допустимо увеличить. Однако 3,5 А/мм кв вполне подходит для бытовых устройств.

Выполнение онлайн расчета трансформатора

После заполнения ячеек с исходными данными нажимаете на кнопку «Рассчитать». Программа автоматически обрабатывает введенные данные и показывает результаты расчета таблицей.

Как рассчитать силовой трансформатор по формулам за 5 этапов

Привожу упрощенную методику, которой пользуюсь уже несколько десятков лет для создания и проверки самодельных трансформаторных устройств из железа неизвестной марки по мощности нагрузки.

По ней мне практически всегда получалось намотать схему с первой попытки. Очень редко приходилось добавлять или уменьшать некоторое количество витков.

Этап №1. Как мощность сухого трансформатора влияет на форму и поперечное сечение магнитопровода

В основу расчета положено среднее соотношение коэффициента полезного действия ŋ, как отношение электрической мощности S2, преобразованной во вторичной обмотке к приложенной полной S1 в первичной.

Потери мощности во вторичной обмотке оценивают по статистической таблице.

Мощность трансформатора, ватты	Коэффициент полезного действия ŋ
15÷50	0,50÷0,80
50÷150	0,80÷0,90
150÷300	0,90÷0,93
300÷1000	0,93÷0,95
>1000	0.95÷0,98

Электрическая мощность устройства определяется произведением номинального тока, протекающего по первичной обмотке в амперах, на напряжение бытовой проводки в вольтах.

Она преобразуется в магнитную энергию, протекающую по сердечнику, полноценно распределяясь в нем в зависимости от формы распределения потоков:

1. для кольцевой фигуры из П-образных пластин площадь поперечного сечения под катушкой магнитопровода рассчитывается как Qc=√S1;
2. у сердечника из Ш-образных пластин Qc=0,7√S1.

Этап №2. Особенности вычисления коэффициента трансформации и токов внутри обмоток

Силовой трансформатор создается для преобразования электрической энергии одной величины напряжения в другое, например, U1=220 вольт на входе и U2=24 V — на выходе.

Коэффициент трансформации в приведенном примере записывается как выражение 220/24 или дробь с первичной величиной напряжения в числителе, а вторичной — знаменателе. Он же позволяет определить соотношение числа витков между обмотками.

На первом этапе мы уже определили электрические мощности каждой обмотки. По ним и величине напряжения необходимо рассчитать силу электрического тока I=S/U внутри любой катушки.

Этап №3. Как вычислить диаметры медного провода для каждой обмотки

При определении поперечного сечения проводника катушки используется эмпирическое выражение, учитывающее, что плотность тока лежит в пределах 1,8÷3 ампера на квадратный миллиметр.

Величину тока в амперах для каждой обмотки мы определили на предыдущем шаге.

Теперь просто извлекаем из нее квадратный корень и умножаем на коэффициент 0,8. Полученное число записываем в миллиметрах. Это расчетный диаметр провода для катушки.

Он подобран с учетом выделения допустимого тепла из-за протекающего по нему тока. Если место в окне сердечника позволяет, то диаметр можно немного увеличить. Тогда эти обмотки будут лучше приспособлены к тепловым нагрузкам.

Когда даже при плотной намотке все витки провода не вмещаются в окне магнитопровода, то его поперечное сечение допустимо чуть уменьшить. Но, такой трансформатор следует использовать для кратковременной работы и последующего охлаждения.

Этап №4. Определение числа витков обмоток по характеристикам электротехнической стали: важные моменты

Вычисление основано на использовании магнитных свойств железа сердечника. Промышленные трансформаторы собираются из разных сортов электротехнической стали, подбираемые под конкретные условия работы. Они рассчитываются по сложным, индивидуальным алгоритмам.

Домашнему мастеру достаются магнитопроводы неизвестной марки, определить электротехнические характеристики которой ему практически не реально. Поэтому формулы учитывают усредненные параметры, которые не сложно откорректировать при наладке.

Для расчета вводится эмпирический коэффициент ω’. Он учитывает величину напряжения в вольтах, которое наводится в одном витке катушки и связан с поперечным сечением магнитопровода Qc (см кв).

В первичной обмотке число витков вычислим, как W1= ω’∙U1, а во вторичной — W2= ω’∙U2.

Этап №5. Учет свободного места внутри окна магнитопровода

На этом шаге требуется прикинуть: войдут ли все обмотки в свободное пространство окна сердечника с учетом габаритов катушки.

Для этого допускаем, что провод имеет сечение не круглое, а квадрата со стороной одного диаметра. Тогда при совершенно идеальной плотной укладке он займет площадь, равную произведению единичного сечения на количество витков.

Увеличиваем эту площадь процентов на 30, ибо так идеально намотать витки не получится. Это будет место внутри полостей катушки, а она еще займет определенное пространство.

Далее сравниваем полученные площади для катушек каждой обмотки с окном магнитопровода и делаем выводы.

Второй способ оценки — мотать витки «на удачу». Им можно пользоваться, если новая конструкция перематывается проводом со старых рабочих катушек на том же сердечнике.

4 практических совета по наладке и сборке трансформатора: личный опыт

Сборка магнитопровода

Степень сжатия пластин влияет на шумы, издаваемые железом сердечника при вибрациях от протекающего по нему магнитного потока.

Одновременно не плотное прилегание железа с воздушными зазорами увеличивает магнитное сопротивление, вызывает дополнительные потери энергии.

Если для стягивания пластин используются металлические шпильки, то их надо изолировать от железа сердечника бумажными вставками и картонными шайбами.

Иначе по этому креплению возникнет искусственно созданный короткозамкнутый виток. В нем станет наводиться дополнительная ЭДС, значительно снижающая коэффициент полезного действия.

Состояние изоляции крепежных болтов относительно железа сердечника проверяют мегаомметром с напряжением от 1000 вольт. Показание должно быть не менее 0,5 Мом.

Расчет провода по плотности тока

Оптимальные размеры трансформатора играют важную роль для устройств, работающих при экстремальных нагрузках.

Для питающей обмотки, подключенной к бытовой проводке лучше выбирать плотность тока из расчета 2 А/мм кв, а для остальных — 2,5.

Способы намотки витков

Быстрая навивка на станке «внавал» занимает повышенный объем и нормально работает при относительно небольших диаметрах провода.

Качественную укладку обеспечивает намотка плотными витками один возле другого с расположением их рядами и прокладкой ровными слоями изоляции из конденсаторной бумаги, лакоткани, других материалов.

Хорошо подходят для создания диэлектрического слоя целлофановые (не из полиэтилена) ленты. Можно резать их от упаковок сигарет. Отлично справляется с задачами слоя изоляции кулинарная пленка для запекания мясных продуктов и выпечек.

Она же придает красивый вид внешнему покрытию катушки, одновременно обеспечивая ее защиту от механических повреждений.

Обмотки сварочных и пускозарядных устройств, работающие в экстремальных условиях с высокими нагрузками, желательно дополнительно пропитывать между рядами слоями силикатного клея (жидкое стекло).

Ему требуется дать время, чтобы засох. После этого наматывают очередной слой, что значительно удлиняет сроки сборки. Зато созданный по такой технологии трансформатор хорошо выдерживает высокие температурные нагрузки без создания межвитковых замыканий.

Как вариант такой защиты работает пропитка рядов провода разогретым воском, но, жидкое стекло обладает лучшей изоляцией.

Когда длины провода не хватает для всей обмотки, то его соединяют. Подключение следует делать не внутри катушки, а снаружи. Это позволит регулировать выходное напряжение и силу тока.

Замер тока на холостом ходу трансформатора

Мощные сварочные аппараты требуют точного подбора объема пластин и количества витков под рабочее напряжение, что взаимосвязано.

Выполнить качественную наладку позволяет замер тока холостого хода при оптимальной величине напряжения на входной обмотке питания.

Его значение должно укладываться в предел 100÷150 миллиампер из расчета на каждые 100 ватт приложенной мощности для трансформаторных изделий длительного включения. Когда используется режим кратковременной работы с частыми остановками, то его можно увеличить до 400÷500 мА.

Выполняя расчет трансформатора онлайн калькулятором или проверку его вычислений дедовскими формулами, вам придется собирать всю конструкцию в железе и проводах. При первых сборках своими руками можно наделать много досадных ошибок.

Чтобы их избежать рекомендую посмотреть видеоролик владельца Юность Ru. Он очень подробно и понятно объясняет технологию сборки и расчета. Под видео расположено много полезных комментариев, с которыми тоже следует ознакомиться.

Если заметите в ролике некоторые моменты, которые немного отличаются от моих рекомендаций, то можете задавать вопросы в комментариях. Обязательно обсудим.

Расчет трансформатора

Многие электронные и радиотехнические устройства получают питание от нескольких источников постоянного напряжения. Они относятся к так называемым вторичным источникам питания. В качестве первичных источников выступают сети переменного тока, напряжением 127 и 220 вольт, с частотой 50 Гц. Для обеспечения аппаратуры постоянным напряжением, вначале требуется выполнить повышение или понижение сетевого напряжения до необходимого значения. Чтобы получить требуемые параметры, необходимо произвести расчет трансформатора, который выполняет функцию посредника между электрическими сетями и приборам, работающими при постоянном напряжении.

Расчет силового трансформатора

Для точного расчета трансформатора требуются довольно сложные вычисления. Тем не менее, существуют упрощенные варианты формул, используемые радиолюбителями при создании силовых трансформаторов с заданными параметрами.

В начале нужно заранее рассчитать величину силы тока и напряжения для каждой обмотки. С этой целью на первом этапе определяется мощность каждой повышающей или понижающей вторичной обмотки. Расчет выполняется с помощью формул: P₂ = I₂xU₂; P₃ = I₃xU₃;P₄ = I₄xU₄, и так далее. Здесь P₂, P₃, P₄ являются мощностями, которые выдают обмотки трансформатора, I₂, I₃, I₄ – сила тока, возникающая в каждой обмотке, а U₂, U₃, U₄ – напряжение в соответствующих обмотках.

Определить общую мощность трансформатора (Р) необходимо отдельные мощности обмоток сложить и полученную сумму умножить на коэффициент потерь трансформатора 1,25. В виде формулы это выглядит как: Р = 1,25 (Р₂ + Р₃ + Р₄ + …).

Исходя из полученной мощности, выполняется расчет сечения сердечника Q (в см2). Для этого необходимо извлечь квадратный корень из общей мощности и полученное значение умножить на 1,2: . С помощью сечения сердечника необходимо определить количество витков n , соответствующее 1 вольту напряжения: n = 50/Q.

На следующем этапе определяется количество витков для каждой обмотки. Вначале рассчитывается первичная сетевая обмотка, в которой количество витков с учетом потерь напряжения составит: n₁ = 0,97 xn xU₁. Вторичные обмотки рассчитываются по следующим формулам: n₂ = 1,03 x n x U₂; n₃ = 1,03 x n x U₃;n₄ = 1,03 x n x U₄;…

Любая обмотка трансформатора имеет следующий диаметр проводов:
где I – сила тока, проходящего через обмотку в амперах, d – диаметр медного провода в мм. Определить силу тока в первичной (сетевой) обмотке можно по формуле: I₁ = P/U_1.Здесь используется общая мощность трансформатора.

Далее выбираются пластины для сердечника с соответствующими типоразмерами. В связи с этим, вычисляется площадь, необходимая для размещения всей обмотки в окне сердечника. Необходимо воспользоваться формулой: S_м = 4 x (d₁ 2 n₁ + d₂ 2 n₂ +d₃ 2 n₃ + d₄ 2 n₄ + …), в которой d₁, d₂, d₃ и d₄ – диаметр провода в мм, n₁, n₂, n₃ и n₄ – количество витков в обмотках. В этой формуле берется в расчет толщина изоляции проводников, их неравномерная намотка, место расположения каркаса в окне сердечника.

Полученная площадь S_м позволяет выбрать типоразмер пластины таким образом, чтобы обмотка свободно размещалась в ее окне. Не рекомендуется выбирать окно, размеры которого больше, чем это необходимо, поскольку это снижает нормальную работоспособность трансформатора.

Заключительным этапом расчетов будет определение толщины набора сердечника (b), осуществляемое по следующей формуле: b = (100 xQ)/a, в которой «а» – ширина средней части пластины. После выполненных расчетов можно выбирать сердечник с необходимыми параметрами.

Как рассчитать мощность трансформатора

Чаще всего необходимость расчета мощности трансформатора возникает при работе со сварочной аппаратурой, особенно когда технические характеристики заранее неизвестны.

Мощность трансформатора тесно связана с силой тока и напряжением, при которых аппаратура будет нормально функционировать. Самым простым вариантом расчета мощности будет умножение значения напряжения на величину силы тока, потребляемого устройством. Однако на практике не все так просто, прежде всего из-за различия в типах устройств и применяемых в них сердечников. В качестве примера рекомендуется рассматривать Ш-образные сердечники, получившие наиболее широкое распространение, благодаря своей доступности и сравнительно невысокой стоимости.

Для расчета мощности трансформатора понадобятся параметры его обмотки. Эти вычисления проводятся по такой же методике, которая рассматривалась ранее. Наиболее простым вариантом считается практическое измерение обмотки трансформатора. Показания нужно снимать аккуратно и максимально точно. После получения всех необходимых данных можно приступать к расчету мощности.

Ранее, для определения площади сердечника применялась формула: S=1,3*√Pтр. Теперь же, зная площадь сечения магнитопровода, эту формулу можно преобразовать в другой вариант: Р_тр = (S/1,3)/2. В обеих формулах число 1,3 является коэффициентом с усредненным значением.

Расчёт трансформатора по сечению сердечника

Конструкция трансформатора зависят от формы магнитопровода. Они бывают стержневыми, броневыми и тороидальными. В стержневых трансформаторах обмотки наматываются на стержни сердечника. В броневых – магнитопроводом только частично обхватываются обмотки. В тороидальных конструкциях выполняется равномерное распределение обмоток по магнитопроводу.

Для изготовления стержневых и броневых сердечников используются отдельные тонкие пластины из трансформаторной стали, изолированные между собой. Тороидальные магнитопроводы представляют собой намотанные рулоны из ленты, для изготовления которых также используется трансформаторная сталь.

Важнейшим параметром каждого сердечника считается площадь поперечного сечения, оказывающая большое влияние на мощность трансформатора. КПД стержневых трансформаторов значительно превышает такие же показатели у броневых устройств. Их обмотки лучше охлаждаются, оказывая влияние на допустимую плотность тока. Поэтому в качестве примера для расчетов рекомендуется рассматривать именно эту конструкцию.

В зависимости от параметров сердечника, определяется значение габаритной мощности трансформатора. Она должна превышать электрическую, поскольку возможности сердечника связаны именно с габаритной мощностью. Эта взаимная связь отражается и в расчетной формуле: S_о хS_с = 100 хР_г /(2,22 * В_с х j х f х k_ох k_c). Здесь S_о и S_с являются соответственно площадями окна и поперечного сечения сердечника, Рг – значение габаритной мощности, Вс – показатель магнитной индукции в сердечнике, j – плотность тока в проводниках обмоток, f – частота переменного тока, k_о и k_c – коэффициенты заполнения окна и сердечника.

Как определить число витков обмотки трансформатора не разматывая катушку

При отсутствии данных о конкретной модели трансформатора, количество витков в обмотках определяется при помощи одной из функций мультиметра.

Мультиметр следует перевести в режим омметра. Затем определяются выводы всех имеющихся обмоток. Если между магнитопроводом и катушкой имеется зазор, то сверху всех обмоток наматывается дополнительная обмотка из тонкого провода. От количества витков будет зависеть точность результатов измерений.

Один щуп прибора подключается к концу основной обмотки, а другой щуп – к дополнительной обмотке. По очереди выполняются измерения всех обмоток. Та из них, у которой наибольшее сопротивление, считается первичной. Полученные данные позволяют выполнить расчет трансформатора и вместе с другими параметрами выбрать наиболее оптимальную конструкцию для конкретной электрической цепи.

Силовые трансформаторы, простой расчет

В статье на конкретном примере приводится простой метод расчета силового трансформатора для блока питания или зарядного устройства.

1. Перед тем, как использовать силовой трансформатор необходимо определиться с его мощностью.

Например, нужно рассчитать силовой трансформатор для зарядного устройства, которым будем заряжать автомобильные аккумуляторы емкостью до 60 А/час.

Как известно, ток заряда равен 0,1 от емкости аккумулятора, в нашем случае это 6 Ампер.

Напряжение для заряда аккумулятора должно быть не менее 15 В, плюс падение напряжения на диодах и токоограничивающем резисторе, примем его около 5 В.

Итого, напряжение вторичной обмотки должно быть около 20 В, при токе до 6 А. Мощность при этом, будет равна Р = 6 А х 20 В = 120 Вт.

К.п.д. силового трансформатора при мощности до 60 Вт составляет 0,75. При мощности до 150 Вт 0,8 и при больших мощностях 0,85.

В нашем случае принимаем к.п.д. равным 0,8.

При мощности вторичной обмотки 120 Вт, с учетом к.п.д. мощность первичной обмотки равна:

120 Вт : 0,8 = 150 Вт.

1. По этой мощности определяем площадь поперечного сечения сердечника, на котором будут расположены обмотки.

S (см 2 ) = (1,0 ÷1,2) √Р

Коэффициент перед корнем квадратным из мощности зависит от качества электротехнической стали сердечника.

Принимаем его равным среднему значению 1,1 и получаем площадь сердечника равной 13,5 см 2 .

1. Теперь нужно определить дополнительную величину – количество витков на вольт. Обозначим ее N.

Коэффициент от 50 до 70 зависит от качества стали. Возьмем среднее значение 60. Получаем количество витков на вольт равным:

Округлим это значение до 4,5 витка на вольт.

Первичная обмотка будет работать от 220 В. Ее количество витков равно 220 х 4,5 = 990 витков.

Вторичная обмотка должна выдавать 20 В. Ее количество витков равно 20 х 4,5 = 90 витков.

1. Осталось определить диаметр провода обмоток.

Для этого нужно знать ток каждой обмотки. Для вторичной обмотки ток нам известен, его величина 6 А.

Ток первичной обмотки определим, как мощность, деленную на напряжение. (Сдвиг фаз для упрощения расчета учитывать не будем).

I₁ = 150 Вт / 220 В = 0,7 А

Диаметр провода определяем по формуле:

Коэффициент перед корнем квадратным влияет на плотность тока в проводе. Чем больше его значение, тем меньше будет греться провод при работе. Примем среднее значение.

Для меди плотность тока до 3,2 А/мм кв, для алюминиевых проводов до 2А/мм кв.

Диаметр провода первичной обмотки:

D₁ = 0,75 √0,7 = 0,63 мм

Диаметр провода вторичной обмотки:

D₂ = 0,75 √6 = 1,84 мм

Для намотки выбираем ближайший больший диаметр. Если нет толстого провода для вторичной обмотки, можно намотать ее в два провода. При этом суммарная площадь сечения проводов должна быть не меньше площади сечения для рассчитанного диаметра провода. Как известно, площадь сечения равна πr² , где π это 3,14, а r — радиус провода.

Вот и весь расчет.

Если вторичных обмоток несколько, сумма их мощностей не должна превышать величину, равную мощности первичной обмотки, умноженной на к.п.д. Количество витков на вольт одинаково для всех обмоток конкретного трансформатора. Если известно количество витков на вольт, можно намотать обмотку на любое напряжение, главное, чтобы она влезла в окно магнитопровода. Диаметр провода каждой обмотки определяется исходя из величины тока этой обмотки.

Овладев этой простой методикой, вы сможете не только изготовить нужный вам силовой трансформатор, но и подобрать уже готовый.

Материал статьи продублирован на видео:

Расчет трансформатора

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

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

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.

Как определить мощность трансформатора по сердечнику

Смоежете ли вы сделать трансформатор под наше техническое задание?

Конечно, у нас собстевенное производство, поэтому мы можем производить не стандартные транс р с боковым подключением вводов и выводов высокого и низкого напряжения. Вправо и влево — вверх и вниз, типа НН и ВН и дополнительными опциями! Сборка любых технических параметров первичной и вторичной обмотки

Есть ли у вас силовые трансформаторы других заводом производителей?

Да, мы сотрудничаем с официальными дилерами, представительство в России, список таких заводов:
Казахстан — Кентауский трансформаторный завод Белоруссия Минск — Минский электротехнический завод им Козлова Украина Богдано Хмельницчкий (Запорожский) — Укрэлектроаппарат Алтайский Барнаул — Барнаульский Алттранс Тольяттинский Самарский — Самара ЗАО Электрощит СЭЩ Санкт Петербург СПБ Невский — Волхов Великий Новгород Подольский — ЗАО Трансформер Чеховский Электрощит Георгиевский ОАО ГТЗ Компания кубань электрощит

Высоковольные трансформаторы каких марок представлены у вас в каталоге?

Марки трансформаторов с естественной масляной системой охлаждения обмоток серии ТМ ТМГ ТМЗ ТМФ ТМГФ. Виды баков гофро (гофрированный) и с радиаторами (радиаторный) А так же доступны линейки сухих трансформаторов ТС ТСЗ ТСЛ ТСЛЗ

Высоковольтные силовые трансформаторы каких мощностей Вы можете изготовить?

Производим повышающие и понажающие напряжение заземление тока, большие цеховые, производственные, промышленные и общепромышленные трансформаторы собственных нужд общего назначения внутренней встроенные в помещение ТП и наружной установки закрытого типа. Выбор наминалы мощности 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 (1 мВа) 1250 (1 25 мВа) 1600 (1 6 мВа) 2500 4000 6300 кВа и напряжением 6 10 35 110 0.4 кВ кВт. Можем сделать испытание напряжением под заказ, например компоновка новые типовые проекты из аморфной стали или с глухозаземлённой нейтралью каскадные, разделительные, фланцевые с боковыми вводами выводами. Строительство соответствует нормам ПУЭ и ТУ сертификация систем охлаждения. С необходимыми параметрами и тех характеристиками габаритами размерами весом высотой шириной и доп описание из образеца технического задания справочные данные документация условия работы. Прайс каталог с ценами завода производителя. Производство в России! Фото состав (из чего состоит) и чертежи принципиальная однолинейная электрическая схема по запросу. Срок эксплуатации 25 лет

В какие города поставляете оборудвание?

Поставляем в дачный посёлок коттеджные дачи коттеджи, садовые СНТ товарищества, сельские деревенские местности деревни

Трансформаторы

Трансформаторы
Далее: Согласование импеданса Up: индуктивность Предыдущая: Схема Трансформатор — это устройство для повышения или понижения напряжения переменный электрический сигнал. Без эффективных трансформаторов трансмиссия и распределение переменного тока электричество на большие расстояния было бы невозможно. Рисунок 51 показана принципиальная схема типичного трансформатора. Есть две схемы. А именно, первичная цепь и вторичная цепь .Между двумя цепями нет прямого электрического соединения, но каждая цепь содержит катушку, которая соединяет ее индуктивно, с другой цепью. В реальных трансформаторах две катушки намотаны на один и тот же железный сердечник. Назначение железного сердечника — направлять магнитный поток, генерируемый ток, протекающий вокруг первичной обмотки, так что насколько это возможно, также связывает вторичная обмотка. Общий магнитный поток, связывающий две катушки, обычно обозначается на принципиальных схемах рядом параллельных прямых линий, проведенных между катушками.

Рисунок 51: Принципиальная схема трансформатора.

Рассмотрим особенно простой трансформатор, в котором первичная и вторичная катушки — это соленоиды , с одним и тем же заполненным воздухом сердечником. Предположим, что — длина сердечника; — площадь его поперечного сечения. Пусть будет общее количество витков в первичной обмотке, и пусть будет общее количество витков во вторичной обмотке.Предположим, что переменное напряжение

(281)

подается в первичную цепь от некоторого внешнего источника переменного тока. Здесь, — пиковое напряжение в первичной цепи, а — частота чередования (в радианах в секунду). Течение вокруг первичная цепь написана

(282)

где — пиковый ток. Этот ток генерирует изменение магнитного потока, в сердечнике соленоида, который связывает вторичную катушку, и, таким образом, индуктивно генерирует переменную ЭДС

(283)

во вторичной цепи, где — пиковое напряжение.Предположим, что это ЭДС управляет переменным током

(284)

вокруг вторичной цепи, где — пиковый ток.

Записывается уравнение первичной цепи

(285)

предполагая, что в этой цепи пренебрежимо малое сопротивление. Первый срок в приведенном выше уравнении — это ЭДС, генерируемая извне.Второй член обратная ЭДС из-за самоиндукции первичной катушки. В последний член — ЭДС из-за взаимной индуктивности первичной и вторичные катушки. При отсутствии значительного сопротивления в первичной обмотке В цепи эти три ЭДС должны в сумме равняться нулю. Уравнения (281), (282), (284) и (285) можно объединить, чтобы получить

(286)

поскольку

(287)

Возникающая во вторичном контуре переменная ЭДС состоит из ЭДС, генерируемая собственной индуктивностью вторичной катушки, плюс ЭДС, создаваемая взаимной индуктивностью первичной и вторичной катушек.Таким образом,

(288)

Уравнения (282), (283), (284), (287) и (288) дают

(289)

Теперь мгновенная выходная мощность внешнего источника переменного тока, который управляет первичный контур

(290)

Точно так же мгновенная электрическая энергия в единицу времени индуктивно передается от первичный к вторичному контуру

(291)

Если резистивные потери в первичной обмотке и вторичные цепи пренебрежимо малы, как предполагается, тогда, за счет сохранения энергии эти две силы должны всегда равняться друг другу.Таким образом,

(292)

что легко сводится к

(293)

Уравнения (286), (289) и (293) дают

(294)

который дает

(295)

и, следовательно,

(296)

Уравнения (293) и (296) можно объединить, чтобы получить

(297)

Обратите внимание, что, хотя взаимная индуктивность двух катушек равна несет полную ответственность за передачу энергия между первичной и вторичной цепями, это собственная индуктивность двух катушек, которые определяют соотношение пиковых напряжений и пиковые токи в этих цепях.

Теперь из Разд. 10.2, собственные индуктивности первичной и вторичные катушки представлены а также , соответственно. Следует что

(298)

и, следовательно, что

(299)

Другими словами, соотношение пиковых напряжений и пиковых токов в первичном и вторичном контурах определяется соотношением количество витков в первичной и вторичной обмотках.Это последнее соотношение обычно называют -кратным числом оборотов трансформатора. Если вторичная обмотка содержит на витков больше, чем первичная обмотка, на витков больше, чем пиковое напряжение во вторичной цепи превышает , что в первичной цепи. Этот тип трансформатора называется повышающим трансформатором , потому что он увеличивает напряжение сигнала переменного тока. Обратите внимание, что в повышении трансформатор пиковый ток во вторичной обмотке цепь на меньше, чем на пиковый ток в первичной цепи (как и должно быть, если необходимо сохранить энергию).Таким образом, повышающий трансформатор фактически понижает ток. Так же, если вторичная обмотка содержит на витков меньше витков, чем первичная обмотка то пиковое напряжение во вторичной цепи на меньше, чем на в первичном контуре. Этот тип трансформатора называется понижающим . трансформатор . Обратите внимание, что понижающий трансформатор фактически увеличивает ток ( то есть , пиковый ток во вторичной цепи превышает значение в первичном контуре).

Электроэнергия переменного тока вырабатывается на электростанциях при довольно низком пиковом напряжении ( и.е. , что-то вроде 440 В), и потребляется внутренним пользователем при пиковом напряжении 110 В (в США). Однако электричество переменного тока передается от электростанции к месту потребления при очень высоком пиковом напряжении (обычно 50 кВ). Фактически, как только сигнал переменного тока выходит из генератора на электростанции, подается на повышающий трансформатор, повышающий пиковое напряжение с нескольких сотен вольт до многих десятков киловольт. Выход повышающего трансформатора подается на линия электропередачи высокого напряжения, которая обычно транспортирует электроэнергию по многие десятки километров, и, как только электричество достигнет своего точка потребления, он питается через серию понижающих трансформаторов до тех пор, пока к моменту выхода из домашней розетки его пиковое напряжение не станет равным только 110В.Но если электричество переменного тока генерируется и потребляется на сравнительно низкие пиковые напряжения, зачем возиться с повышение пикового напряжения до очень высокого значения на электростанции, а затем снова понизить напряжение, когда электричество дошел до своей точки потребления? Почему бы не создавать, передавать и распределять электричество при пиковом напряжении 110В? Что ж, рассмотрим электрический линия электропередачи, по которой передается пиковая электрическая мощность между электростанциями и город. Мы можем думать о том, что зависит от количества потребителей в городе и характера электрические устройства, с которыми они работают, как по существу фиксированное количество.Предположим, что и — пиковое напряжение и пиковый ток сигнала переменного тока, передаваемого по линии, соответственно. Мы можем рассматривать эти числа как переменные, поскольку мы можем изменять их с помощью трансформатора. Однако, поскольку произведение пика напряжение и пиковый ток должны оставаться постоянными. Предположим, что сопротивление линии есть. Пиковая скорость потери электроэнергии из-за к омическому нагреву в строке есть, что можно записать

(300)

Таким образом, если мощность, передаваемая по линии, является фиксированной величиной, как и сопротивление линии, тогда мощность, потерянная в линии из-за омического нагрева, изменяется как обратный квадрат из пиковое напряжение в линии.Оказывается, даже при очень высоких напряжениях например, 50 кВ, омические потери мощности в линии электропередачи протяженностью десятки километров может составлять до 20% передаваемой мощности. Это легко может быть оценил, что если была сделана попытка передать электрическую мощность переменного тока при пиковом напряжении 110 В омические потери будут настолько значительными, что практически ни один из сила достигнет своей цели. Таким образом, можно только генерировать электроэнергию в центральном месте, передавать ее на большие расстояния, а затем распределить его в точке потребления, если передача выполняется при очень высоких пиковых напряжениях (чем выше, тем лучше).Трансформеры играют жизненно важную роль в этом процессе, потому что они позволяют нам активизировать и понизить напряжение электрического сигнала переменного тока очень эффективно (хорошо продуманный трансформатор обычно имеет потери мощности, которые составляют всего несколько процентов от полная мощность, протекающая через него).

Конечно, трансформаторы не работают на электричестве постоянного тока, потому что магнитный поток, создаваемый первичной катушкой, не меняется во времени, и, следовательно, не вызывает ЭДС во вторичной обмотке. На самом деле не существует эффективного метода повышения или понижение напряжения электрического сигнала постоянного тока.Таким образом, это невозможно эффективно передавать электроэнергию постоянного тока на большие расстояния. Это основная причина, почему коммерчески производимая электроэнергия — это переменный ток, а не постоянный ток.

---

Далее: Согласование импеданса Up: индуктивность Предыдущая: Схема

Ричард Фицпатрик 2007-07-14

Как рассчитать мощность трансформатора? — AnswersToAll

Как рассчитать мощность трансформатора?

Входная и выходная мощность

1. Электрическая мощность рассчитывается умножением напряжения (в вольтах) на ток (в амперах).
2. Если трансформатор имеет КПД 100%, то входная мощность будет равна выходной мощности.
3. В P — входное (первичное) напряжение.
4. I p — входной (первичный) ток.
5. В с — выходное (вторичное) напряжение.
6. I с — выходной (вторичный) ток.

Какая формула трансформатора?

Vp = −NpΔΦΔt V p = — N p Δ Φ Δ t. Это известно как уравнение трансформатора, и оно просто утверждает, что отношение вторичного напряжения к первичному в трансформаторе равно отношению количества петель в их катушках.

Что такое уравнение ЭДС трансформатора?

Следовательно, среднеквадратичное значение ЭДС на оборот = 1,11 x 4f Φm = 4,44f Φm. Это называется уравнением ЭДС трансформатора, которое показывает, что ЭДС / число витков одинаковы как для первичной, так и для вторичной обмотки.

Какие потери в трансформаторе?

В трансформаторе могут возникать различные виды потерь, например, в железе, меди, гистерезисе, вихревых, паразитных и диэлектрических. Потери в меди в основном возникают из-за сопротивления в обмотке трансформатора, тогда как гистерезисные потери будут возникать из-за изменения намагниченности внутри сердечника.

Какие два основных типа трансформатора?

Трансформаторы

обычно имеют один из двух типов сердечников: тип сердечника и тип оболочки. Эти два типа отличаются друг от друга тем, как первичная и вторичная обмотки расположены вокруг стального сердечника. Тип сердечника — в этом типе обмотки окружают многослойный сердечник.

Сколько витков в трансформаторе?

Однофазный трансформатор имеет 480 витков на первичной обмотке и 90 витков на вторичной обмотке.Максимальное значение плотности магнитного потока составляет 1,1 Тл, когда на первичную обмотку трансформатора подается напряжение 2200 В, 50 Гц.

Какие основные части трансформатора?

Трансформатор состоит из трех основных частей:

• железный сердечник, служащий магнитопроводом,
• первичная обмотка или катушка с проволокой и.
• — вторичная обмотка или катушка с проводом.

Почему в трансформаторе используется железо?

Способность железа или стали переносить магнитный поток намного выше, чем у воздуха.Эта способность переносить поток называется проницаемостью. Таким образом, в трансформаторе вместо воздушного сердечника используется железный сердечник. Это означает, что способность стального сердечника переносить магнитный поток в 1500 раз больше, чем у воздуха.

Какой символ у трансформатора?

Когда трансформатор имеет центральный ответвитель, символ состоит из двух кружков с линией, соединяющей один из кружков. Вот альтернативная квалифицированная версия, на которой также есть точки, указывающие полярность мгновенного напряжения.

Что означают точки на трансформаторе?

Размещение этих точек рядом с концами первичной и вторичной обмоток сообщает нам, что мгновенная полярность напряжения, наблюдаемая на первичной обмотке, будет одинаковой на вторичной обмотке.

Что такое повышающие трансформаторы?

Трансформатор, который увеличивает напряжение от первичной обмотки к вторичной (больше витков вторичной обмотки, чем витков первичной обмотки), называется повышающим трансформатором. В качестве понижающего блока этот трансформатор преобразует низковольтную слаботочную мощность в низковольтную сильноточную мощность.

Почему ТТ подключается последовательно?

CT также необходимо подключать последовательно, потому что только ток во вторичной обмотке будет в N раз больше тока в первичной.CT предназначен для измерения тока (как амперметр), поэтому он подключен последовательно с проводником, по которому течет этот ток.

В чем разница между силовым трансформатором и трансформатором тока?

Силовой трансформатор используется для преобразования напряжения, используя количество обмоток в двух катушках в качестве отношения, в то время как трансформатор тока представляет собой просто индуктор, размещенный вокруг провода для измерения магнитного поля, вызванного изменяющимся током. Таким образом, вы используете его для измерения (переменного) тока без разрыва цепи.

Что такое нагрузка КТ?

Нагрузка в измерительной цепи ТТ — это (в основном резистивный) импеданс, подключенный ко вторичной обмотке. Это означает, что ТТ с номинальной нагрузкой B-0,2 может выдерживать сопротивление до 0,2 Ом в измерительной цепи, прежде чем его выходной ток перестанет быть фиксированным отношением к первичному току.

Насколько далеко CT от PT?

2 часа

Что такое ET по сравнению с CT?

ET на 1 час опережает время в CT.Если вы находитесь в ET, то для проведения конференц-связи или встречи наиболее удобное время для всех сторон будет между 10:00 и 18:00. В CT будет обычное рабочее время — между 09:00 и 17:00.

Трансформатор

— потери и КПД

Потери в трансформаторе

В любой электрической машине «потери» можно определить как разницу между входной и выходной мощностью. Электрический трансформатор представляет собой статическое устройство , поэтому механические потери (такие как потери на ветер или трение) в нем отсутствуют.Трансформатор состоит только из электрических потерь (потерь в стали и в меди). Потери в трансформаторе аналогичны потерям в машине постоянного тока, за исключением того, что трансформаторы не имеют механических потерь.
Потери в трансформаторе объясняются ниже —

(i) Потери в сердечнике или железе

Потери на вихревые токи и гистерезисные потери зависят от магнитных свойств материала, из которого изготовлен сердечник. Следовательно, эти потери также известны как потери в сердечнике или потери в стали .

• Потери на гистерезис в трансформаторе : Потери на гистерезис возникают из-за реверсирования намагничивания в сердечнике трансформатора. Эти потери зависят от объема и марки чугуна, частоты перемагничивания и величины магнитной индукции. Его можно получить по формуле Штейнмеца:
  W _h = ηB _max ^1,6 фВ (Вт)
  , где η = константа гистерезиса Штейнмеца
  V = объем активной зоны в м ³
• Потери на вихревые токи в трансформаторе : В трансформаторе переменный ток подается на первичную обмотку, которая создает переменный магнитный поток.Когда этот поток соединяется со вторичной обмоткой, он создает в ней наведенную ЭДС. Но некоторая часть этого потока также связана с другими проводящими частями, такими как стальной сердечник, железный корпус или трансформатор, что приведет к наведенной ЭДС в этих частях, вызывая в них небольшой циркулирующий ток. Этот ток называется вихревым током. Из-за этих вихревых токов некоторая энергия будет рассеиваться в виде тепла.

(ii) Потери в меди в трансформаторе

Потери в меди возникают из-за омического сопротивления обмоток трансформатора.Потери в меди для первичной обмотки I ₁ ² R ₁ , а для вторичной обмотки I ₂ ² R ₂ . Где I ₁ и I ₂ — ток первичной и вторичной обмоток соответственно, R ₁ и R ₂ — сопротивления первичной и вторичной обмоток соответственно. Понятно, что потери Cu пропорциональны квадрату тока, а ток зависит от нагрузки. Следовательно, потери в меди в трансформаторе зависят от нагрузки.

КПД трансформатора

Как и любая другая электрическая машина, КПД трансформатора можно определить как выходную мощность, деленную на входную. То есть эффективность = выход / вход.

Трансформаторы — самые эффективные электрические устройства. Большинство трансформаторов имеют КПД при полной нагрузке от 95% до 98,5%. Поскольку трансформатор является высокоэффективным, выход и вход имеют почти одинаковое значение, и, следовательно, непрактично измерять эффективность трансформатора, используя выход / вход.Лучшим методом определения КПД трансформатора является использование КПД = (вход — потери) / вход = 1 — (потери / вход).

Условия максимальной эффективности

Пусть,

Потеря меди = I12R1

Потери в железе = Wi

Следовательно, КПД трансформатора будет максимальным, когда потери в меди и потери в стали равны.
То есть потеря меди = потеря железа.

Работоспособность трансформатора

в течение всего дня Как мы видели выше, обычный или коммерческий КПД трансформатора можно представить как
Но в некоторых типах трансформаторов об их работоспособности нельзя судить по этому КПД.Например, первичные обмотки распределительных трансформаторов постоянно находятся под напряжением. Но их вторичные сети обеспечивают небольшую нагрузку без нагрузки большую часть времени в течение дня (поскольку бытовое использование электроэнергии наблюдается в основном с вечера до полуночи).
То есть, когда вторичные обмотки трансформатора не питают нагрузку (или подают только небольшую нагрузку), тогда только потери в сердечнике трансформатора являются значительными, а потери в меди отсутствуют (или очень малы). Потери в меди значительны только при нагрузке трансформаторов.Таким образом, для таких трансформаторов потери в меди относительно менее важны. Производительность таких трансформаторов сравнивается по энергии, потребляемой за один день.
Общий КПД трансформатора всегда меньше его обычного КПД.

Что такое потери в сердечнике трансформатора? С расчетом и формулой —

Трансформатор — это статическое устройство, что означает, что в нем отсутствуют механические неисправности (например, потеря трения). Трансформатор состоит только из потерь энергии (отказ железа и меди).

Ни одна машина в мире не эффективна на 100%, потери всегда есть!

Из-за изменений намагниченности сердечника трансформатора, а также потери меди из-за силы намотки трансформатора, происходит потеря физического явления. В объяснении описаны различные способы неудачи.

Не только из-за переменных колебаний магнитной цепи сердечника трансформатора, но и в основном из-за силы сопротивления обмотки.которые ясно объяснили эту потерю физического явления в статье, в основном связанной с потерями в сердечнике.

Любые потери в трансформаторе всегда рассчитываются на основе двух измерений: «Открытый контур» и «Замкнутый контур». С помощью этих измерений выходное напряжение, общие потери и КПД трансформатора оцениваются для расчета общей производительности любых трансформаторов.

Как правило, в трансформаторах известны только электрические потери. Но эти потери составляют лишь небольшую часть общих потерь трансформатора.Как и большинство потерь, происходит с сердечником в виде гистерезиса и потерь на вихревые токи.

Какие основные потери происходят в сердечнике трансформатора?

В трансформаторах считается одной из основных потерь по сравнению с другими существующими потерями. Это равносильно ИК, где он представляет собой общие потери тока в сердечнике из-за примесей материала и магнитного потока. R — общее сопротивление сердечника из-за воздушных зазоров и неправильной первичной и вторичной обмотки. Которая рассеивается в виде тепла.

Понимание концепции потери трансформатора

Фактические потери в стоимости электроэнергии относительно увеличиваются, особенно в нерабочее время. С уменьшением нагрузки при этом, а также увеличением относительной грузоподъемности формы. В целом потеря энергии в трансформаторах — это реальная разница между входной и выходной мощностью.

С каких пор будет подаваться питание на первичный контур. Входящая нагрузка рассчитывается для достижения конечной точки сердечника.Также учитываются потери, которые произошли при электроснабжении.

Какие потери в трансформаторах?

Потери в любом трансформаторе в основном классифицируются в зависимости от конструкции и эксплуатации. Какие

1. Переменная потеря
2. Постоянная потеря

, который далее делится на четыре основных вида на основе постоянных и переменных убытков.

1. Потеря меди
2. Потери в сердечнике
3. Паразитная потеря
4. Диэлектрические потери

Поскольку большинство потерь в трансформаторе происходит из-за типов сердечников и их функций.Которая снова подразделяется на

.

1. Гистерезис потери
2. Потери на вихревые токи

Вот групповая диаграмма отказа трансформатора, чтобы вы могли ее четко понять.

Классификация потерь трансформатора

Потери в меди — это фактические потери в обмотке трансформатора, включая первичную и вторичную обмотки, вызванные примесями материала в меди, которые препятствуют прохождению тока через провода обмотки. Их также часто называют потерями в обмотке.

Известно уравнением:

I ² R

Где « I » — ток, протекающий в обмотке из медного провода.

Где « R » — сопротивление обмотки из медного провода из-за примесей материала

Как уменьшить потери в меди в трансформаторе?

Истощение запасов меди вызвано омическим сопротивлением (R) обмоточного трансформатора и электрическим током (I).

Это в конечном итоге вызвано плохим качеством материала обмоток трансформаторов, а обмотки без потерь являются основными причинами потерь в меди. который может быть уменьшен двумя способами, если обмотка трансформатора будет плотной, так что сопротивление будет уменьшено, и импрегнацией вакуумной мощности (VPI) .

Каковы потери в сердечнике трансформатора?

Потери в сердечнике, также известные как потери в железе, в конечном итоге вызваны переменным магнитным потоком в сердечнике.Кроме того, потери в стали разделяются на гистерезисные и вихретоковые потери.

Это потери, возникающие в сердечнике трансформатора, когда он подвергается переменным изменениям магнитного потока, воздействующего на материал. Который отвечает за падение коэффициента преобразования энергии, ухудшающее производительность и эффективность .

Из-за нестабильных магнитных полей происходит отказ, который в конечном итоге разрушает сердечник без стабильного магнитного поля. В зависимости от основной причины они классифицируются на две разные потери.

Потеря гистерезиса

Когда сердечник трансформатора подвергается воздействию непрерывных переменных магнитных сил, возникает петля гистерезиса, в результате чего мощность рассеивается в виде внешнего тепла, что называется потерей гистерезиса.

Потери на гистерезис

Вот формула для расчета

P _h = KƞB ^1,6 fV в ваттах

Где « Kƞ » — постоянная величина, зависит от материала магнитопровода.’

‘ f ‘ — частота в герцах.

‘ B ‘ — самая высокая плотность потока.

‘ V ‘ — объем материала.

Почему кремнистая сталь считается лучшим материалом сердечника для уменьшения потерь на гистерезис?

Кремниевая сталь

считается идеальным источником для уменьшения потерь на гистерезис, который является чрезвычайно хрупким и электромагнитным материалом, широко известным как холоднокатаная кремниевая сталь с центрированным зерном.Эти материалы состоят из небольших доменов размером зерна, которые ведут себя как магнит. Поскольку эти домены очень малы в конфигурации вещества, где любой диполь в том же направлении параллелен.

Другими словами, эти домены действуют как очень маленькие магниты, случайно размещенные в структуре материала.

Кривая ЧД изменяется при изменении домена в направлении магнитного поля.

Потери на вихревые токи

В трансформаторах, когда переменный ток подается на первичную обмотку, он создает переменный магнитный поток в сердечнике.Поскольку этот поток индуцируется во вторичной обмотке, создается напряжение. Это пропорционально увеличивает ток по нагрузке. Из-за переменного количества магнитного потока в сердечнике трансформатора индуцируется электродвижущая сила.

Вот формула для расчета

P _e = K _e B ² f ² t ² В в ваттах

, где « K _e » — постоянный коэффициент.

‘ f ‘ — частота в Герцах.

«B » — это самая высокая плотность потока по Веберу на квадратный метр.

«Т » — толщина ламинированного материала в метрах.

«V » — объем материала в кубических метрах.

Поскольку эти электродвижущие силы ответственны за местные токи. Циркуляционные токи не добавляют никакой ценности к общей производительности, которая тратится впустую, поскольку тепло влияет на производительность . Этот вид потерь известен как потери на вихревые токи.

Они сделаны из электропроводящего материала, так как по нему циркулирует ЭДС. Они возникают, когда проводник испытывает изменяющееся магнитное поле. Хотя такие токи мало удовлетворяют магнитному материалу, известному как потери на вихревые токи, они создают потери (потери I ² R).

Потери на вихревые токи

Почему кремнистая сталь считается лучшим материалом сердечника для снижения потерь на вихревые токи?

Использование кремниевого материала для сердечника и очень тонкого ламинирования исключает эти потери.Затем он обеспечивает магнитную цепь с низким сопротивлением и высокой магнитной проницаемостью.

Благодаря формированию тонких пластин потери на вихревые токи уменьшаются.

Для уменьшения вихревых токов используется многослойная сталь.

Соотношение потерь на вихревые токи и гистерезисных потерь определяет общие потери в сердечнике.

(Pi) = (гистерезисные потери + вихретоковые потери) = ((Ph) + (Pe) (гистерезисные потери + вихретоковые потери)

Где я могу узнать больше о таких магнитопроводах?

Вы можете связаться с опытной технической командой из Nicore India , которая сможет помочь вам с выбором правильного сердечника.В зависимости от размера и требуемой производительности.

Подробнее: Продукция с магнитным сердечником Nicore

Факторы электрических потерь

Уменьшение мощности в обмотках можно определить при нагреве током. Эти затраты составляют 4-7 процентов от общей энергии, потребляемой в сетях. Они полагаются на ряд факторов.

• Электрическая нагрузка системы.
• Конфигурация внутренних сетей, их длина и размер сечения.
• Режим работы.
• Средневзвешенный коэффициент мощности системы.
• Расположение компенсирующих устройств.
• Потери в сердечнике трансформаторов переменные. На него влияет ток в цепях.

Формула наилучшего расчета

Коэффициент нагрузки в представленном методе определяется формулой:

K = E _a / NM * OC _h * cos π, где E _a — количество активной мощности.

Какие потери возникают в течение периода нагрузки в трансформаторе, можно рассчитать в установленном порядке.Для этого используется формулировка:

P = XX * OC _h * K ² * LF

Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, дайте нам знать в комментариях о любых улучшениях и отзывы об этом содержании, если оно действительно того стоит. Если вы ищете какие-либо продукты.

Nicore India предоставляет материалы, изготовленные из сердечников из кремнистой стали CRGO и CRNO. Это не только помогает улучшить общую стабильность работы, но также устраняет гистерезис и потери на вихревые токи.

EI Core testing для Hystersis Loss

Они производятся с использованием стандартизированных процессов для достижения максимальной эффективности и превосходят любые ферритовые сердечники.

Чтобы получить более практическую информацию по этой теме, вы можете посмотреть YouTube здесь.

Руководство по трансформаторам — Основы трансформаторов с железным сердечником

---

---

12. Проектирование и изготовление трансформатора

Для низких частот силовые и коммуникационные трансформаторы могут быть два вида-сердечник или оболочка. Железный сердечник трансформатора с сердечником имеет прямоугольную форму. по форме и имеет четкую область в центре. Может быть сконструирован из L-образных или I-образные чередующиеся пластинки, как показано на рис.7. Большинство трансформаторов, особенно силовые, намотаны так, что половина первичной обмотки на одной ноге и наполовину на другой ноге. То же самое и со вторичной обмоткой. Нередко можно встретить другие схемы обмотки в аудио и других коммуникациях. трансформаторы.

Например, первичный и вторичный иногда наматывают на одну ногу. рамы, оставив вторую ногу свободной. В некоторых случаях все первичные обмотка размещена на одной ножке, а вся вторичная обмотка — на другой.[Первое метод минимизирует индуктивность рассеяния (см. раздел 17) и поэтому является предпочтительным когда это важный фактор.]

Фиг. 7. Пластины трансформатора с сердечником могут иметь чередующиеся буквы L или I. L-ФОРМА ЛАМИНАЦИИ (ПЕРЕМЕЩЕННЫЕ); ДВУСТОРОННИЕ ПЛАСТИНЫ (ПЕРЕМЕЩЕНИЕ)

Сердечник оболочечного типа состоит из чередующихся или соединенных встык секций фасонной формы. как E или I. Обе первичная и вторичная обмотки намотаны в центре. ветвь сердечника с включенной обмоткой низкого напряжения, т.е.е., ближайший основная нога. Конструкция корпуса имеет то преимущество, что обеспечивает большую площадь. пути потока, которые помогают ограничить магнитные поля внутри сердечника. Самый маленький силовые и звуковые трансформаторы имеют корпусную конструкцию. На рисунке 8 показаны позиции обмоток повышающего трансформатора напряжения.

Пластины штампуются из тонкого листового металла. Когда процесс штамповки После завершения каждой пластинки по краям имеется мелкий заусенец, предотвращающий секции не лежат одна на другой в идеальном механическом контакте.Таким образом, как в результате заусенца, создающего эффективную площадь поперечного сечения сердечника несколько меньше, чем его фактическая площадь поперечного сечения, происходит потеря физического Космос.

Поскольку потеря пространства зависит от метода перемежения, трансформатор производителя заботит то, что он называет коэффициентом укладки (соотношение от эффективной рабочей площади поперечного сечения до фактического или измеренного поперечного сечения площадь ядра). При использовании пластин одной и той же штамповочной матрицы соединенный встык сердечник без чередования дает больший коэффициент штабелирования, и является предпочтительным методом.Чем больше коэффициент штабелирования, тем меньше требуется железа. для достижения заданной рабочей площади поперечного сечения. Например, альтернативное чередование-выполненное поочередно меняя местами Е и Я — дает коэффициент суммирования приблизительно 0,87, в то время как соединение встык без разворота E и I дает наложение коэффициент лучше 0,94. С другой стороны, чередование дает ядро с большей механической прочностью и несколько лучшими магнитопроводящими характеристиками. Выбор конструкции сердечника зависит от точных технических характеристик трансформатор и конкретные производственные мощности.

Рис. 8. Оболочечный сердечник.

Показано, что наведенная в первичной обмотке трансформатора противоэдс. (e1) практически совпадает с входным напряжением генератора (eu). 8 X dt

, где NP = первичные витки

Те же изменения магнитного потока, которые влияют на первичную обмотку, к которой применяется eu. также воздействуют на вторичную обмотку.8 X dt (15)

где N = вторичные витки

Разделение уравнения (14) на уравнение (15): например, _ NP

e. — Н. (16)

Уравнение (16) было получено на основе двух предположений.

Во-первых, трансформатор идеален (его первичная обмотка имеет нулевое сопротивление и потокосцепление между двумя обмотками составляет 100%) и, во-вторых, трансформатор выгружается. Поскольку ни одно из этих условий никогда не выполняется на практике, уравнение (16) следует рассматривать как идеальный закон с учетом поправок, которые подразумеваются по фактическим условиям труда.

Пример 2. Если вторичное напряжение идеального ненагруженного трансформатора равно 12000 вольт, а соотношение витков первичной и вторичной обмоток составляет 1: 1000, что такое приложенное первичное напряжение?

Решение. Решая уравнение (16) для eu и подставляя: e = 12000 X _I_ = 12 вольт g 1,000

14. КПД и токи катушек

При подключении нагрузки к вторичной обмотке наведенная в этой обмотке ЭДС устанавливает ток нагрузки. Поскольку мощность теперь будет потребляться во вторичной цепи, Закон Ленца гласит, что направление магнитного поля, возникающего в результате вторичный ток должен противодействовать начальному полю первичного.Противоположные поэтому поток уменьшает общий поток до степени, определяемой величиной протекающего вторичного тока. Пониженный магнитный поток воздействует на первичную обмотку. за счет уменьшения развивающейся в нем противо-эдс, тем самым позволяя протекает больший первичный ток. Таким образом, вход трансформатора приспосабливается к требованиям, предъявляемым нагрузкой к выходной мощности. Трансформатор — отличный пример электрического устройства, демонстрирующего мудрость закона сохранения энергии.

Хороший трансформатор мало влияет на коэффициент мощности цепи к которому он подключен, хотя небольшие отклонения от единичного коэффициента мощности приобретают значение в специальных расчетах.

Предполагая единичный коэффициент мощности, можно определить КПД трансформатора. как:

КПД

% = e •! • x 100 (17)

eglg

, где e8, i., E9 и ifl обозначают соответствующие среднеквадратичные значения вторичных и первичные напряжения и токи.

Обычно КПД трансформаторов очень высокий, со значениями порядка от 95% до 99% обычных. Если предположить, что КПД трансформатора равен быть 100%, то знаменатель и числитель дроби в уравнении (17) можно приравнять: egii: = e.i. (18)

или, например, i.

(19)

e. я,

Подставляя отношение витков, как данное m Уравнение (16) для отношения напряжений, у нас:

я. _ Nr ii: N. (20)

Уравнение 20 показывает, что первичный и вторичный токи in и i., соответственно, обратно пропорциональны количеству витков на соответствующих им катушки.

Важный момент. Вторичный ток i8 регулируется вторичным током. напряжение и нагрузка, на которую подается это напряжение. Здесь вторичный обмоткой считается простой генератор, подчиняющийся закону Ома в соответствии с с фундаментальными принципами кондиционирования воздуха. Однако первичный ток определяется приложенным потенциалом e9 и сопротивлением первичной обмотки.

Как было показано ранее, полное сопротивление первичной обмотки, в свою очередь, регулируется противоток, создаваемый вторичным током.

Уравнение (20) — это просто математическая зависимость, полученная из предшествующих тождеств. возникшие из физических понятий. Уравнение (20) не объясняет, почему данный соотношение первичной и вторичной текущей ликвидности существует. Как обсуждается ниже, этот ток отношение является функцией потоков и встречных потоков, которые явно не выражены в уравнении.

Пример 3. Какова выходная мощность трансформатора с КПД? 85%, если он тянет 8 ампер из линии 120 вольт?

Решение. С учетом приведенных и требуемых фактов уравнение (17) может быть переформулировано. как:

КПД

% = выходная мощность eJs

Решение буквального уравнения: выходная мощность = (% elf) x (eJs)

100 X 100, так что

= 85 х 8 х 120

= 816 вольт-ампер 100

(21)

… и поскольку предполагается единичный коэффициент мощности (если не указано иное): мощность мощность = 816 Вт

15.Связь и взаимная индуктивность

Когда две катушки расположены рядом друг с другом таким образом, что изменение тока в одном вызывает появление напряжения на другом, говорят, что они обладают взаимная индуктивность. Как и самоиндукция, взаимная индуктивность измеряется в генри. Говорят, что две катушки имеют взаимную индуктивность 1 генри, если ток, изменяющийся со скоростью 1 ампер / секунду в одной из катушек возникает напряжение l вольт. появиться на выводах другой катушки.Из этого определения Очевидно, что связь между наведенным напряжением (e,), скорость изменения тока в одной катушке (dir, / dt) и взаимная индуктивность (M) определяется по:

(22)

Самоиндукция в одиночной катушке определяется аналогичным уравнением:

di e1 = L dt

, где e = индуцированное напряжение, L — собственная индуктивность катушки в henries, а di / dt — скорость изменения тока в амперах в секунду.

Когда две катушки имеют самоиндуктивности (или просто индуктивности) L1 и L, соответственно, приводятся в физические отношения, так что взаимные индуктивность между ними равна M, с помощью дифференциального исчисления можно показать, что максимальная взаимная индуктивность ограничена значениями самоиндукции как приведено в уравнении (24).

максимум M = ~ (24)

Рис. 9. Ряд 1 соединяет первичную и вторичную обмотки трансформатора.

M может достичь своего максимального значения, только если потокосцепление от катушки 1 к катушке 2 идеально (каждая линия, идущая от катушки 1, проходит через катушку 2). Если потокосцепление несовершенное, M будет меньше максимально возможного значения. Отношение фактической величины взаимной индуктивности к максимально возможной. значение является полезным, потому что оно выражает степень, в которой две индуктивности связаны независимо от величин соответствующих индуктивностей.

Это отношение, обозначаемое буквой k, известно как коэффициент связи. определено:

~ (25)

Коэффициент связи безразмерен, так как числитель и знаменатель уравнения (24) дан в тех же единицах. В идеальном трансформаторе (т.е. там, где имеется 100% потокосцепление), k = I, поскольку взаимная индуктивность будет максимальным и, следовательно, равным квадратному корню из L 1L 1 • Это условие иногда называют единичной связью.Обмотки трансформатора считаются тесно связаны, если k больше 0,5. Если k = 0,01 или меньше, катушки говорят, что они слабо связаны.

16. Экспериментальное определение M и k

Первичная и вторичная обмотки трансформатора с железным сердечником могут быть соединены. последовательно одним из двух способов (см. рис. 9). Для одного метода подключения поток, создаваемый первичным током, будет в том же направлении, что и поток, создаваемый вторичным током в общем сердечнике.Эта ситуация известен как серийное пособие. В другой связи два потока будут противостоять друг друга в основном. Это называется последовательным противостоянием. Потому что взаимная индуктивность между катушками, общая индуктивность последовательной комбинации будет не будет просто суммой двух индуктивностей, но будет включать эффект M следующим образом: L1

+ L2

+ 2M для серийного обслуживания L1

+ L2

— 2М для последовательно-встречных (26)

(27)

Эти соотношения представляют собой удобный метод экспериментального определения ценность М.Обмотки сначала подключаются последовательно, и общий измеряется индуктивность L1a.

Затем они соединяются последовательно-встречно и измеряется L 10.

(Измерение индуктивности может быть получено с помощью индуктивного моста правильный диапазон, или с помощью закона Ома и определения импеданса, а от это, получая индуктивность с помощью измеренного сопротивления текущий путь, используя стандартные методы решения a-c.) Если уравнение (27) вычитается из уравнения (26), получаем:

Lta — Lto = 4M или (28)

Взаимная индуктивность равна разности индуктивностей в помощь в серии и противостояние в серии делятся на 4.

Как только M определено, k легко получить из уравнения (25). Пример 4, Трансформатор имеет первичную обмотку с индуктивностью 2 Генри и вторичную. с индуктивностью 6 генри. При последовательном включении общая индуктивность равна 14 генри. При последовательном включении общая индуктивность составляет 2 Генри. Найди взаимная индуктивность между обмотками и коэффициент связи.

Решение. Приведены количества L1

= 2 генри, L2

= 6 генри, Lta = 14 генри и Lto = 2 генри.

Таким образом,

= 14

2

= 3 генри 4 и M k —-

— ~ 3

= Vf2 «= 0,866

17. Индуктивность утечки

Даже в лучших трансформаторах не весь магнитный поток создается в одной обмотке. связь с другой катушкой. Этот поток «утечки» вызывает ЭДС самоиндукции. и вызывает то, что известно как индуктивность рассеяния в каждой катушке. Индуктивность утечки ведет себя точно так же, как эквивалентное количество обычной индуктивности вставлены последовательно с обмоткой трансформатора.Таким образом, он имеет определенную реактивное сопротивление и может вызвать падение напряжения, которое увеличивается с увеличением тока.

По мере увеличения нагрузки на вторичную обмотку падение напряжения из-за индуктивности рассеяния увеличивается, и, следовательно, вызывает падение вторичного напряжения на клеммах. Индуктивность утечки является основной причиной, препятствующей переходу между первичными и вторичными частями. соотношение напряжений, равное соотношению витков первичной и вторичной обмоток. В разумных хорошо спроектированный силовой трансформатор (индуктивность рассеяния поддерживается на низком уровне), вторичная обмотка напряжение при полной нагрузке не должно падать более чем на 8% ниже значения холостого хода.Поскольку реактивное сопротивление утечки также является функцией частоты (Xr, = 2 pi fL), Влияние индуктивности рассеяния в звуковых трансформаторах очень серьезно.

Хорошее приближение полной индуктивности рассеяния трансформатора может быть полученным путем измерения первичной индуктивности (со вторичной обмоткой короткозамкнутый) и вторичной индуктивности (при короткозамкнутой первичной обмотке). Чем ближе k к единице, тем точнее будет приближаться это приближение. истинное значение полной индуктивности рассеяния.Если Lmp является измеренным первичным индуктивность, Lap — это фактическая или истинная индуктивность первичной обмотки. Lm — измеренная вторичная индуктивность La — это фактическая вторичная индуктивность, а k — это коэффициент связи, и анализ показывает, что величины связаны следующим образом:

Lmp = 2 (1 — k) Круг с короткозамкнутой вторичной обмоткой (29)

Lm • = 2 (1 — k) L .. с короткозамкнутой первичной обмоткой (30)

Оба уравнения дают ожидаемый результат, если k равно единице: со связью идеально, нет измеримой первичной или вторичной индуктивности, даже если истинные индуктивности этих обмоток могут быть высокими.По мере уменьшения значения k измеренная индуктивность каждой обмотки увеличивается. Это означает, что утечка индуктивность тоже увеличивается. Чтобы поддерживать низкую индуктивность рассеяния и поддерживать наилучшие возможные характеристики трансформатора, k должно поддерживаться как можно ближе к единство, насколько это возможно.

Величина индуктивности рассеяния практически не зависит от сердечника. материал; но это зависит от способа намотки катушек, их размеры, их разделение и т. д. Используя широкие, очень плоские обмотки с небольшими разделение, индуктивность рассеяния, как правило, сводится к минимуму.Чередование первичного а вторичные обмотки дополнительно минимизируют индуктивность рассеяния.

Рис. 10. Некоторые факторы, определяющие распределенную емкость между катушка трансформатора и ее сердечник.

18. Распределенная емкость

Верхняя частотная характеристика трансформатора во многом зависит от распределенные емкости, которые существуют между двумя концами данной обмотки, между соседними обмотками и между данной обмоткой и сердечником.Распространено емкость чаще всего определяется прямым измерением; но это ценно знать факторы, которые его определяют, и то, как ими можно управлять.

Многие из уравнений, встречающихся в литературе по проектированию трансформаторов, получены эмпирическим путем. полученный. Они представляют собой приближения, которые, поскольку количество слоев в данная обмотка увеличена, все больше и больше соглашайтесь с фактическими измеренными цифры. (См. Рис. 10.) Расчет распределенных емкостей обычно выполняется началось с максимально точного измерения емкости между сердечниками и обмотка.(Концы обмотки связываются вместе для этого измерения.) Уравнение, полученное эмпирическим путем на основе множества таких измерений:

C _ 0,2251 нед. Год. (31)

, в котором C ,. = емкость между сердечником и обмоткой, l = средняя длина один оборот в дюймах, w = ширина слоя в дюймах, K = диэлектрическая проницаемость изоляции, а d = толщина общей изоляции между обмоткой и основной. Уравнение (31) показывает, что распределенная емкость от обмотки к сердечнику прямо пропорциональна длине витка (средней), ширина обмотки (среднее значение), диэлектрическая проницаемость изоляции и варьируется обратно пропорционально общей толщине изоляции.

Некоторые схемы требуют заземления одного конца обмотки на шасси, что автоматически заземляет один конец к сердечнику. Для этого условия распределенная емкость между сердечником и обмоткой уменьшается и Cb = ~ a (32)

где Cb — распределенная емкость в мкФ.

Шунтирующая емкость обмотки является одним из наиболее важных факторов. в трансформаторной конструкции. Он определяется как емкость, которая существует между концы многослойной катушки.Эта емкость, Cc, определяется по формуле:

.

C _ 0,301 Вт K (NL — 1)

С — dNL2 (33)

где NL = количество слоев в катушке. Распределенные емкости трансформатора несколько изменится, когда центр заземлен (с отводом по центру). (Точные формулы для этих емкостей являются эмпирическими и могут быть найдены в любом Справочник конструктора трансформатора.)

19. Размеры трансформатора

Фактический объем или физический размер трансформатора зависит от этих факторов. как тип используемого материала сердечника, тип охлаждения, допустимая температура подъем, на который рассчитан трансформатор, и толщина изоляции материал, необходимый для используемых потенциалов.Приведенные выше соображения основаны на о требованиях к нагрузке трансформатора. Однако требования к нагрузке не всегда может рассматриваться просто как номинальное напряжение вторичной обмотки. обмотка. Некоторые виды использования требуют особого обращения. Например, когда центральное нажатие трансформатор работает в двухполупериодной схеме выпрямителя, за ним следует дроссель. фильтра, во вторичной обмотке трансформатора возникают значительные искажения тока. обмотка, следовательно, и в первичной обмотке. В этом случае экспериментально можно показать и математически, что на каждые 100 Вт потребляемой мощности нагрузки средняя Мощность рассеивания трансформатора должна составлять около 140 Вт.Таким образом, этот тип приложение требует трансформатора значительно более высокой мощности, чем другие, в которых используется эта система выпрямителя-фильтра.

Рис. 11. Кривая эмпирических размеров, полученная усреднением физических размеров для нескольких сто трансформаторов.

С другой стороны, когда трансформатор используется для питания обычных a-c, его физический размер обычно основан на собранных эмпирических данных за годы инженерных экспериментов.На рис.11 эмпирическая кривая представлены для среднего трансформатора, предназначенного для использования в диапазоне 60 Гц, где охлаждение происходит только за счет нормальной конвекции и допустимой температуры Повышение температуры 40 ° С.

20. Максимальные рабочие температуры

Нормальная практика проектирования трансформаторов заключается в проектировании для заданной температуры. повышаться. Допустимое повышение температуры, в свою очередь, зависит от вида и качество изоляции на проводах катушки и изоляция, используемая для разделения слои намотки друг от друга, и от сердечника.

Органические материалы, такие как хлопок, шелк, бумага и лакированная бумага, когда подвергается воздействию температур выше определенных четко определенных пределов, как правило, становится сухим и хрупкий. Если температура продолжает оставаться высокой, происходит обугливание с дальнейшая потеря механической прочности. Перегрузки или вибрации под этим обстоятельства могут тогда привести к дорогостоящим поломкам. Неорганическая изоляция имеет тенденцию размягчаться и плавиться при высоких температурах. Для включения инженера-трансформатора чтобы грамотно подобрать изоляцию для заданного повышения температуры, американские Институт инженеров-электриков (А.I.E.E.) обнародовал классификацию который устанавливает пять классов изоляции на основе максимальной эксплуатационной температура. Краткое изложение этой классификации приведено в Таблице I. Фактические повышение температуры трансформатора обычно измеряется путем определения изменения в сопротивлении обмотки. Повышение сопротивления на 4% очень близко соответствует температуре 10 ° C. повышение температуры.

==========

ТАБЛИЦА 1

Класс Макс. Темп. Материалы

0 A 90 ° C Хлопок, шелк, бумага и аналогичные органические изоляторы без пропитки или погружение.

105 ° С

(1) Пропитанная или погруженная органическая изоляция, включенная в класс 0.

(2) Формованные и ламинированные материалы с целлюлозой, фенольными смолами и др. смолы.

(3) Пленки и листы из ацетата целлюлозы

(4) Эмали или лаки B 130 ° C Слюда, асбест, стекловолокно и аналогичные неорганические материалы, в которых используются органические связующие.

H 180 ° C То же, что и класс B, за исключением силиконовых связующих.

C более 180 ° C Вся слюда, фарфор, стекло, кварц и т. Д. В органических материалах.

============

Рис. 12. Относительный КПД малых и больших силовых трансформаторов, работающих при 60 Гц в резистивную нагрузку с максимальным повышением температуры на 0,40 ° C, охлаждение только конвекцией.

Рис. 13. Изменение сердечника 10 Ом с увеличением плотности потока для сердечника 60 Гц. материал из кремнистой стали среднего класса.

21. КПД трансформаторов малой и большой мощности

Для указанного максимального повышения температуры было обнаружено, что небольшой силовой трансформатор лучше переносит рабочие условия с низким КПД чем большой.Поскольку максимальная эффективность достигается при такой нагрузке Отрегулировано, чтобы потери в сердечнике были равны потерям в меди, трансформаторы малой мощности предназначенные для использования в сети с частотой ниже 100 Гц, могут быть разработаны с некоторыми сердечники меньшего размера, чем можно было бы ожидать, учитывая относительную потребляемую мощность. Таким образом, используется меньше материала сердцевины.

Следовательно, КПД силового трансформатора снижается, но это требует не вызывать превышение температуры, превышающей предел, установленный изоляцией.Это это экономия в дизайне, которая приводит к меньшей эффективности, найденной в маломощные трансформаторы. Сравнительная эффективность малых и больших трансформаторов получено усреднением нескольких сотен трансформаторов разных производителей показаны на кривой рис. 12.

22. Основные материалы

Хотя сейчас доступны материалы с чрезвычайно высокой проницаемостью, большинство коммерческих Производители силовых трансформаторов до сих пор используют отожженные стальные листы с содержание кремния от 2% до 5%.Этот материал обладает относительно высокой проницаемостью. даже при высоких плотностях потока. Поэтому по сравнению с более дорогим ядром материалов, кремнистая сталь представляет собой значительную экономию, так как она недорогая и позволяет избежать чрезмерных потерь в сердечнике. (Рисунок 13 показывает, как потери в сердечнике в типичной кремнистой стали среднего класса повышается с увеличением плотности магнитного потока.) Звуковые трансформаторы требуют материалов сердечника, которые имеют высокую проницаемость при низких плотности потока. Эту потребность удовлетворяют такие сплавы, как мю-металл (никель, железо, марганец и медь) и пермаллой (никель, железо, марганец и молибден) .Большое количество доступных материалов для сердцевины часто затрудняет выбор. поскольку обычно существует несколько решений любой проблемы в трансформаторе дизайн. Как правило, главными факторами являются стоимость и размер. Иногда выбор должно быть основано на простоте сборки, простоте монтажа готового трансформатора, или на том факте, что только один конкретный сердцевинный материал обеспечит желаемый электрические характеристики.

23. ВИКТОРИНА

1. В чем разница между трансформатором с корпусом и трансформатором с сердечником?

2.Какое вторичное напряжение можно ожидать от идеального ненагруженного трансформатора если 6,3 вольт приложено к первичной обмотке, имеющей 350 витков, и если вторичная содержит 3500 витков?

3. Объясните, как вторичная нагрузка контролирует величину первичного тока, который течет в силовом трансформаторе.

4. Каков КПД 100 вольт-амперного трансформатора при подаче напряжения 50 вольт? к его первичной обмотке вызывает протекание первичного тока 2,09 ампера?

5. Что подразумевается под уравнением e1 = M (di / dt)?

6.Найти коэффициент связи, если взаимная индуктивность между двумя 8-генами катушки 7,6 генри.

7. Полностью объясните процесс и измерения, которые необходимо выполнить для экспериментальное определение взаимной индуктивности между двумя соединенными железными сердечниками катушки.

8. Что подразумевается под индуктивностью рассеяния?

9. Объясните, почему поддержание k, близкого к единице, приводит к небольшой индуктивности рассеяния.

10. Подробно опишите, как распределяется емкость обмотки трансформатора. определяется экспериментально.

11. Обсудите различные типы изоляции, используемые производителями современных трансформаторов. с точки зрения максимально допустимых рабочих температур трансформаторов.

---

См. Также:

Руководство по промышленным силовым трансформаторам

ТРАНСФОРМАТОРЫ : Основные принципы Промышленные трансформаторы

Потери мощности в трансформаторе — электротехническое руководство

Потери мощности в трансформаторе можно разделить на два типа, а именно потери в меди и потери в стали.Потери в стали в трансформаторе можно разделить на два типа, а именно на гистерезисные потери и потери на вихревые токи.

Суммарные потери в сопротивлении обмотки трансформатора известны как «потери в меди». Эти потери в трансформаторе должны быть минимальными, чтобы повысить эффективность трансформатора.

Для уменьшения потерь в меди необходимо уменьшить сопротивление первичной и вторичной обмоток трансформатора i.е. размер проводника обмотки подбирается очень тщательно. Они также известны как переменные потери, поскольку они зависят от квадрата тока нагрузки.

Для определения потерь в меди проводится испытание трансформатора на короткое замыкание.

Суммарные потери в меди в трансформаторе составляют:

= I ₁ ² R ₁ + I ₂ ² R ₂ = I ₁ ² R ₀₁ = I ₂ ² R ₀₂

Где _, I ₁ , I ₂ = первичный и вторичный токи соответственно,
R ₁ , R ₂ = первичное и вторичное сопротивление соответственно ,
R ₀₁ , R ₀₂ = эквивалентные сопротивления, относящиеся к первичной и вторичной обмоткам соответственно.

Потери в железе (P

_i ) в трансформаторе

Потери мощности в железном сердечнике известны как «потери в железе». Эти потери происходят из-за переменного магнитного потока в сердечнике.

В трансформаторе магнитный поток в сердечнике остается постоянным от холостого хода до полной нагрузки. Следовательно, эти потери мощности не зависят от нагрузки и также известны как постоянные потери трансформатора.

Эти потери состоят из двух компонентов, называемых гистерезисными потерями и потерями на вихревые токи.Для определения потерь в стали проводится испытание трансформатора на обрыв цепи.

Гистерезис потерь мощности в трансформаторе

Когда магнитный материал подвергается реверсированию магнитного потока, требуется мощность для непрерывного реверсирования молекулярных магнитов. Эта мощность рассеивается в виде тепла и известна как «потеря гистерезиса».

Гистерезисные потери магнитного материала зависят от его площади петли гистерезиса. Следовательно, магнитные материалы, такие как кремнистая сталь, которая имеет очень маленькую площадь петли гистерезиса, используются для конструкции сердечника, чтобы минимизировать гистерезисные потери в трансформаторе.

Потери на гистерезис (P _h = K _h VfB _m ^1,6 ) зависят от частоты. По мере увеличения частоты работы эти потери пропорционально возрастают.

Из-за переменного потока в трансформаторе в сердечнике трансформатора индуцируется ЭДС. Эта наведенная ЭДС вызывает протекание некоторых токов через сердечник трансформатора. Эти токи известны как вихревые токи.

Сердечник трансформатора имеет конечное сопротивление.Следовательно, из-за протекания вихревых токов возникают некоторые потери мощности, известные как «потери на вихревые токи»

(P _e = K _e Vft ² B _m ² ).

Потери на вихревые токи в трансформаторе минимизированы за счет использования многослойного сердечника . Эти листы изолированы друг от друга тонким слоем лака. Следовательно, каждая пластина действует как отдельный сердечник с небольшой площадью поперечного сечения, обеспечивая высокое сопротивление течению вихревых токов.

Таким образом, использование пластин в сердечнике снижает вихревые токи и потери на вихревые токи. Эти потери также зависят от частоты. Они прямо пропорциональны квадрату рабочей частоты.

Расчет потерь меди в трансформаторе

Пример : Первичная и вторичная обмотки трансформатора 500 кВА имеют сопротивление 0,42 Ом и 0,0011 Ом соответственно.

Первичное и вторичное напряжение составляют 6600 В и 400 В соответственно.Рассчитайте потери в меди при полной и половинной нагрузке.

Решение : Номинальная мощность трансформатора = 500 кВА
Первичное сопротивление, R ₁ = 0,42 Ом
Вторичное сопротивление, R ₂ = 0,0011 Ом

Первичное напряжение, E ₁ = 6600 В
Вторичное напряжение, E ₂ = 400 В

Коэффициент трансформации, K = E ₂ / E ₁ = 400/6600 = 2/33

Первичное сопротивление относительно вторичного,
R ₁ ‘= K ² R ₁ = (2/33) ² х 0.42 = 0,00154 Ом

Полное сопротивление относительно вторичной обмотки, R ₀₂ = R ₂ + R ₁ ‘= 0,0011 + 0,00154 = 0,00264 Ом

Вторичный ток полной нагрузки, I ₂ = (кВА x 10 ³ ) / E ₂ = (500 x 10 ³ ) / 400 = 1250A

Потери в меди при полной нагрузке = I ₂ ² R ₀₂ = (1250) ² x 0,00264 = 4125Вт

Вторичный ток при половинной нагрузке = 1250/2 = 625A
Потери в меди при половинной нагрузке = (625) ² x 0.00264 = 1031,25 Вт

Трансформатор | Все сообщения

© https://yourelectricalguide.com/ потери мощности в трансформаторе.

[PDF] Глава 21 — Скачать бесплатно PDF

Скачать главу 21 …

ГЛАВА 21 ТРАНСФОРМАТОРЫ Упражнение 118, стр. 342

1. Трансформатор имеет 600 витков первичной обмотки, подключенных к источнику питания 1,5 кВ. Определите количество витков вторичной обмотки для выходного напряжения 240 В без потерь.

Для трансформатора:

N1 V1  N 2 V2

V   240 , из которых вторичные витки, N 2  N1  2   (600)   = 96 витков  1500   V1 

2.Идеальный трансформатор с соотношением витков 2: 9 питается от сети 220 В. Определите его выходное напряжение.

N1 2  N2 9

и V1  220 В

N1 V1  N 2 V2

N  9 откуда выходное напряжение, В2  V1  2    220    = 990 V 2  N1 

3. Трансформатор имеет 800 первичных витков и 2000 вторичных витков. Если первичное напряжение составляет 160 В, определите вторичное напряжение, исходя из идеального трансформатора.

N1 800 N 2 2000 N1 V1  N 2 V2

и V1  160 В

N   2000  откуда выходное напряжение, V2  V1  2   160    = 400 ВН 800    1

4.Идеальный трансформатор с соотношением витков 3: 8 имеет выходное напряжение 640 В. Определите его входное напряжение.

© John Bird Издано Тейлором и Фрэнсисом

266

N1 3  и V2  640 В N2 8 N1 V1 N 2 V2

N   3 откуда входное напряжение, V1  V2  1    640    = 240 В 8  N2 

5. Идеальный трансформатор имеет коэффициент трансформации 12: 1 и напряжение 192 В. Рассчитайте вторичное напряжение.

N1 12  N2 1

и V1  192 В

N1 V1  N 2 V2

N  1 откуда выходное напряжение, V2  V1  2   192    = 16 V  12   N1 

6.Первичная обмотка трансформатора, подключенная к источнику питания 415 В, имеет 750 витков. Определите, сколько витков необходимо намотать на вторичной стороне, если требуется выход 1,66 кВ.

N1 V1  N 2 V2

V   1660  из которых, вторичные витки, N2  N1  2    750    = 3000 витков  415   V1 

7. Идеальный трансформатор имеет соотношение витков 15: 1 и питается 180 В при токе первичной обмотки 4 А. Рассчитайте вторичное напряжение и ток.

N1 12, V1  220 В и I1  4 A N2 1 N1 V1  N 2 V2

N  1 откуда выходное напряжение, V2  V1  2   180    = 12 В  15   N1 

N1 I 2  N 2 I1

N   15 из которых, вторичный ток, I2  I1  1    4    = 60 A 1  Н2 

8.Понижающий трансформатор с соотношением витков 20: 1 имеет первичное напряжение 4 кВ и нагрузку 10 кВт. Пренебрегая потерями, рассчитайте величину вторичного тока. © Джон Берд Опубликовано Тейлор и Фрэнсис

267

N1 20  N2 1

и V1  4000 В

N1 V1  N 2 V2

N   1 откуда выходное напряжение, В2  V1  2    4000    = 200 В  20   N1 

Вторичная мощность = V2 I 2 = 10000

т.е.

200 I 2 = 10000

вторичный ток, I 2 

от которого ,

10000 = 50 А 200

9.Трансформатор имеет соотношение витков первичной и вторичной обмоток 1:15. Рассчитайте первичное напряжение, необходимое для питания нагрузки 240 В. Если ток нагрузки составляет 3 А, определите первичный ток. Пренебрегайте потерями.

N1 V1 I 2   N 2 V2 I1

Если

В 1  1 15 240

Если

1 3  15 I1

т.е.

В 1 3  1  15 240 I1

 1 затем первичное напряжение, V1  240  = 16 В  15   15 , затем первичный ток, I1  3   = 45 A 1

10.Однофазный трансформатор мощностью 10 кВА имеет коэффициент трансформации 12: 1 и питается от сети 2,4 кВ. Пренебрегая потерями, определите (а) вторичный ток полной нагрузки, (б) минимальное значение сопротивления нагрузки, которое может быть подключено через вторичную обмотку без превышения номинального значения кВА, и (в) первичный ток.

10000 = V1 I1  V2 I2,

(а)

N1 V1  N 2 V2

N1 12  и V1  2400 В N2 1

N  1 откуда выходное напряжение, В2  V1  2    2400    = 200 В  12   N1 

10000 ВА = V2 I 2 = 200 I 2

от которого, вторичный ток, I 2 

10000 = 50 A 200

© John Bird Издано Тейлором и Фрэнсисом

268

(b) Сопротивление нагрузки, RL

(c)

V2 200  = 4 I2 50

N  1, из которых первичный ток, I1  I2  2    50    = 4.17 A  12   N1 

N1 I 2  N 2 I1

11. Сопротивление 20 Ом подключено к вторичной обмотке однофазного силового трансформатора, вторичное напряжение которого составляет 150 В. Вычислите первичное напряжение и коэффициент трансформации при токе питания 5 А без учета потерь.

Вторичный ток, I 2 

N1 V1  N 2 V2

V2 150 = 7,5 A, I1  5A и R 2 20

V2 = 150 В

N  I   7,5  от который, первичное напряжение, V1  V2  1   V2  2   150    = 225 В  5   N2   I1 

Коэффициент трансформации,

3 N1 I 2 7.5  = 1,5 или 2 N 2 I1 5

или 3: 2

© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом

269

Упражнение 119, стр. 344

1. A 500 В / 100 В, одиночный- фазный трансформатор принимает первичный ток полной нагрузки 4 А. Пренебрегая потерями, определите (а) вторичный ток полной нагрузки и (б) номинальные параметры трансформатора.

(a)

V  V1 I 2  500  из которых, вторичный ток полной нагрузки, I2  I1  1   (4)   = 20 A V2 I1  100   V2 

(b) Мощность трансформатора = V1 I1 500 4 = 2000 ВА = 2 кВА или мощность трансформатора = V2 I2  100 20 = 2000 ВА = 2 кВА

2.Однофазный трансформатор 3300 В / 440 В потребляет ток холостого хода 0,8 А, а потери в стали равны 500 Вт. Нарисуйте векторную диаграмму холостого хода и определите значения компонентов намагничивания и потерь в сердечнике холостого хода. ток нагрузки.

V1  3300 V, V2  440 V и

IO 0.8A

Потери в сердечнике или в железе = 500 = V1 IO cos O, откуда

cos O 

, т.е.

500 = 0,1894  3300 0,8

500 =  3300  0,8 cos O и

O  cos 1 0.1894  79.08

Векторная диаграмма холостого хода показана ниже.

Компонент намагничивания, IM  IO sin O  0,8sin 79,08 = 0,786 A Компонент потерь в сердечнике, IC  IO cos O  0,8 (0,1894) = 0,152 A © John Bird Опубликовано Taylor and Francis

270

3. Трансформатор потребляет ток 1 А, когда его первичная обмотка подключена к источнику питания 300 В, 50 Гц, а вторичная обмотка разомкнута. Если потребляемая мощность составляет 120 Вт, рассчитайте (а) ток потерь в стали, (б) коэффициент мощности без нагрузки и (в) ток намагничивания.

IO 1A и V1  300 V (a) Потребляемая мощность = общие потери в сердечнике = 120 = V1 IO cos O ie и

120 = (300) IO cos O ток потерь в стали, IC  IO cos O =

(b) Коэффициент мощности на холостом ходу, cos O 

120 = 0,40 A 300

IC 0,4  = 0,40 IO 1

(c) По Пифагору, IO 2  IC 2  IM 2 от который, ток намагничивания, IM  IO 2  IC2  12  0,402 = 0,917 A

© Джон Берд Опубликовано Тейлор и Фрэнсис

271

Упражнение 120, стр. 346

1.Однофазный трансформатор 60 кВА, 1600 В / 100 В, 50 Гц имеет 50 вторичных обмоток. Вычислите (а) первичный и вторичный ток, (б) количество витков первичной обмотки и (в) максимальное значение магнитного потока.

V1  1600 В, V2  100 В, f = 50 Гц, N 2  50 витков (a) Номинальные параметры трансформатора = V1 I1  V2 I2  60000 ВА, следовательно, и

(b)

V1 N1  V2 N 2

первичный ток, I1 

60000 60000 = 37,5 A V1 1600

вторичный ток, I 2 

60000 60000  = 600 A V2 100

V   1600  из которых первичные витки , N1   1  N 2     50  = 800 витков  100   V2 

(в) E2  4.44f M N2, откуда максимальный поток M 

E2 100 = 9,0 мВт 4,44f N 2 4,44  50  50 

2. Однофазный трансформатор с частотой 50 Гц имеет 40 витков первичной обмотки и 520 витков. вторичные витки. Площадь сечения жилы 270 см2. Когда первичная обмотка подключена к источнику питания 300 В, определите (а) максимальное значение плотности потока в сердечнике и (б) напряжение, индуцированное во вторичной обмотке (а) Из уравнения (4), э.д.с. E1 = 4,44 ф · м · N1 вольт, т.е.

300 = 4,44 (50) · м (40)

, откуда максимальная плотность потока, m =

300 Вт = 0.033784 Wb (4,44) (50) (40)

Однако m = Bm  A, где Bm = максимальная плотность потока в активной зоне, а A = площадь поперечного сечения активной зоны © John Bird Опубликовано Taylor and Francis

272

(см. Главу 7) Bm  270  10

-4

Следовательно,

= 0,033784

, откуда максимальная плотность потока, Bm =

(б)

0,033784 = 1,25 Тл 270  10 4

N  V1 N = 1, откуда V2 = V1  2  V2 N2  N1   520  т.е. напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, V2 = (300)   = 3900 В или 3.90 кВ  40 

3. Однофазный трансформатор 800 В / 100 В, 50 Гц имеет максимальную магнитную индукцию в сердечнике 1,294 Тл и эффективную площадь поперечного сечения 60 см 2. Рассчитайте количество витков на первичной и вторичной обмотках.

Так как B 

 A

, то  M  BM  A  1,294   60 104  = 7,764 мВт

E1  4,44f  M N1

из которых первичные витки, N1 

E1 800  4,44 f  M 4,44  50   7,764 10 3 

= 464 витка

E2  4.44f M N2, от которого вторичные витки, N 2 

E2 100  4,44 f  M 4,44  50   7,764 103 

= 58 витков

4. A 3,3 кВ / 110 В, 50 Гц, однофазный трансформатор должен иметь приблизительную ЭДС на оборот 22 В и работают с максимальным магнитным потоком 1,25 Тл. Рассчитайте (а) количество первичных и вторичных витков и (б) площадь поперечного сечения сердечника

E1 E = 2 = 22 N1 N2 E 3300 Следовательно, первичные витки, N1 = 1 = = 150 22 22

(a) ЭДС на оборот =

и второстепенные витки, N2 =

E 2 110 = = = 5 22 22

© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом

273

(b) E.м.ф. E1 = 4,44 f m N1, откуда m =

3300 E1 = = 0,0991 Wb 4,44f N 1 (4,44) (50) (150)

Теперь поток, m = Bm  A, где A — площадь поперечного сечения активной зоны, следовательно, площадь, A =

0,0991 m = = 0,07928 м 2 или 792,8 см 2 1,25 Bm

© John Bird Опубликовано Taylor and Francis

274

Упражнение 121, стр. 347

1. Однофазный трансформатор имеет 2400 витков на первичной обмотке и 600 витков на вторичной. Его ток холостого хода составляет 4 А при коэффициенте мощности 0.25 отстающих. Предполагая, что падением напряжения на обмотках можно пренебречь, рассчитайте первичный ток и коэффициент мощности, когда вторичный ток составляет 80 А при коэффициенте мощности 0,8 с запаздыванием.

Пусть I1 ‘будет составляющей первичного тока, обеспечивающей восстанавливающую м.м.д.

I1 ‘N1  I2 N 2

Тогда

, т.е.

I1′ (2400)  (80) (600), из которых

I1 ‘

80  600  2400

= 20 A

Если коэффициент мощности вторичной обмотки равен 0.8, тогда cos 2  0,8, из которого

2  cos 1 0,8  36,87

Если коэффициент мощности без нагрузки равен 0,25, то cos O  0,25, из которого

O  cos 1 0,25  75,52

На приведенной ниже векторной диаграмме I 2 = 80 A под углом 2  36,87 к V2 и I1 ‘ 20 A и показано противофазно относительно I 2

© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом. I1 cos 1  IO cos O  I1 ‘cos 2 = (4) (0.25) + (20) (0.8) = 1 + 16 = 17 A Общая вертикальная составляющая, I1 sin 1  IO sin O  I1 ‘sin 2 = (4) (sin 75.52) + (20) (sin 36,87) = 15,87 A Следовательно, величина I1 = 172  15,872 = 23,26 A и

 15,87  1  15,87  tan 1    и 1  tan    43,03  17   17. 

Следовательно, коэффициент мощности = cos O = cos 43,03 = 0,73

© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом

276

Упражнение 122, стр. 350

1. Трансформатор имеет 1200 первичных витков и 200 вторичных. повороты.Сопротивления первичной и вторичной обмоток составляют 0,2 Ом и 0,02 Ом соответственно, а соответствующие реактивные сопротивления утечки составляют 1,2 Ом и 0,05 Ом соответственно. Рассчитайте (а) эквивалентное сопротивление, реактивное сопротивление и импеданс, относящиеся к первичной обмотке, и (б) фазовый угол полного сопротивления.

2

V   1200  (a) Эквивалентное сопротивление, R e  R1  R 2  1   0,2  0,02   = 0,92   200 V2  2

2

V   1200  Эквивалентное реактивное сопротивление, X e  X1  X 2  1   1.2  0,05   = 3,0  200   V2  2

Эквивалентное сопротивление, Ze  R e 2  Xe 2  0,922  3,02 = 3,138 или 3,14 (б) cos e 

Re 0,92  Ze 3,138

 0,92  и фазовый угол импеданса, e  cos 1   = 72,95 3,138 

© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом

277

Упражнение 123, стр. 350

1 • Однофазный трансформатор мощностью 6 кВА, 100 В / 500 В имеет вторичное напряжение на клеммах 487,5 В. Определите регулировку трансформатора.

Регулировка =

=

вторичное напряжение холостого хода  конечное напряжение при нагрузке 100% вторичное напряжение холостого хода

500 487,5 12,5 100%  100% = 2,5% 500 500

2. Трансформатор имеет напряжение холостого хода 110 вольт. Устройство переключения ответвлений срабатывает, когда регулирование падает ниже 3%. Рассчитайте напряжение нагрузки, при котором работает устройство РПН.

Регулировка =

Следовательно,

из которых

и

3 =

вторичное напряжение без нагрузки  конечное напряжение при нагрузке  100% без нагрузки вторичное напряжение

110  V2 100 % 110

3 (110)  110  V2 100 V2  110 

3 (110) = 106.7 В = напряжение, при котором работает устройство РПН. 100

© Джон Берд Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом

278

Упражнение 124, стр. 352

1. Однофазный трансформатор имеет соотношение напряжений 6: 1 и h.v. на обмотку подается напряжение 540 В. Вторичная обмотка обеспечивает ток полной нагрузки 30 А при отстающем коэффициенте мощности 0,8. Пренебрегая потерями, найдите (а) номинал трансформатора, (б) мощность, подаваемую на нагрузку, (в) первичный ток.

V1 6  и V1  540 V V2 1

следовательно,

V2 

540 = 90 В и I 2 = 30 A 6

(a) Номинал трансформатора = V2 I2  90  30 = 2700 VA или 2.7 кВА (б) Мощность, подаваемая на нагрузку = VI cos  = (2700) (0,8), поскольку коэффициент мощности = cos  = 0,8 = 2,16 кВт (в)

V1 I 2  V2 I1

V  1 из которых первичный ток I1  I2  2    30    = 5 A 6  V1 

2. Однофазный трансформатор рассчитан на 40 кВА. Трансформатор имеет потери в меди при полной нагрузке 800 Вт и потери в стали 500 Вт. Определите КПД трансформатора при полной нагрузке и коэффициенте мощности 0,8.

КПД =

выходная мощность входная мощность  потери потери   1 входная мощность входная мощность входная мощность

выходная мощность при полной нагрузке = V I cos  = (40) (0.8) = 32 кВт Общие потери = 800 + 500 = 1,3 кВт Входная мощность = выходная мощность + потери = 32 + 1,3 = 33,3 кВт Следовательно, КПД,  1 

1,3 = 0,961 или 96,10% 33,3

3. Определить КПД трансформатора в задаче 2 при половинной полной нагрузке и коэффициенте мощности 0,8.

© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом

279

Выходная мощность при половинной полной нагрузке =

1  40  0,8  = 16 кВт 2

Потери в меди (или потери I2 R) пропорциональны квадрату тока 2

1 Следовательно, потери в меди при половинной полной нагрузке =    800  = 200 Вт 2

Потери в железе == 500 Вт (постоянная) Полная потеря = 200 + 500 = 700 Вт или 0.7 кВт Входная мощность при половинной полной нагрузке = выходная мощность при половинной полной нагрузке + потери = 16 + 0,7 = 16,7 кВт Следовательно, КПД,  1 

потери 0,7  1 = 0,9581 или 95,81% входной мощности 16,7

4 • Однофазный трансформатор мощностью 100 кВА, 2000 В / 400 В, 50 Гц имеет потери в стали 600 Вт и потери в меди при полной нагрузке 1600 Вт. Рассчитайте его КПД для нагрузки 60 кВт при коэффициенте мощности 0,8.

КПД =

выходная мощность входная мощность  потери потери   1 входная мощность входная мощность входная мощность

выходная мощность при полной нагрузке = V I cos  = (100) (0.8) = 80 кВт Мощность нагрузки = 60 кВт Следовательно, трансформатор находится на

60 3  при полной нагрузке 80 4 2

3 Следовательно, потери в меди при 3/4 нагрузки =   1600  = 900 Вт 4 

Общие потери = 900 + 600 = 1,5 кВт Входная мощность = выходная мощность + потери = 60 + 1,5 = 61,5 кВт Следовательно, КПД,  1 

1,5 = 0,9756 или 97,56% 61,5

© John Bird Тейлор и Фрэнсис

280

5. Определите КПД трансформатора 15 кВА для следующих условий: (i) полная нагрузка, единичный коэффициент мощности (ii) 0.8 при полной нагрузке, единичный коэффициент мощности (iii) при половинной нагрузке, коэффициент мощности 0,8. Предположим, что потери в стали составляют 200 Вт, а потери в меди при полной нагрузке составляют 300 Вт (i) Выходная мощность при полной нагрузке = VI cos  = (15) (1) = 15 кВт Потери = 200 + 300 = 500 Вт или 0,5 кВт Потребляемая мощность мощность при полной нагрузке = выходная мощность + потери = 15 + 0,5 = 15,5 кВт Следовательно, КПД,  1 

потери 0,5  1 = 0,9677 или 96,77% входной мощности 15,5

(ii) При полной нагрузке 0,8, единица коэффициент мощности, выходная мощность = 0,8 15 = 12 кВт Потери = 0.8   300   200  192  200 = 392 Вт или 0,392 кВт 2

Входная мощность при полной нагрузке 0,8 = выходная мощность при полной нагрузке 0,8 + потери = 12 + 0,392 = 12,392 кВт Следовательно, КПД,  1 

0,392 = 0,9684 или 96,84% 12,392

(iii) При полной нагрузке 0,5 и коэффициенте мощности 0,8 выходная мощность = 0,5  15  0,8 = 6 кВт Потери = 0,5   300   200  75  200 = 275 Вт или 0,275 кВт 2

Входная мощность при полной нагрузке 0,5 = выходная мощность при полной нагрузке 0,5 + потери = 6 + 0,275 = 6,275 кВт Следовательно, КПД,  1 

0.275 = 0,9562 или 95,62% 6,275

6. Трансформатор мощностью 300 кВА имеет сопротивление первичной обмотки 0,4 Ом и сопротивление вторичной обмотки 0,0015 Ом. Потери в стали составляют 2 кВт, а первичное и вторичное напряжения составляют 4 кВ и 200 В соответственно. Если коэффициент мощности нагрузки составляет 0,78, определите КПД трансформатора (а) при полной нагрузке и (б) при половинной нагрузке.

© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом

281

(a) Номинальная мощность = 300 кВА = V1 I1 = V2 I2 Следовательно, первичный ток, I1 =

400 10 3 300 10 3 = = 75 A V1 4000

и вторичный ток, I2 =

300 10 3 300 10 3 = = 1500 A V2 200

Суммарные потери в меди = I12 R1 + I22 R2, (где R1 = 0.4  и R2 = 0,0015 ) = (75) 2 (0,4) + (1500) 2 (0,0015) = 2250 + 3375 = 5625 Вт При полной нагрузке общие потери = потери в меди + потери в железе = 5625 + 2000 = 7625 Вт = 7,625 кВт Полная выходная мощность при полной нагрузке = V2 I2 cos 2 = (300  103) (0,78) = 234 кВт Входная мощность = выходная мощность + потери = 234 кВт + 7,625 кВт = 241,625 кВт

 потери  КПД,  = 1    100%  входная мощность  7,625   = 1    100% = 96,84%  241,625 

(b) Поскольку потери в меди изменяются пропорционально квадрату тока, то всего 2

1 потери в меди при половинной нагрузке = 5625    = 1406.25 Вт 2

Следовательно, общие потери при половинной нагрузке = 1406,25 + 2000 = 3406,25 Вт или 3,40625 кВт Выходная мощность при половине полной нагрузки =

1 (234) = 117 кВт 2

Входная мощность при половине полной нагрузки = выход мощность + потери = 117 кВт + 3,40625 кВт = 120,40625 кВт Следовательно, КПД при половинной полной нагрузке, © John Bird, опубликованный Тейлором и Фрэнсисом

282

 потери   = 1    100%  входная мощность  3,40625   = 1    100% = 97,17%  120,40625 

7. Трансформатор 250 кВА имеет потери в меди при полной нагрузке 3 кВт и потери в стали 2 кВт.Рассчитайте (а) выходную мощность в кВА, при которой КПД трансформатора является максимальным, и (б) максимальный КПД, предполагая, что коэффициент мощности нагрузки равен 0,80.

(a) Пусть x будет долей кВА при полной нагрузке, при которой КПД максимален. Соответствующие общие потери в меди =  3 кВт  x 2 При максимальном КПД потери в меди = потери в железе Следовательно,

3x 2  2

, из которых

x2 

2 3

и

x =

2 = 0,8165 3

Таким образом, выходная мощность кВА при максимальном КПД = 0.8165 250 = 204,1 кВА (b) Общие потери при максимальном КПД = 2  2 = 4 кВт Выходная мощность = 204,1  0,8 = 163,3 кВт Входная мощность = выходная мощность + потери = 163,3 + 4 = 167,3 кВт Следовательно, максимальный КПД,   1 

4 = 0,9761 или 97,61% 167,3

© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом

283

Упражнение 125, стр. 355 1. Трансформатор с соотношением витков 8: 1 обеспечивает нагрузку сопротивлением 50 . Определите эквивалентное входное сопротивление трансформатора.

2

N  8 Эквивалентное входное сопротивление, R1 =  1  R L =   (50) = 3200 Ом = 3.2 кОм 1  N2  2

2. Какое соотношение витков трансформатора требуется, чтобы нагрузка на сопротивление 30 Ом имела сопротивление 270

2

N  R1   1  RL  N2 

2

т.е.

N  270 =  1   30   N2  2

, из которых

 N1  270 9    30  N2 

N1  9 3 N2

и

, т.е. требуемое передаточное число составляет 3: 1

3. Определите оптимальное значение сопротивления нагрузки для максимальной передачи мощности, если нагрузка подключена к усилителю с выходным сопротивлением 147 через трансформатор. при соотношении витков 7: 2 Эквивалентное входное сопротивление R1 трансформатора должно составлять 147 Ом для максимальной передачи мощности.2

N  R1 =  1  RL, откуда RL = R1  N2 

2

 N2  2   = 147   = 12  7  N1  2

4. Однофазный идеальный трансформатор 240 В / 2880 В питается от источника 240 В через кабель с сопротивлением 3 Ом. Если нагрузка на вторичную обмотку составляет 720 Ом, определите (а) протекающий первичный ток и (б) мощность, рассеиваемую в сопротивлении нагрузки.

Схема показана ниже. © Джон Берд Опубликовано Тейлор и Фрэнсис

284

N1 V1 240 1    N 2 V2 2880 12

(a)

2

N  1 Эквивалентное входное сопротивление, R1   1  RL     720  = 5   12   N2  2

Общее входное сопротивление, R IN  R  R1 = 3 + 5 = 8  Следовательно, первичный ток, I1 

N1 I 2  N 2 I1

(б)

откуда,

V1 240  = 30 AR IN 8

N  1 I2  I1  1    30    = 2.5 A  12   N2 

Мощность, рассеиваемая в нагрузке, P = I 2 2 RL   2,5   720  = 4500 Вт или 4,5 кВт 2

5. Нагрузка с сопротивлением 768 Ом должна соответствовать усилитель с эффективным выходным сопротивлением 12 Ом. Определите коэффициент трансформации трансформатора связи.

2

N  R1   1  RL  N2 

и

2

N , следовательно, 12 =  1   768   N2 

и

12  N1     768  N 2  ​​

2

N1 12 1   N2 768 8

Следовательно, передаточное число трансформатора связи составляет 1: 8

6.Переменный ток. Источник 20 В и внутреннее сопротивление 20 кОм согласовывается с нагрузкой с помощью однофазного трансформатора 16: 1. Определите (а) значение сопротивления нагрузки и (б) мощность, рассеиваемую в нагрузке.

© Джон Берд Издано Тейлором и Фрэнсисом

285

Схема показана ниже.

(a) Для передачи максимальной мощности R 1 должно быть 20 кОм 2

2

N  N  1 R 1   1  RL, от которого сопротивление нагрузки, RL  R1  2   (20000)   = 78.13  16   N2   N1  2

(b) Общее входное сопротивление, когда источник подключен к согласующему трансформатору, составляет R IN  R1, т.е. 20 кОм + 20 кОм = 40 кОм Первичный ток, I1  N1 I 2  N 2 I1

В 20  = 0,5 мА 40000 40000

из которых

N   16  I2  I1  1    0,5 103    = 8 мА 1  N2 

Мощность, рассеиваемая в нагрузке, P = I2 2 RL  8 103   78,13 = 5 мВт 2

© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом

286

Упражнение 126 , Стр.357

1.Однофазный автотрансформатор имеет соотношение напряжений 480 В: 300 В и обеспечивает нагрузку 30 кВА при 300 В. Предполагая идеальный трансформатор, рассчитайте ток в каждой секции обмотки. Номинальная мощность = 30 кВА = V1 I1  V2 I2 Следовательно, первичный ток, I1  и

30 103 = 62,5 A 480

вторичный ток, I 2 

30 103 = 100 A 300

Следовательно, ток в общая часть обмотки = I2  I1 = 100 — 62,5 = 37,5 A

2. Рассчитайте экономию объема меди, используемой в автотрансформаторе, по сравнению с двухобмоточным трансформатором для (а) трансформатора 300 В: 240 В , и (б) трансформатор 400 В: 100 В.

(a) Для трансформатора 300 В: 240 В, x =

В2 240 = 0,80 В1 300

Из уравнения (20.12) объем меди в автотрансформаторе = (1 — 0,80) (объем меди в трансформатор с двойной обмоткой) = (0,20) (объем меди в трансформаторе с двойной обмоткой) Следовательно, экономия составляет 80% (b) Для трансформатора 400 В: 1000 В x =

В2 100 = 0,25 В1 400

Из уравнения (20.12) объем меди в автотрансформаторе = (1 — 0,25) (объем меди в двухобмоточном трансформаторе) = (0.75) (объем меди в трансформаторе с двойной обмоткой) Следовательно, экономия составляет 25% и 150 вторичных витков. Если напряжение питания составляет 1,5 кВ, определите напряжение вторичной линии на холостом ходу, когда обмотки соединены (а) треугольник-звезда, (б) звезда-треугольник. (a) Для соединения треугольником, VL  VP, следовательно, напряжение первичной фазы, VP1 = 1,5 кВ = 1500 В

N   150  Напряжение вторичной фазы, VP2 = VP1  2   (1500)   = 375 V 600   N1  Для соединения звездой VL  3 VP

3  375  = 649.5 В

, следовательно, напряжение вторичной линии =

(b) Для соединения звездой VL  3 VP или VP 

Напряжение первичной фазы, VP1 

VL1 3



VL 3

1500 = 866,0 В 3

Для соединения треугольником, VL  VP N1 V1  N 2 V2

N   150, из которых, напряжение вторичной фазы, VP2  VP1  2   (866,0)    600   N1  = 216,5 В = напряжение вторичной линии

© John Bird Опубликовано Тейлором и Фрэнсисом

288

Упражнение 128, стр. 353

1.Трансформатор тока имеет два витка на первичной обмотке и вторичную обмотку на 260 витков. Вторичная обмотка подключается к амперметру с сопротивлением 0,2 Ом, сопротивление вторичной обмотки 0,3 Ом. Если ток в первичной обмотке составляет 650 А, определите (а) показания амперметра, (б) разность потенциалов на амперметре и (в) общую нагрузку в ВА на вторичной обмотке.

N   2  (a) Показания амперметра, I2  I1  1   (650)   = 5A  260   N2  (b) P.