правила расчета для разных типов

На что влияет количество витков в трансформаторе

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

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

Фильтр

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

Г- и П-образные LC-фильтры.

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

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

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

• L*C=25000/(f2+Кп);
• L/C=1000/R2н.

В этих формулах:

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

Для П-образного фильтра:

• С1=С2=С;
• L/C=1176/R2н.

Размерность величин та же, что и для предыдущего фильтра.

Методика расчета

Полный расчет трансформатора довольно сложен и учитывает такие параметры:

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

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

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

Для расчета требуются следующие данные:

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

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

Pс=I1∙U1+ I2∙U2+… In∙Un

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

P=1.25∙ Pс

Зная мощность, можно определить сечение сердечника:

S=√P

Полученное значение сечения будет выражено в квадратных сантиметрах!

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

• броневые;
• стержневые;
• О-образные.

Также различаются и способы изготовления магнитопроводов:

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

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

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

W=K/S,

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

Для упрощения вычислений приняты следующие значения коэффициента:

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

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

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

n=U∙W

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

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

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

d=0.7√I

Определение диаметра обмоточного провода выполняют для всех без исключения обмоток.

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

Схемы и изготовление импульсных блоков питания

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

Мощный импульсный блок на ir2153

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

Расположение выводов микросхемы IR2153.

Назначение выводов приведено в таблице.

№	Обозначение	Назначение	Назначение	Обозначение	№
1	Vcc	Питание логики и драйверов	Питание выходных ключей	Vb	8
2	Rt	Резистор частотозадающей цепи	Выход верхнего драйвера	HO	7
3	Ct	Конденсатор частотозадающей цепи	Возврат питания верхнего драйвера	Vs	6
4	COM	Общий	Выход нижнего драйвера	LO	5

Внутренняя схема IR2153.

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

На этой микросхеме можно собрать простой блок питания.

Схема простого БП на IR2153.

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

Альтернативный метод по габаритам

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

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

PГ=S2

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

P=0. 8 PГ

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

Использование мультиметра

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

Таблица количества вольт на виток

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

Мощность, P	Сечение в см2, S	Количество вит. /В, W	Мощность, P	Сечение в см2, S	Количество вит. /В, W
1	1.4	32	50	9.0	5.0
2	2.1	21	60	9.8	4.6
5	3.6	13	70	10.3	4.3
10	4.6	9.8	80	11.0	4.1
15	5.5	8.4	90	11.7	3.9
20	6.2	7.3	100	12.3	3.7
25	6.6	6.7	120	13.4	3.4
30	7.3	6.2	150	15.0	3.0
40	8.3	5.4	200	17.3	2.6

Как измерить диаметр провода.

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

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

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

Пример.

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

39 / 100 = 0,39 мм

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

Таблица данных обмоточных проводов.

Диаметр без изоляции, мм	Сечение меди, мм²	Сопротив-ление 1м при 20ºС, Ом	Допустимая нагрузка при плотности тока 2А/мм²	Диаметр с изоляцией, мм	Вес 100м с изоляцией, гр
0,03	0,0007	24,704	0,0014	0,045	0,8
0,04	0,0013	13,92	0,0026	0,055	1,3
0,05	0,002	9,29	0,004	0,065	1,9
0,06	0,0028	6,44	0,0057	0,075	2,7
0,07	0,0039	4,73	0,0077	0,085	3,6
0,08	0,005	3,63	0,0101	0,095	4,7
0,09	0,0064	2,86	0,0127	0,105	5,9
0,1	0,0079	2,23	0,0157	0,12	7,3
0,11	0,0095	1,85	0,019	0,13	8,8
0,12	0,0113	1,55	0,0226	0,14	10,4
0,13	0,0133	1,32	0,0266	0,15	12,2
0,14	0,0154	1,14	0,0308	0,16	14,1
0,15	0,0177	0,99	0,0354	0,17	16,2
0,16	0,0201	0,873	0,0402	0,18	18,4
0,17	0,0227	0,773	0,0454	0,19	20,8
0,18	0,0255	0,688	0,051	0,2	23,3
0,19	0,0284	0,618	0,0568	0,21	25,9
0,2	0,0314	0,558	0,0628	0,225	28,7
0,21	0,0346	0,507	0,0692	0,235	31,6
0,23	0,0416	0,423	0,0832	0,255	37,8
0,25	0,0491	0,357	0,0982	0,275	44,6
0,27	0,0573	0,306	0,115	0,31	52,2
0,29	0,0661	0,2бб	0,132	0,33	60,1
0,31	0,0755	0,233	0,151	0,35	68,9
0,33	0,0855	0,205	0,171	0,37	78
0,35	0,0962	0,182	0,192	0,39	87,6
0,38	0,1134	0,155	0,226	0,42	103
0,41	0,132	0,133	0,264	0,45	120
0,44	0,1521	0,115	0,304	0,49	138
0,47	0,1735	0,101	0,346	0,52	157
0,49	0,1885	0,0931	0,378	0,54	171
0,51	0,2043	0,0859	0,408	0,56	185
0,53	0,2206	0,0795	0,441	0,58	200
0,55	0,2376	0,0737	0,476	0,6	216
0,57	0,2552	0,0687	0,51	0,62	230
0,59	0,2734	0,0641	0,547	0,64	248
0,62	0,3019	0,058	0,604	0,67	273
0,64	0,3217	0,0545	0,644	0,69	291
0,67	0,3526	0,0497	0,705	0,72	319
0,69	0,3739	0,0469	0,748	0,74	338
0,72	0,4072	0,043	0,814	0,78	367
0,74	0,4301	0,0407	0,86	0,8	390
0,77	0,4657	0,0376	0,93	0,83	421
0,8	0,5027	0,0348	1,005	0,86	455
0,83	0,5411	0,0324	1,082	0,89	489
0. 86	0,5809	0,0301	1,16	0,92	525
0,9	0,6362	0,0275	1,27	0,96	574
0,93	0,6793	0,0258	1,36	0,99	613
0,96	0,7238	0,0242	1,45	1,02	653
1	0,7854	0,0224	1,57	1,07	710
1,04	0,8495	0,0206	1,7	1,12	764
1,08	0,9161	0,0191	1,83	1,16	827
1,12	0,9852	0,0178	1,97	1,2	886
1,16	1,057	0,0166	2,114	1,24	953
1,2	1,131	0,0155	2,26	1,28	1020
1,25	1,227	0,0143	2,45	1,33	1110
1,3	1,327	0,0132	2,654	1,38	1190
1,35	1,431	0,0123	2,86	1,43	1290
1,4	1,539	0,0113	3,078	1,48	1390
1,45	1,651	0,0106	3,3	1,53	1490
1,5	1,767	0,0098	3,534	1,58	1590
1,56	1,911	0,0092	3,822	1,64	1720
1,62	2,061	0,0085	4,122	1,71	1850
1,68	2,217	0,0079	4,433	1,77	1990
1,74	2,378	0,0074	4,756	1,83	2140
1,81	2,573	0,0068	5,146	1,9	2310
1,88	2,777	0,0063	5,555	1,97	2490
1,95	2,987	0,0059	5,98	2,04	2680
2,02	3,205	0,0055	6,409	2,12	2890
2,1	3,464	0,0051	6,92	2,2	3110
2,26	4,012	0,0044	8,023	2,36	3620
2,44	4,676	0,0037	9,352	2,54	4220

Вернуться наверх к меню

Как рассчитать количество витков первичной обмотки

Да сих пор мы исходили из посыла, что первичная обмотка цела. А что делать, если она оказалась оборванной или сгоревшей дотла? Оборванную обмотку можно размотать, восстановить обрыв и намотать заново. А вот сгоревшую обмотку придётся перемотать новым проводом.

Поиск данных по Вашему запросу:

Как рассчитать количество витков первичной обмотки

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Как правильно рассчитать мощность трансформатора? Как определить мощность трансформатора
• Как правильно провести расчет трансформаторов разных видов, формулы и примеры
• Как рассчитать трансформатор? (Расчёт и перемотка трансформатора #3)
• Как рассчитать трансформатор
• Научный форум dxdy
• Расчет сварочного трансформатора
• Силовой трансформатор, расчёт силового трансформатора

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Расчет трансформатора питания. Простая электроника 21

Как правильно рассчитать мощность трансформатора? Как определить мощность трансформатора

Да сих пор мы исходили из посыла, что первичная обмотка цела. А что делать, если она оказалась оборванной или сгоревшей дотла?

Оборванную обмотку можно размотать, восстановить обрыв и намотать заново. А вот сгоревшую обмотку придётся перемотать новым проводом. Конечно, самый простой способ, это при удалении первичной обмотки посчитать количество витков. Если нет счётчика, а Вы, как и я, используете приспособление на основе ручной дрели, то можно вычислить величину редукции дрели и посчитать количество полных оборотов ручки дрели.

До тех пот, пока мне не подвернулся на базаре счётчик оборотов, я так и делал. Но, если обмотка сильно повреждена или её вообще нет, то рассчитать количество витков первичной обмотки трансформатора можно по приведённой формуле.

Эта формула подходит для частоты сети равной 50 Герц. Отсюда и коэффициент 1, Не стоит использовать максимальное значение индукции, так как оно может сильно отличаться для магнитопроводов различного качества.

Ваш e-mail не будет опубликован. Related Posts: Как определить число витков вторичной обмотки Как сфазировать обмотки трансформатора Как рассчитать диаметр провода для любой обмотки. Где взять нужный трансформатор для блока питания? Как разобрать и собрать трансформатор? Добавить комментарий Отменить ответ Ваш e-mail не будет опубликован.

Как правильно провести расчет трансформаторов разных видов, формулы и примеры

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

Когда неизвестен тип или нет данных трансформатора, число витков каждой всех обмоток, обмотка с большим сопротивлением является первичной. Читайте также: Как рассчитать и собрать трансформатор на примере.

Как рассчитать трансформатор? (Расчёт и перемотка трансформатора #3)

Надежность сварочного трансформатора Расчет сварочного трансформатора Обмотка сварочного трансформатора П-образный сварочный трансформатор Сварочный трансформатор из статора электродвигателя Сварочный аппарат из ЛАТРа. Надежность сварочного трансформатора Расчет сварочного трансформатора Обмотка сварочного трансформатора П-образный сварочный трансформатор Сварочный трансформатор из статора электродвигателя Сварочный аппарат из ЛАТРа Расчет сварочного трансформатора Устройство сварочного трансформатора Выбор мощности сварочного трансформатора Стандартная методика расчета трансформатора Упрощенный расчет сварочного трансформатора Выбор сечения магнитопровода Подбор витков трансформатора опытным путем Расчет самодельных сварочных трансформаторов имеет выраженную специфику, так как в большинстве случаев они не соответствуют типовым схемам и для них, по большому счету, нельзя применить стандартные методики расчета, разработанные для промышленных трансформаторов. Специфика состоит в том, что при изготовлении самоделок параметры их компонентов подстраиваются под уже имеющиеся в наличии материалы — в основном под магнитопровод. Часто трансформаторы собираются не из самого лучшего трансформаторного железа, мотаются не самым подходящим проводом, усиленно греются и вибрируют. При изготовлении трансформатора, близкого по конструкции промышленным образцам, можно пользоваться стандартными методиками расчета. Такие методики устанавливают наиболее оптимальные значения обмоточных и геометрических параметров трансформатора. Однако, с другой стороны, эта же оптимальность является недостатком стандартных методик. Так как они оказываются совершенно бессильными при выходе какого-либо параметра за рамки стандартных значений.

Как рассчитать трансформатор

Трансформаторы используются в блоках питания различной аппаратуры для преобразования переменного напряжения. Блоки питания, собранные по трансформаторной схеме, постепенно снижают распространенность благодаря тому, что современная схемотехника позволяет понизить напряжение без самого громоздкого и тяжелого элемента системы питания. Трансформаторы для блока питания актуальны в тех случаях, когда габариты и масса не критичны, а требования к безопасности велики. Обмотки кроме автотрансформатора осуществляют гальваническое разделение и изоляцию цепей первичного или сетевого и вторичного выходного напряжений. Работа устройства основана на всем известном явлении электромагнитной индукции.

Трансформатор не столь сложный прибор, который можно вполне изготовить и в домашних условиях, обладая некоторыми данными из раздела Физики, а также необходимыми материалами, которые можно легко сейчас приобрести в магазинах.

Научный форум dxdy

При изготовлении блока питания для выбранной вами конструкции не всегда можно подобрать готовый трансформатор удовлетворяющий вас по выходному напряжению. По габаритам и мощности он может и подходить, а вот по низковольтному напряжению — нет. Чтобы изменить выходное напряжение нужно расчитать количество витков новой вторичной обмотки и перемотать ее. Для расчета нужно узнать количество витков на вольт вторичной обмотки. Для этого поверх имеющих обмоток трансформатора не разбирая его надо намотать вспомогательную обмотку n из нескольких витков медного изолированного провода диаметром 0,,4 мм. Чем больше будет их количество, тем точнее будет результат расчета пределение витков в обмотках трансформатора Затем определяем первичную обмотку путем измерения сопротивления обмоток.

Расчет сварочного трансформатора

Трансформатор — это пассивный преобразователь энергии. Его коэффициент полезного действия КПД всегда меньше единицы. Это означает, что мощность потребляемая нагрузкой, которая подключена к вторичной обмотке трансформатора, меньше, чем мощность, потребляемая нагруженным трансформатором от сети. Известно, что мощность равна произведению силы тока на напряжение, следовательно, в повышающих обмотках сила тока меньше, а в понижающих — больше силы тока, потребляемого трансформатором от сети. Два разных трансформатора при одинаковом напряжении сети могут быть рассчитаны на получение одинаковых напряжений вторичных обмоток.

Количество витков первичной обмотки: Np = витков По измеренному напряжению можно просто рассчитать количество витков на 1 вольт, и по нему.

Силовой трансформатор, расчёт силового трансформатора

Как рассчитать количество витков первичной обмотки

В статье Вы найдёте формулы для самого простого расчёта габаритной мощности, количества витков и диаметра провода силового трансформатора. Каждый расчёт дополнен наглядным примером. Блок питания для усилителя низкой частоты из доступных деталей. УНЧ, часть 3.

В этой статье рассказано о том, как рассчитать и намотать импульсный трансформатор для самодельного полумостового блока питания, который можно изготовить из электронного балласта сгоревшей компактной люминесцентной лампочки. Это когда лень считать витки. Как за час сделать импульсный блок питания из сгоревшей лампочки? Как подружить Блокнот с Калькулятором Windows, чтобы облегчить расчёты?

Трансформатор — устройство, в котором переменный ток одного напряжения преобразовывается в переменный ток другого напряжения.

Данный онлайн расчет трансформатора выполнен по типовым расчетам электрооборудования. В типовых расчётах все начинается с определения необходимой мощности вторичной обмотки, а уж потом с поправкой на КПД — коэффициент полезного действия, находим мощность всего трансформатора, и на основании этого рассчитываем необходимое сечение и тип сердечника и так далее. Изначально так и было в моём расчете. Пока не появились предложения от посетителей сайта внести изменения в расчет. По имеющимся размерам трансформаторного железа рассчитываем полную мощность трансформатора, а уж потом видим, какой ток и напряжение можно снять с этого железа.

Иногда приходится самостоятельно изготовлять силовой трансформатор для выпрямителя. В этом случае простейший расчет силовых трансформаторов мощностью до — 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.

Видео с вопросом

: Определение количества витков вторичной обмотки трансформатора

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

Стенограмма видео

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

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

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

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

Теперь мы уже знаем значения для оба члена в правой части этого выражения. Таким образом, мы можем записать отношение 𝑉 вход к выходу 𝑉 как 50 вольт, деленное на 250 вольт, что упрощает до одна пятая, единицы вольт отмены. Поскольку это эквивалентно отношение витков первичной обмотки к вторичной, мы знаем, что 𝑁 вход делил по 𝑁 выпуск равен одной пятой. Таким образом, количество витков в первичная обмотка должна составлять одну пятую числа витков вторичной обмотки. Нам сказали, что первичная катушка имеет 100 витков. Итак, если это одна пятая числа витков во вторичной обмотке, то для того, чтобы соотношение сохранялось, вторичная катушка должна иметь 500 витков. Следовательно, правильный ответ 500 оборотов.

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

Проектирование трансформатора. Часть 3. Расчеты физической конструкции

После расчета размера сердечника и размеров проводов пришло время выполнить некоторые физические расчеты, чтобы убедиться, что выбран правильный материал. В этой части мы рассчитаем длину катушки, заполнение каждой обмотки, вес провода, вес сердечника, потери, регулирование и грубое приближение сопротивления обмоток постоянному току.

1. Витки на слой

Витки на слой относятся к числу витков магнитного провода, которые при наматывании располагаются бок о бок в области намотки. Расчет для этого зависит от использования трубки или бобины для базовой конструкции обмотки. Формованная пластиковая катушка может стать трансформатором меньшего размера, чем трубка. Это связано с бортиками бобины, боковыми стенками, изолирующими катушку от материала сердечника. Трубки не имеют боковых стенок, поэтому на обоих концах обмотки необходим запас или пространство между сердечником и катушкой. Этот запас используется как изоляция воздушного зазора.

Ширина поля зависит от изолирующего покрытия магнитной проволоки. Расчет количества витков на слой с помощью смоделированной пластиковой катушки проще, поскольку производитель катушки указывает длину и высоту намотки. Для расчета с трубой необходимы размеры сердечника, размеры трубы и опыт для правильного краевого зазора намотки.

Трубка

Сначала обратите внимание на окно обмотки сердечника, чтобы найти общую ширину и высоту обмотки, указанные производителем сердечника. Затем обратите внимание на диаметр каждого из размеров магнитной проволоки, выбранных для конструкции, указанных производителем магнитной проволоки. Определите зазор, необходимый для каждого размера магнитной проволоки в конструкции. Используя напряжения, токи и тепловую классификацию каждого выбранного размера магнитной проволоки, выберите правильный размер воздушного зазора/поля для каждой обмотки. У UL есть несколько статей и стандартов по электрической изоляции трансформаторов сухого типа.

Окно намотки сердечника и требуемый запас используются при расчете длины намотки поперек трубы для каждого витка. Чтобы убедиться, что трубка подходит к окну обмотки сердечника, она должна быть как минимум на 1/16 (0,0625) дюйма меньше, чем ширина окна обмотки сердечника.

Разделив длину обмотки на диаметр проволоки, вы получите количество витков на слой обмотки. Это идеальных витков намотки на слой. Имеется в виду количество витков в обмотке, если намотанный провод плоский и бок о бок без пересечения или зазора между витками.

Намотка бок о бок с точным числом витков на слой не всегда возможна. Скорость намоточной машины, меньший размер проволоки, натяжение проволоки и даже то, насколько хороша намотка, будут определять, насколько хорошо проволока будет плоско намотана бок о бок. Намоточный станок с ЧПУ может помочь, но не гарантирует плоскую намотку бок о бок, особенно с проволокой малого сечения. Скорость намоточной машины может влиять на натяжение проволоки. Напряжение является решающим фактором. Слишком сильное натяжение может привести к растяжению проволоки, что сделает ее тоньше, а недостаточное натяжение вызовет пористую обмотку, что может повлиять на сцепление и увеличить заполнение обмотки.

Шпулька

Для формованной пластиковой шпульки расчет длины намотки не требуется, поскольку размеры должны быть предоставлены производителем шпульки. Длина намотки — это внутреннее расстояние между двумя сторонами. Для расчета витков на слой используется та же формула, что и для трубы.

2. Количество слоев на обмотку

Чтобы рассчитать количество слоев на обмотку, разделите количество витков (N) обмотки на количество витков на слой. Это даст количество слоев на обмотку.

Всегда округляйте до следующего натурального числа. Например, если количество слоев на обмотку равно 5,4 слоям, округлите до 6 слоев.

3. Высота намотки

Чтобы определить высоту намотки, умножьте диаметр магнитопровода на количество слоев на обмотку. Это даст вам высоту каждой обмотки.

 4. Заполнение

Высота каждой обмотки необходима для расчета заполнения трансформатора. Эта информация вместе с толщиной любой изоляции между слоями обмотки используется при расчете. Заполнение необходимо, чтобы определить, могут ли катушка и любая изоляция физически поместиться в выбранном окне обмотки сердечника. Опять же, если используется трубка, придется выполнить дополнительный расчет.

Трубка

Чтобы рассчитать заполнение трубы, сложите высоту каждого витка, толщину каждого слоя используемой изоляционной ленты/обертки, толщину стенки трубы и расстояние между язычком сердечника и стенка трубы. Также следует добавить расстояние между последней обмоткой и материалом сердечника для изоляции. Это расстояние зависит от номинальных свойств материала, используемого для окончательной обмотки катушки. Если изоляция или окончательная обмотка не используются, расстояние должно быть равно или больше зазора последней обмотки.

Толщина трубы зависит от материала и необходимой поддержки катушки. Чем больше размер используемого магнитного провода, тем толще должна быть стенка трубки. Натяжение и скорость при намотке также окажут влияние. Более сильное натяжение или более высокая скорость также могут деформировать материал трубки.

Получив общую высоту заполнения, вы можете рассчитать процент заполнения. Разделите общую высоту заполнения на высоту окна обмотки и умножьте на 100.

Шпулька

Для шпульки сложите высоту каждой обмотки, толщину каждого слоя используемой изоляционной ленты/обертки. В отличие от трубы, толщина стенки или расстояние между сердечником и стенкой трубы не требуются, так как внутренняя высота фланца/бока бобины используется в качестве высоты окна намотки. Этот размер задается производителем шпульки.

 

Процент заполнения должен быть ниже 100 %. Если больше 100%, то катушка физически не влезет. Однако имея Слишком низкий процент заполнения также может оказывать влияние. Если процент заполнения неприемлем, необходимо принять решение об изменении конструкции. Увеличение размера сердечника даст большее доступное окно обмотки. Использование другого сорта материала сердечника может изменить расчетное количество витков. Изменение размера провода (если возможно) может изменить DCR обмотки. При некоторых из этих изменений необходимо будет выполнить перерасчет проекта, чтобы убедиться, что он все еще находится в пределах проектных параметров.

Этот расчет для Процента Fil л для идеальной параллельной намотки катушки. Это с точным количеством витков на слой и количеством слоев на обмотку для каждой из обмоток. Это можно сделать, но очень сложно. Для других типов трансформаторов плоская параллельная обмотка может оказаться нежелательной. Это будет обсуждаться более подробно в другом разделе, посвященном конструкциям аудиопреобразователей. Для изготовления может быть выполнена случайная намотка. Это означает, что не идеально наматывать бок о бок, иметь точное количество витков на слой и слоев на обмотку. При произвольной обмотке Процент заполнения Значение будет увеличиваться в зависимости от степени случайности. Существуют различные способы обработки случайной намотки в процессе проектирования. Установите процент, который будет считаться пределом намотки, например, все, что превышает значение заполнения 85%, считается слишком полным. Добавьте случайный коэффициент намотки в вычисление Процент заполнения , умножив Процент заполнения на случайный коэффициент намотки. Если вы делаете около 15% случайной намотки, умножьте наполнение на 1,15.

Это увеличит значение Процент заполнения на 15% и позволит в тех случаях, когда точное расположение рядом друг с другом, количество витков на слой или количество слоев на обмотку не достигается.

Другим способом является определение случайного коэффициента намотки для каждого размера магнитной проволоки. При проектировании и сборке каждого трансформатора необходимо углублять понимание методов случайной намотки и их применения.

 5. Сердечник

Если витки на слой, слои на обмотку и процент заполнения были рассчитаны для трубки, попробуйте вернуться назад и выполнить расчеты для бобины. Шпулька будет иметь более низкий процент заполнения. Использование катушки позволяет использовать трансформатор меньшего размера, увеличивая плотность потока и, следовательно, требуя меньший сердечник. Необходимо проверить повышение температуры, чтобы определить, находится ли оно в допустимых пределах.

Частоты также влияют на физический размер ядра. Чем ниже рабочая частота, тем больше должен быть материал сердечника, чтобы предотвратить насыщение. Например, ядро ​​будет примерно на 10% больше при частоте 50 Гц. чем при 60 Гц. Чем выше рабочая частота, тем меньше может быть размер ядра. Особое внимание следует уделить, если рабочая частота изменяется, как в случае с аудиотрансформатором. Сочетание материалов сердечника должно основываться на самой низкой частоте, на которой, как ожидается, будет работать трансформатор.

6. Конфигурация обмотки

На этом этапе необходимо принять решение о конфигурации обмотки. Поскольку ядро ​​может определять более низкую частоту, связь между первичной и вторичной обмотками может определять высокую частоту. Существует множество различных конфигураций обмотки. Многослойная обмотка представляет собой обмотку первичной, а затем вторичной обмотки. Слоистая обмотка чаще используется для силовых трансформаторов или трансформаторов с очень коротким рабочим диапазоном частот. Чередование раны — смешение первичной и вторичной обмоток. Разделение первичной и вторичной обмоток и чередование обмоток друг с другом обеспечивает лучшую связь. Это характерно для звукового трансформатора или трансформаторов с большим диапазоном рабочих частот. Филар Намотка первичной и вторичной обмотки параллельно. Bi-Filar — двухпроводная обмотка, Tri-Filar — трехпроводная обмотка, Quad-Filar — четырехпроводная обмотка и так далее. Филарная обмотка обеспечивает наилучшую связь и частотный диапазон, но достижима только в некоторых конструкциях. Можно использовать комбинацию различных конфигураций обмотки. Знание наилучшей конфигурации обмотки для приложения — это скорее искусство, которое развивается с течением времени и опытом.

На этом этапе хорошо нарисовать схему и схему того, как трансформатор будет намотан и подключен.

Пронумеровав каждую клемму и используя точки полярности/фазы/начала, можно составить простую схему порядка намотки.

7. Средняя длина

Средняя длина используется для расчета сопротивления обмотки постоянному току (DCR), веса, длины и потери напряжения. Это периметр центра обмотки. Поскольку каждая обмотка находится все дальше от центра бобины, каждая обмотка имеет свою среднюю длину.

Взяв центр обмотки, можно определить среднюю длину каждого витка. При этом можно получить приблизительную оценку длины магнитопровода, используемого для обмотки. Любые расчеты, полученные на основе средней длины, следует рассматривать как грубые оценки и не заслуживающие уточнения. Например, случайная намотка, параллельные обмотки, ответвления, натяжение и т. д. будут влиять на расчеты по средней длине. Чем меньше размер магнитопровода и/или чем больше витков на обмотке, тем больше будут ошибки в расчетах. Он используется, чтобы дать представление о количестве потерь и материалов, необходимых для производства.

Вам понадобится ширина и высота окна сердцевины, а также толщина материала трубки или бобины. Проверьте спецификации производителя. Если вы не используете квадратную трубку или катушку, вы можете рассчитать эквивалент квадратного сердечника. Это может немного облегчить расчеты. Чтобы вычислить эквивалент квадратного ядра, 3-13 сложите ширину основного окна, умножив ее на 2, и высоту основного окна, умноженную на 2, а затем разделите на 4.

Вы также можете использовать вызванную ширину и высоту основного окна. в габаритном чертеже для ваших расчетов. Но, используя эквивалент квадратного основного окна, вы можете использовать одно и то же число для ширины и высоты основного окна.

 Возьмите ширину окна сердцевины и добавьте к обоим концам толщину материала трубки/шпульки.

Используйте ту же формулу для расчета высоты основания обмотки. Если вы используете квадратную трубку/шпульку или рассчитываете эквивалент окна с квадратным сердечником. Вам нужно только рассчитать один раз, так как ширина и высота одинаковы.

 

К ширине основания обмотки прибавьте рассчитанную ранее высоту обмотки первой обмотки. Это расстояние от центра одной стороны обмотки до центра другой стороны обмотки. Если используется квадратная катушка или был рассчитан квадратный эквивалент, умножьте это на 4, чтобы получить среднюю длину первой обмотки.

Если используется прямоугольная трубка или шпулька и не рассчитан квадратный эквивалент, необходимо выполнить расчет высоты основания намотки. Используйте ту же формулу, что и для ширины основания намотки.

Сначала рассчитайте среднюю ширину намотки, добавив ширину основания намотки к первой высоте намотки. Затем рассчитайте среднюю высоту обмотки, добавив высоту основания обмотки к первой высоте обмотки. Теперь добавьте среднюю ширину намотки к средней высоте намотки и умножьте ее на 2, чтобы получить среднюю длину намотки. Это длина периметра центра первой обмотки.

Для каждой последующей обмотки также должна быть рассчитана ее средняя длина. Взяв ширину основания обмотки и добавив любую предыдущую высоту обмотки и любую изоляционную обертку или толщину ленты, используя это как новую ширину основания обмотки для следующей обмотки. Делаем то же самое для высоты основания обмотки, если это необходимо. Рассчитайте среднюю длину каждой обмотки для каждой из обмоток.

8. Длина провода магнита

Средняя длина намотки – это средняя длина витка. Взяв среднюю длину витка и умножив ее на количество витков, мы можем получить приблизительную оценку длины магнитопровода, используемого в обмотке.

9. Сопротивление обмотки постоянному току

Глядя на спецификацию производителя магнитопровода и зная длину магнитопровода в обмотке, мы можем получить приблизительную оценку сопротивления постоянному току. В спецификациях производителя должно быть указано сопротивление постоянному току на 1000 футов. Это делается для каждой из обмоток.

Опять же, это приблизительная оценка сопротивления обмотки постоянному току.

10. Падение напряжения на обмотке

Начните с расчета падения напряжения на первичной обмотке. Это просто сопротивление обмотки постоянному току, умноженное на указанный ток.

 

Используйте ту же формулу для каждой вторичной обмотки, чтобы рассчитать падение напряжения на каждой вторичной обмотке.

Взяв указанное вами первичное напряжение и вычтя падение первичного напряжения, вы получите эффективное первичное входное напряжение.

Используя это и формулу для коэффициента трансформации, повторно рассчитайте вторичные напряжения.

Путем вычитания вторичного падения напряжения из вторичного действующего напряжения рассчитывается фактическое напряжение. Опять же, это грубая оценка. При наличии этой информации может потребоваться корректировка конструкции путем изменения коэффициента потерь. Изменение количества витков также изменит плотность потока. Убедитесь, что плотность потока находится в пределах выбранного материала сердечника. Полные пересчеты конструкции должны быть выполнены еще раз.

11. Масса обмотки и катушки

Существует два способа расчета приблизительной массы каждой обмотки. Зная сопротивление постоянному току или длину магнитопровода, используемого в обмотке. Изготовитель должен иметь спецификацию для каждого сечения магнитной проволоки в омах на фунт и/или в футах на фунт. Используя эту информацию, рассчитайте вес магнитопровода, необходимого для каждой обмотки.

После того, как это будет рассчитано для каждой обмотки, вы можете сложить их, чтобы получить общий вес катушки и количество необходимого размера магнитопровода.

12. Масса сердцевины

Масса сердцевины указывается производителем. Для многослойного сердечника, такого как сердечник «EI», это обычно вес квадратного сердечника. Если конструкция не рассчитана на квадратный стек, то необходимо рассчитать вес.

13. Потери

Потери в обмотке
Потери в обмотке рассчитываются путем умножения падения напряжения на ток. Это делается как для первичной, так и для вторичной обмотки.

Потери в сердечнике
Производитель сердечника должен указать диаграмму или график с потерями мощности материала сердечника на фунт. Умножение веса сердечника на потерю мощности на фунт дает потерю мощности сердечника.

Суммируя все потери в обмотке и в сердечнике, вы получите общие потери. Опять же, это грубая оценка.

14. Общий вес

Сложив все бобины, обмотки, изоляцию, материал сердечника и любое оборудование, вы получите общий вес трансформатора. Эта информация используется для определения номинала конструкции, на которой монтируется трансформатор, будь то печатная плата или металлическое шасси. В некоторых спецификациях может указываться ограничение общего веса. С предварительным расчетом и знанием того, какое оборудование и теплоизоляция используются, можно рассчитать вес трансформатора до сборки образца блока.

15. Повышение температуры

Существует несколько расчетов, которые можно выполнить, чтобы получить превышение температуры для различных типов трансформаторов. Повышение температуры – это разница между температурой трансформатора при температуре окружающей среды и полной нагрузкой.

На это повышение температуры влияют воздушные потоки, закрытые помещения, а также высота над уровнем моря или глубина. Например, если трансформатор должен использоваться в герметичном ящике на дне океана, на него воздействуют неподвижный воздух в ящике, холодная вода и давление глубины. С опытом выбор правильных материалов и плотности потока поможет достичь этого применения.

16. Регулирование

Измерения напряжения вторичной обмотки без нагрузки, без нагрузки, вычтенные из напряжения вторичной обмотки при полной нагрузке, затем разделенные на полностью нагруженное напряжение, являются нормативными. Умножьте это на 100, чтобы получить процент регулирования.

Если регулирование упоминается в спецификации, желателен меньший процент регулирования.

17. Ток возбуждения

В некоторых спецификациях требуется ограничение тока возбуждения. Ток возбуждения — это ток, необходимый для возбуждения сердечника с надлежащей плотностью потока. Если указано, ему нужно будет вычислить это.

Изготовитель сердечника должен указать значения для сердечника, ожидаемого при различных плотностях потока. Проблема в том, что это значения в идеальных условиях. Чтобы эти значения работали, их необходимо изменить для реальных рабочих условий. На этом этапе было бы неплохо немного больше прочитать о выборе основного материала. Например, при использовании M24 22ga. пластины со стальным сердечником «EI» с чередованием 1: 1, работающие при 10000 Гаусс, умножив ток возбуждения на 1,5 до одного, можно получить более реальное значение. Значения производителя активной зоны являются отправной точкой для расчета плотности потока, необходимой для того, чтобы конструкция соответствовала спецификациям тока возбуждения.

Имейте в виду, что существуют факторы, которые могут привести к тому, что ток возбуждения не будет соответствовать спецификациям. Дефекты материала сердечника, такие как согнутые пластины или большие заусенцы на краях, или незакрепленный пакет сердечника также могут сильно влиять на ток возбуждения.