Расчет и намотка импульсного трансформатора
Сегодня я расскажу о процедуре расчета и намотки импульсного трансформатора, для блока питания на ir2153.
Моя задача стоит в следующем, нужен трансформатор c двумя вторичными обмотками, каждая из которых должна иметь отвод от середины. Значение напряжения на вторичных обмотках должно составить +-50В. Ток протекать будет 3А, что составит 300Вт.
Расчет импульсного трансформатора.
Для начала загружаем себе программу расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT и запускаем её.
Выбираем схему преобразования – полумостовая. Зависит от вашей схемы импульсного источника питания. В статье “Импульсный блок питания для усилителя НЧ на ir2153 мощностью 300Вт” схема преобразования –полумостовая.
Напряжение питания указываем постоянное. Минимальное = 266 Вольт, номинальное = 295 Вольт, максимальное = 325 Вольт.
Тип контроллера указываем ir2153, частоту генерации 50кГц.
Стабилизации выходов – нет.Принудительное охлаждение – нет.
Диаметр провода, указываем тот, который есть в наличии. У меня 0,85мм. Заметьте, указываем не сечение, а диаметр провода.
Указываем мощность каждой из вторичных обмоток, а также напряжение на них.Я указал 50В и мощность 150Вт в двух обмотках.
Схема выпрямления – двухполярная со средней точкой.
Указанные мною напряжения (50 Вольт) означают, что две вторичных обмотки, каждая из которых имеет отвод от середины, и после выпрямления, будет иметь +-50В относительно средней точки. Многие подумали бы, что указали 50В, значит, относительно ноля будет 25В в каждом плече, нет! Мы получим 50В вкаждом плече относительно среднего провода.
Далее выбираем параметры сердечника, в моем случае это “R” – тороидальный сердечник, с размерами 40-24-20 мм.
Нажимаем кнопочку “Рассчитать!”. В результате получаем количество витков и количество жил первичной и вторичной обмоток.
Намотка импульсного трансформатора.
Итак, вот мое колечко с размерами 40-24-20 мм.
Теперь его нужно изолировать каким-либо диэлектриком. Каждый выбирает свой диэлектрик, это может быть лакоткань, тряпочная изолента, стеклоткань и даже скотч, что лучше не использовать для намотки трансформаторов. Говорят скотч, разъедает эмаль провода, не могу подтвердить данный факт, но я нашел другой минус скотча. В случае перемотки, трансформатор тяжело разбирать, и весь провод становится в клею от скотча.
Я использую лавсановую ленту, которая не плавится как полиэтилен при высоких температурах. А где взять эту лавсановую ленту? Все просто, если есть обрубки экранированной витой пары, то разобрав её вы получите лавсановую пленочку шириной примерно 1,5см. Это самый идеальный вариант, диэлектрик получается красивым и качественным.
Скотчем подклеиваем лавсаночку к сердечнику и начинаем обматывать колечко, в пару слоев.
Далее мотаем первичку, в моем случае 33 витка проводом диаметра 0,85мм двумя жилами (это я перестраховался). Мотайте по часовой стрелке, как показано на картинке ниже.
Выводы первичной обмотки скручиваем и залуживаем.
Далее надеваем сверху несколько сантиметров термоусадки и подогреваем.
Следующим шагом вновь изолируем диэлектриком еще пару слоев.
Теперь начинаются самые «непонятки» и множество вопросов. Как мотать? Одним проводом или двумя? В один слой или в два слоя класть обмотку?
В ходе моего расчета я получил две вторичных обмотки с отводом от середины. Каждая обмотка содержит 13+13 витков.
Мотаем двумя жилами, в ту же сторону, как и первичную обмотку. В итоге получилось 4 вывода, два уходящих и два приходящих.
Теперь один из уходящих выводов соединяем с одним из приходящих выводов. Главное не запутаться, иначе получится, что вы соедините один и тот же провод, то есть замкнете одну из обмоток. И при запуске ваш импульсный источник питания сгорит.
Соединили начало одного провода с концом другого. Залудили. Надели термоусадку. Далее вновь обмотаем лавсановой пленкой.
Напомню, что мне нужно было две вторичных обмотки, если вам нужен трансформатор с одной вторичной обмоткой, то на этом этапе финиш. Вторую вторичную обмотку мотаем аналогично.
После чего сверху опять обматываем лавсановой пленкой, чтобы крайняя обмотка плотно прилегала и не разматывалась.
В результате получили вот такой аккуратный бублик.
Таким образом, можно рассчитать и намотать любой трансформатор, с двумя или одной вторичной обмоткой, с отводом или без отвода от середины.
Программа расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT СКАЧАТЬ
Статья по перемотке импульсного трансформатора из БП ПК ПЕРЕЙТИ.
Похожие статьи
Расчет трансформатора
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.
Трансформатор
Принцип действия и разновидности трансформаторов
Работа устройства основана на всем известном явлении электромагнитной индукции. Переменный ток, проходящий через провод первичной обмотки, наводит переменный магнитный поток в стальном сердечнике, а он, в свою очередь, вызывает появление напряжения индукции в проводе вторичных обмоток.
Совершенствование трансформатора с момента его изобретения сводится к выбору материала и конструкции сердечника (магнитопровода).
Типы сердечников
Металл для магнитопровода должен иметь определенные технические характеристики, поэтому были разработаны специальные сплавы на основе железа и особая технология производства.
Для изготовления трансформаторов наибольшее распространение получили следующие типы магнитопроводов:
- броневые;
- стержневые;
- кольцевые.
Силовой трансформатор низкой частоты, как понижающий, так и повышающий, имеет сердечник из отдельных пластин трансформаторного железа. Такая конструкция выбрана из соображения минимизации потерь из-за образования вихревых токов в сердечнике, которые нагревают его и снижают КПД трансформатора.
Броневые сердечники наиболее часто выполняются из Ш-образных пластин. Стержневые магнитопроводы могут изготавливаться из П-образных, Г-образных или прямых пластин.
Кольцевые магнитопроводы выполняются из тонкой ленты трансформаторной стали, намотанной на оправку и скрепленной клеящим составом.
Из ленты также могут выполняться броневые и стержневые сердечники, причем такая технология наиболее часто встречается у маломощных устройств.
Виды магнитопроводов
Ниже приведена методика расчета трансформатора, где показано:
- как рассчитать мощность трансформатора;
- как выбрать сердечник;
- как определить количество витков и сечение (диаметр) проводов обмоток;
- как собрать и проверить готовую конструкцию.
Исходные данные, необходимые для расчета
Расчет сетевого трансформатора начинается с определения его полной мощности. Поэтому, перед тем, как рассчитать трансформатор, нужно определиться с мощностью потребления всех, без исключения, вторичных обмоток. Согласно мощности выбирается сечение сердечника. Опять же, от мощности определенным образом зависит и КПД. Чем больше полная мощность, тем выше КПД. Принято в расчетах ориентироваться на такие значения:
- до 50 Вт – КПД 0.6;
- от 50 Вт до 100 Вт – КПД 0.7;
- от 100 Вт до 150 Вт – КПД 0.8;
- выше 150 Вт – КПД 0.85.
Количество витков сетевой и вторичной обмоток рассчитывается уже после выбора магнитопровода. Диаметр или поперечное сечение проводов каждой обмотки определяется на основании протекающих через них токов.
Выбор магнитопровода сердечника
Минимальное сечение сердечника в см2 определяется из габаритной мощности. Габаритная мощность трансформатора – это суммарная полная мощность всех вторичных обмоток с учетом КПД.
Итак, мощность трансформатора можно определить, это полная суммарная мощность всех вторичных обмоток:
Умножая полученное значение на КПД, завершаем расчет габаритной мощности.
Определение площади стержня сердечника производится после того, как произведен расчет габаритной мощности трансформатора из такого выражения:
S=√P.
Зная площадь сечения центрального стержня магнитопровода, можно подбирать нужный из готовых вариантов.
Важно! Сердечник, на котором будут располагаться обмотки, должен иметь, по возможности, сечение, как можно более близкое к квадрату. Площадь сечения должна быть равной или несколько больше расчетного значения.
Качество работы и технологичность сборки также зависит от формы магнитопровода. Наилучшим качеством обладают конструкции, выполненные на кольцевом магнитопроводе (тороидальные). Их отличает максимальный КПД для заданной мощности, наименьший ток холостого хода и минимальный вес. Основная сложность заключается в выполнении обмоток, которые в домашних условиях приходится мотать исключительно вручную при помощи челнока.
Проще всего делать трансформаторы на разрезных ленточных магнитопроводах типа ШЛ (Ш-образный) или ПЛ (П-образный). Как пример, можно привести мощный трансформатор блока питания старого цветного телевизора.
Трансформатор телевизора УЛПЦТИ
Трансформаторы старого времени выпуска или современные дешевые выполнены с использованием отдельных Ш,- или П-образных пластин. Технологичность выполнения обмоток у них такая же, как у ленточных разрезных, но трудность состоит в сборке магнитопровода. Такие устройства практически всегда будут иметь повышенный ток холостого хода, особенно, если используемое железо низкого качества.
Расчет количества витков и диаметра проводов
Расчет трансформатора начинается с определения необходимого количества витков обмоток на 1 В напряжения. Найденное значение будет одинаковым для любых обмоток. Для собственных целей можно применить упрощенный метод расчета. Посчитать, сколько надо витков на 1 В можно, подставив площадь сечения стержня магнитопровода в см2 в формулу:
где k – коэффициент, зависящий от формы магнитопровода и его материала.
На практике с достаточной точностью приняты следующие значения коэффициента:
- 60 – для магнитопровода из Ш,- и П-образных пластин;
- 50 – для ленточных магнитопроводов;
- 40 – для тороидальных трансформаторов.
Большие значения связаны с невозможностью плотного заполнения сердечника отдельными металлическими пластинами. Как видно, наименьшее количество витков будет иметь тороидальный трансформатор, отсюда и выигрыш в массе изделия.
Зная, сколько витков нужно на 1 В, можно легко узнать количество витков каждой из обмоток:
где U – значение напряжения холостого хода на обмотке.
У маломощных трансформаторов (до 50 Вт) нужно получившееся количество витков первичной обмотки увеличить на 5%. Таким образом, компенсируется падение напряжения, которое возникает на обмотке под нагрузкой (в понижающих трансформаторах первичная обмотка всегда имеет большее количество витков, чем вторичные).
Диаметр провода рассчитываем с учетом минимизации нагрева вследствие протекания тока. Ориентировочным значением считается плотность тока в обмотках 3-7 А на каждый мм2 провода. На практике расчет диаметра проводов обмоток можно упростить, используя простые формулы, что дает допустимые значения в большинстве случаев:
Меньшее значение применяется для расчета диаметров проводов вторичных обмоток, поскольку у понижающего трансформатора они располагаются ближе к поверхности и имеют лучшее охлаждение.
Зная расчетное значение диаметра обмоточных проводов, нужно выбрать из имеющихся такие, диаметр которых наиболее близок к расчетному, но не менее.
После определения количества витков во всех обмотках, расчет обмоток трансформатора не лишним будет дополнить проверкой, поместятся ли обмотки в окно магнитопровода. Для этого подсчитайте коэффициент заполнения окна:
Для тороидальных сердечников c внутренним диаметром D формула имеет вид:
Для Ш,- и П-образных магнитопроводов коэффициент не должен превышать 0.3. Если это значение больше, то разместить обмотку не получится.
Тороидальный трансформатор
Выходом из ситуации будет выбор сердечника с большим сечением, но это если позволяют габариты конструкции. В крайнем случае, можно уменьшить количество витков одновременно во всех обмотках, но не более чем на 5%. Несколько возрастет ток холостого хода, и не избежать повышенного нагрева обмоток, но в большинстве случаев это не критично. Также можно немного уменьшить провода по сечению, увеличив тем самым плотность тока в обмотках.
Важно! Увлекаться увеличением плотности тока нельзя, поскольку это вызовет сильный рост нагрева и, как следствие, нарушение изоляции и перегорание обмоток.
Изготовление обмоток
Намотка провода обмотки трансформатора производится на каркас, изготовленный из плотного картона или текстолита, за исключением тороидальных сердечников, в которых обмотка ведется непосредственно на магнитопровод, который перед намоткой нужно тщательно заизолировать. Можно использовать готовый пластиковый, который продается вместе с магнитопроводом.
Сборный каркас обмотки
Пластиковый каркас
Между отдельными обмотками нужно прокладывать межобмоточную изоляцию. Важнее всего – хорошо заизолировать вторичную обмотку от первичной. В качестве изоляции можно использовать трансформаторную бумагу, лакоткань, фторопластовую ленту. Ленту из фторопласта нужно использовать с осторожностью. Несмотря на высочайшие электроизоляционные качества, тонкая лента фторопласта под действием натяжения или давления (особенно межу первичной и вторичной обмотками) способна «потечь» и обнажить отдельные витки обмотки. Особенно этим страдает лента для уплотнения сантехнических изделий.
Фторопластовая лента
В отдельных, ответственных случаях, в процессе намотки можно пропитать первичную обмотку (если трансформатор понижающий) изоляционным лаком. Пропитка готового устройства в домашних условиях эффекта почти не даст, поскольку лак не попадет в глубину обмотки. Для этих целей на производствах существует аппаратура вакуумной пропитки.
Выводы обмоток делаются отрезками гибкого изолированного провода для проводов, диаметр которых менее 0.5 мм. Более толстый провод можно выводить напрямую. Места пайки гибкого и обмоточного проводов нужно дополнительно проложить несколькими слоями изоляции.
Обратите внимание! При пайке выводов нельзя оставлять на месте спайки острые концы проводов или застывшего припоя. Такие места нужно аккуратно обрезать бокорезами.
Сборка трансформатора
При сборке нужно учитывать следующие нюансы:
- Пакет сердечника должен собираться плотно, без щелей и зазоров;
- Отдельные части ленточного магнитопровода подогнаны друг к другу, поэтому менять местами их нельзя. Требуется аккуратность, поскольку при отслоении отдельных лент их невозможно будет установить на место;
- Деформированные пластины сборного сердечника нельзя выравнивать молотком – трансформаторная сталь теряет свои свойства при механических нагрузках;
- Пакет пластин сборного сердечника должен быть собран максимально плотно, поскольку при работе рыхлого сердечника будет издаваться сильный гул, увеличивающийся при нагрузке;
- Весь пакет сердечника любого типа нужно плотно стянуть по той же причине.
Обратите внимание! Качество сборки будет лучше, если торцы ленточного разрезного сердечника перед сборкой покрыть лаком. Также готовый собранный сердечник перед окончательной утяжкой можно покрыть лаком.
При этом можно добиться значительного понижения постороннего звука.
Проверка готового трансформатора заключается в измерении тока холостого хода и напряжения обмоток под номинальной нагрузкой и на нагрев при максимальной нагрузке. Все измерения рассчитанного и собранного трансформатора нужно проводить только после полной сборки, поскольку с незатянутым сердечником ток холостого хода может быть больше обычного в несколько раз.
Ток холостого хода сильно различается в трансформаторах различных типов и составляет от 10 мА для тороидальных трансформаторов, до 200 мА – с Ш-образным сердечником из низкокачественного трансформаторного железа.
Измерение холостого тока
Приведен расчет трансформатора, который при наличии навыков можно произвести за пару десятков минут. Для тех, кто сомневается в своих силах или боится сделать ошибку, расчет силового трансформатора можно выполнить, используя калькулятор для расчета, который может работать как в off-line, так и в on-line режимах. Согласно данной методике возможна перемотка перегоревшего трансформатора. Для неисправного трансформатора расчет также ведется от имеющегося сердечника и значения напряжения вторичных обмоток.
Видео
Оцените статью:Рассчитывать трансформатор меня научили еще в профессиональном училище в 1972году.Расчет приблизительный, но его вполне достаточно для практических конструкций радиолюбителей. Все результаты расчета округляются в ту сторону, при которой обеспечивается наибольшая надежность. И так начнем. Вам например нужен трансформатор на 12В и ток 1А т.е. на мощность Р2 = 12В х 1А = 12ВА. Это мощность вторичной обмотки. Если обмоток не одна, то общая мощность равна сумме мощностей всех вторичных обмоток.
Так как КПД трансформатора примерно 85%, то мощность забираемая от первичной сети первичной обмоткой будет в 1,2раза больше мощности вторичных обмоток и равна Р1 = 1,2 х Р2 = 14,4ВА. Далее, исходя из полученной мощности можно примерно прикинуть, какой нужен сердечник.
Sс=1,3√Р1, где Sс — площадь сечения сердечника, Р1 — мощность первичной обмотки.Данная формула справедлива для сердечников с Ш-образными пластинами и с обычным окном т.к. не учитывает площади последнего. От величины, которой в той же степени, что и от площади сердечника, зависит мощность трансформатора.
Для сердечников с уширенным окном этой формулой пользоваться нельзя. Так же в формулах заложена частота первичной сети 50Гц. Итак мы получили:Sс = 1,3 х √14,4 = 4,93см. Примерно 5 квадратных сантиметров. Можно конечно взять сердечник и побольше, что обеспечит бо’льшую надежность. Зная площадь сечения сердечника можно определить число витков на один вольт. W1вольт = 50/Sс это для нашего случая значит, чтобы получить на выходе трансформатора 12 вольт нам надо намотать W2 = U2 х 50/Sс= 12 х 50/5= 120 витков. Естественно количество витков первичной обмотки будет равно W1вольт х 220 вольт. Получаем 2200 витков.
Далее определяем диаметры проводов обмоток.
D2 = 0,7 х √I2 ; где I2 — ток вторичной обмотки в амперах.
D2 = 0,7 х √1 = 0,7 мм.
Для определения диаметра провода первичной обмотки находим ток через её протекающий. I1 = Р1/U1 = 0,065А.
D1 = 0,7 х √0,065 = 0,18 мм.
Вот и весь расчет. Главным недостатком его является то, что нет возможности определить уберутся ли обмотки в окне сердечника, в остальном все в порядке.
И еще чуть-чуть. От коэффициента «50» в формуле расчета количества витков на один вольт зависит общее количество витков обмоток, в конкретном случае, чем больше вы выбираете этот коэффициент, тем больше витков в первичной обмотке, тем меньше ток покоя трансформатора, тем меньше его разогрев, тем меньше внешнее магнитное поле рассеяния, тем меньше наводок на монтаж радиоаппаратуры. Это очень актуально, когда вы занимаетесь аналоговыми системами. Однажды, давным-давно, когда ревербераторы были еще магнитофонными, ко мне обратились друзья одного из ВИА. У ревербератора, который они приобрели был повышенный фон переменного напряжения и довольно сильный. Увеличение емкости электролитических конденсаторов в фильтре блока питания ни к чему не привело. Пробовал экранировать платы — ноль. Когда открутил транс и стал менять его расположение относительно монтажа, стало ясно, что причиной фона является его магнитное поле рассеяния. И вот тогда я и вспомнил про этот «50». Разобрал тр-р. Определил, что для расчета количества витков использовался коэффициент 38. Пересчитал тр-р с коэфф. равным 50, домотал к обмоткам необходимое число витков(благо место позволяло) и фон пропал. Так что, если вы занимаетесь УНЧ аппаратурой и тем более имеющей чувствительные входа, то советую выбирать этот коэффициент вплоть до 60.
И еще чуть-чуть. Это уже о надежности. Допустим, что вы имеете трансформатор с числом витков первичной обмотки на 220В для коэффициента равного 38, а я намотал число витков для коэффициента 55. Т.е. мое количество витков будет больше вашего примерно в полтора раза, значит и перегрузка сети в 220 х 1,45 = 318 вольт будет ему «по плечу». При увеличении этого коэффициента уменьшается напряжение между соседними витками и между слоями обмотки, a это уменьшает вероятность межвитковых и междуслоевых пробоев. Между тем его увеличение ведет к увеличению активного сопротивления обмоток, увеличению затрат на медь. Так что все должно быть в разумных пределах. Для расчета трансформаторов написано уже много программ и анализируя их, приходишь к выводу, что многие авторы выбирают минимальный коэффициент. Если у Вашего трансформатора, есть место для увеличения количества витков, обязательно увеличьте. До свидания. К.В.Ю.
Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».
Просмотров:49 525
На этой страничке приведен простой метод расчета параметров трансформатора для сетей питания промышленной частоты (для России это 220V 50 Гц). Это может понадобиться для радиолюбительского творчества, ремонта и модификации трансформаторов. Обратите внимание, что даже если приведенный метод расчета и некоторые уравнения могли быть обобщены, здесь для упрощения вычислений принимались во внимание только классические сердечники трансформаторов с закрытым магнитным потоком, составленные из стальных пластин. [Шаг 1. Определение размеров магнитопровода] Когда разрабатывается трансформатор, первый шаг в разработке состоит в выборе подходящего сердечника, чтобы трансформатор мог передать необходимую мощность. Обычно чем больше мощность, тем больше должны быть размеры трансформатора. В действительности нет теоретических или физических ограничений на то, чтобы трансформатор меньшего размера мог передавать большую мощность. Но по практическим соображениям на сердечнике малого размера недостаточно места для размещения всех обмоток, поэтому можно выбрать только лишь сердечник не меньше определенного размера. Хороший базовый выбор может дать следующая эмпирическая формула (для рабочей частоты трансформатора 50 Гц): P = η * S2 / 14000 Это выражение связывает (допустимую) мощность P трансформатора с площадью поверхности поперечного сечения S, с учетом эффективности сердечника η (греческая буква «eta»). При измерении поверхности поперечного сечения следует удалить 5%, чтобы учесть толщину лака на ферромагнитных пластинах, составляющих сердечник трансформатора. Площадь поперечного сечения S соответствует минимальному сечению магнитного потока в трансформаторе, и S можно определить по размерам участка магнитопровода, на котором расположены обмотки, как показано на рисунке ниже: S=a*b Рисунок выше показывает сердечник с двумя петлями магнитного потока, который применяется чаще всего из-за незначительного магнитного поля рассеивания, небольшого размера и технологичности в изготовлении трансформатора. Это так называемый Ш-образный сердечник. Две петли магнитного потока получаются потому, что обмотки в таком трансформаторе находятся в середине трансформатора, и их магнитное поле разветвляется на 2 половины справа и слева от обмотки. Если в Вашем трансформаторе одна петля магнитного потока (это трансформатор наподобие тороидального), то тогда не имеет значения, в каком месте сердечника определять площадь его поперечного сечения. Эффективность η зависит от материала сердечника, и если Вы не знаете значение этого параметра, то следующая таблица даст грубую подсказку: Таблица 1. Значение эффективности η и плотности магнитного потока φ для некоторых типов сердечника.
Чтобы упростить расчет трансформатора, ниже вставлен онлайн-калькулятор: В этом калькуляторе уже учтены 5% для уменьшения площади сечения сердечника из-за их лакового покрытия. [Шаг 2. Определение плотности магнитного потока в сердечнике] После того, как были определены размеры сердечника, нужно определить плотность магнитного потока φ (греческая буква «phi»). Она тоже зависит от типа материала сердечника, и если Вы не знаете этот параметр, то можно снова воспользоваться таблицей 1. Если предполагается, что трансформатор будет непрерывно работать долгое время, или условия его работы подразумевают плохой теплообмен (плохую вентиляцию), то следует немного снизить плотность магнитного потока (например на 10%). Это снизит потери и трансформатор будет меньше нагреваться, но повысятся затраты на железо сердечника и медь для обмоток, хотя учет подобных затрат может быть важен только для промышленного производства, но не для радиолюбительской практики. Противоположное решение (без снижения плотности магнитного потока) может быть принято если важны затраты на материалы трансформатора, и только если трансформатор не предназначен для работы длительное время на полной мощности. Как только плотность магнитного потока была определена, по следующей формуле можно вычислить константу трансформатора γ, выражающую количество витков на 1 вольт: γ = 106 * sqrt(2) / (2 * pi * f * φ * S) Множитель 106 учитывает, что площадь поперечного сечения сердечника S выражена в мм2. Следует сделать еще несколько замечаний по этой формуле: например, низкие частоты требуют больше витков, и поэтому трансформаторы на 60 Гц обычно получаются меньшего размера, чем трансформаторы на 50 Гц. Таким образом, сниженная плотность магнитного потока (и сниженные потери в сердечнике) потребует больше витков, даже если это кажется парадоксальным. И конечно, чем больше размер сердечника, тем меньше требуется витков: если Вы когда-нибудь видели большие, мощные высоковольтные трансформаторы, используемые энергетическими компаниями для своих высоковольтных линий, то у них имеется всего лишь несколько сотен витков для преобразования многих киловольт, в то время как маленький трансформатор на 230V в Вашем маленьком будильнике содержит тысячи витков. [Шаг 3. Вычисление числа витков] Теперь мы знает константу трансформатора γ, и по ней можно очень просто вычислить количество витков N для каждой обмотки трансформатора в зависимости от напряжения обмотки U: N = γ * U Обратите внимание, что все напряжения и токи учитываются в СКЗ (эта аббревиатура соответствует английской RMS), в то время как плотность магнитного потока выражена в своем пиковом значении, чтобы избежать насыщения. Этот факт объясняет наличие корня из 2 в формуле вычисления константы трансформатора γ. Для вторичной обмотки хорошей практикой будет увеличить количество витков примерно на 5%, что скомпенсирует потери энергии в трансформаторе. Чтобы упростить все расчеты, можно использовать следующий онлайн-калькулятор: В этом калькуляторе уже учтена поправка 5% для количества витков вторичной обмотки. Как уже отмечалось, количество витков в трансформаторе зависит от размеров сердечника и плотности магнитного потока в нем, но не от мощности трансформатора. Таким образом, если Ваш трансформатор требует больше одной вторичной обмотки, просто повторите описанное вычисление количества витков для каждой обмотки. Однако в этом случае может потребоваться выбор сердечника большего размера, чтобы на нем поместились все обмотки, или другими словами, следует выбирать размер сердечника по общей мощности, снимаемой со всех вторичных обмоток. Также используйте площадь сечения сердечника достаточно большую, чтобы трансформатор мог передавать требуемую мощность. [Шаг 4. Как правильно выбрать провода для обмоток трансформатора] На последнем шаге следует вычислить диаметр провода для каждой обмотки. Чтобы сделать это, для провода выбирается плотность тока c. Хорошим компромиссом будет выбор 2.5 A/мм2. Если выбрать значение c меньше, то для обмоток понадобится больше меди, но в трансформаторе будет меньше потерь: этот вариант подойдет для мощных трансформаторов. Выбор значения c больше приведет к меньшим затратам на провод и удешевит трансформатор, но он будет больше нагреваться, и это может быть допустимо только когда трансформатор используется недолго на своей полной мощности, или на полной мощности понадобится дополнительное охлаждение. Обычно выбирают значение в диапазоне 2..3 A/мм2. Как только была определена плотность тока в проводе, то диаметр провода может быть вычислен по следующей формуле: d = 2 * sqrt( I / (pi * c) ) Или для c = 2.5 A/мм2: d = 0.72 * sqrt(I) Чтобы упростить расчет диаметра провода, используйте следующий онлайн-калькулятор: [Практика в изготовлении трансформатора] Теперь, когда все вычисления завершены, начинаются сложности: поместятся ли вычисленные витки обмоток на выбранном сердечнике трансформатора? Ответ непростой, и зависит от множества факторов: сечения и вида провода, качества намотки (виток к витку или «внавал»), наличия и толщины изоляции между слоями обмотки и отдельными обмотками, и так далее. Другими словами, тут некоторый опыт окажется полезнее, чем множество уравнений. Обычно сложно купить пустой сердечник трансформатора, и поэтому домашние проекты часто начинаются с перемотки старого трансформатора. Не все трансформаторы можно разобрать: некоторые сердечники проклеены смолой, которая слишком прочна, чтобы её удалить, не изгибая пластины сердечника. К счастью, многие трансформаторы можно разобрать, если снять с них верхний кожух, который скрепляет пластины. Кожух обычно снимается, если отогнуть или зашлифовать ушки крепления. Иногда сердечники имеют специальные не залитые краской винты, стягивающие сердечник, такой трансформатор разобрать проще всего. Каждая пластина сердечника должна быть аккуратно удалена, чтобы получить доступ к обмоткам трансформатора. Изогнутые или поцарапанные пластины сердечника следует выбросить, потому что они будут производить лишние потери и дополнительный шум в работе трансформатора. Если получится, то можно использовать готовую первичную обмотку трансформатора, перемотав только вторичные обмотки. Это возможно, когда первичная обмотка намотана первой, и не закрывает собой вторичные обмотки трансформатора. В принятии решения, стоит ли перематывать или снимать конкретную обмотку, или она должна быть сохранена, полезно узнать количество витков этой обмотки, однако это невозможно, не разматывая её, если обмотка намотана в несколько слоев или «внавал». К счастью, есть трюк для определения количества витков обмоток: перед разборкой сердечника нужно намотать временную обмотку из малого количества витков изолированного провода (например, 10 витков), подключить трансформатор к сети, и измерить напряжение на полученной тестовой обмотке. По измеренному напряжению можно просто рассчитать количество витков на 1 вольт, и по нему достаточно точно вычислить количество витков каждой обмотки по её напряжению, без необходимости разматывать обмотки и считать их витки. После того, как новые обмотки намотаны, время снова собрать трансформатор, поместив пластины сердечника на свое место. Бывает сложно без дополнительных усилий вернуть все пластины обратно на место, однако даже если одна или две пластины не будут вставлены, то все равно трансформатор будет нормально работать. Но по этой причине при выборе сердечника по площади поперечного сечения следует немного повысить требования к его размерам. Когда на трансформатор подано напряжение сети, важно, чтобы все пластины были при этом плотно сжаты или склеены друг с другом, иначе сердечник трансформатора будет вибрировать и издавать неприятный шум. Многие трансформаторы имеют пластины сердечника в форме букв E и I (в России их называют Ш-образными сердечниками), наподобие таких, как показаны на картинке выше. Когда собираете трансформатор, такие пластины следует вставлять друг в друга с чередованием E-I на одном слое и I-E на следующем, и так далее. Это минимизирует воздушный зазор в магнитном потоке и повышает взаимосвязь обмоток. Для обмоток всегда используйте эмалированный провод. Использовать провод в изоляции ПВХ (PVC, это обычные электрические провода) очень плохая идея, потому что слой изоляции у них слишком толстый, будет потеряно слишком много пространства под обмотки. Также ПВХ-изоляция очень плохо проводит тепло и может даже оплавиться, что приведет к замыканиям. Ваш трансформатор быстро перегреется и может выйти из строя. Всегда размещайте слой изоляции между первичной и вторичной обмотками, чтобы снизить риск удара током при касании вторичных электрических цепей. Для изоляции используйте тонкие материалы, желательно негорючие, которые служат хорошим изолятором и проводником тепла. Часто для межвитковой изоляции используют лакоткань, слюду и пропитанную воском бумагу. Я использую ленту Каптона, и иногда обычную матерчатую изоленту. Изоляция эмалированного провода хорошо выдерживает напряжение до 1000V (пиковое значение. Когда это возможно, обращайтесь к спецификации производителя. Если напряжение обмоток превышает это значение, то лучше поделить обмотку на несколько слоев, проложив изоляцию между ними. [Общие выводы] Самостоятельная намотка или перемотка трансформаторов требуется в специальных случаях ремонта, или когда требуется получить напряжения, которых нет в готовом трансформаторе. Но перед тем, как разбирать трансформатор, делать на нем новые обмотки и собирать его обратно, лучше всего провести некоторые расчеты, чтобы получить нужные результаты с первой попытки и не тратить лишнее время. [Используемые символы]
Примечание: 1 Wb/m2 = 1 T = 10000 Gauss [Ссылки] 1. Calculating mains frequency power transformers site:giangrandi.ch. |
Расчеты по расчетным параметрам трансформатора
Мы собираемся выучить небольшой расчет расчета трансформатора. Для быстрого просмотра и резюме расчетов см. Таблицы в конце этой статьи. (Таблица 1) (Таблица 2) Для лучшего понимания выполните следующие шаги для расчетов. Убедитесь, что вы знакомы с Основы Transfomer
Расчетные параметры
Для проектирования трансформатора нам нужно:
- Номинальная мощность
- Уровни напряжения (первичный и вторичный)
- Токи с обеих сторон
- Диаметр / размер первичной и вторичной катушек
- Площадь сердечника железа
- Число витков (первичного и вторичного)
Мы собираемся спроектировать понижающий трансформатор 50 ВА от 230 В до 12 В.Необходимые вычисления вместе с формулами приведены ниже в деталях:
Поскольку мы собираемся спроектировать небольшой трансформатор (с малой номинальной мощностью), мы пренебрегаем потерями в сердечнике и меди, поскольку они не имеют значения для малых трансформаторов и серьезно учитываются при проектировании силовых трансформаторов (преобразование с высокой номинальной мощностью)
Расчеты для проектирования трансформаторов:
Основные расчеты:
Рассчитайте площадь ядра (центральной конечности) по следующей формуле:
Где,
$ A_i $ = Площадь ядра
$ f $ = Рабочая частота
$ B_m $ = плотность магнитного потока
$ T_e $ = число витков на вольт
(для получения этой формулы нажмите здесь)
Допущения:
Итак, мы знаем частоту энергосистемы.2
$ $$ T_e = 2,6 \; (повороты \; за \; вольт) $$
Итак, обороты на вольт составляют 2,6 оборота на вольт.
Расчеты первичной обмотки
Для расчета конструкции трансформатора мы сначала рассчитываем параметры для первичной стороны, а затем для вторичной стороны.
Расчет первичного тока
Первичное напряжение = Vp = 230 В
Первичный ток ($ I_1 $):
Пусть трансформатор, который мы собираемся спроектировать, имеет КПД 95% ($ \ eta $).
Итак,
Следовательно, Первичный ток = 0.23 Amp
Число оборотов
Число витков первичной стороны можно рассчитать следующим образом:
Общее количество витков ($ N_1 $) = витков на вольт х напряжение первичной стороны
N1 = 2,6 х 230 = 600 витков
$$ N_1 = 2.6 \ times 230 \\ N_1 \ приблизительно 600 \; оборот $$
Размер первичного проводника
Поскольку плотность тока определяется током на единицу площади, т.е. плотность = I / A
$$ \ delta = \ frac {I} {A} $$
As, для меди плотность тока принимается равной $ 2.2 $ (2,3 А на кв. Мм). Так, для области медного проводника первичной стороны ( a1 )
Итак, из стандартной таблицы AWG мы можем узнать размер этой области. что составляет 27 AWG.
Из стандартной американской таблицы размеров проволоки мы можем выбрать проволоку той же толщины. Можно видеть, что выясняется, что требуемый первичный боковой провод имеет калибр 27, который может проводить необходимый ток. (для таблицы AWG Нажмите здесь)
Выбор провода также может быть сделан путем расчета первичного тока и путем перекрестного соответствия стандартной таблицы медного провода в соответствии с его возможностями обработки тока.
Расчеты вторичной обмотки
Вторичное напряжение = $ V_s = 12 \; V $
Вторичный ток Расчет
Размер вторичного провода для расчета конструкции трансформатора
a2 = (4,2 A / 2,3) = 1,83 мм2
Из стандартной медной проволоки из таблицы видно, что проволока этой толщины имеет калибр 15. Итак, для расчета конструкции трансформатора для вторичной обмотки нам понадобится провод 15 калибра.
Следовательно, Вторичный провод = 15 AWG
Вторичное число оборотов
Число витков вторичной стороны можно рассчитать следующим образом:
Общее число витков ($ N_2 $) = витков на вольт x Напряжение вторичной стороны
N2 = 2.3 $ Периметр катушки = 1,75 x 4 = 7 дюймов = 0,1778 м Общая длина всех витков первичного = L1 As, Итак, нам нужно ок. 100 грамм проволоки 15 калибра для вторичной обмотки. На данный момент вы выполнили расчет конструкции трансформатора, и у вас есть характеристики компонентов трансформатора.Теперь, чтобы сделать в твердой форме, посмотрите несколько простых шагов аппаратной реализации вычислений : Вот еще одна статья по оптимизации ядра трансформатора с использованием генетического алгоритма — эвристического метода оптимизации. Для любых запросов и дальнейшей помощи, не стесняйтесь комментировать ниже и на нашей странице facebook для новых обновлений. Изучите проекты для вашего последнего года проекта от опытных инженеров. Максимальный поток в сердечнике рассчитывается следующим образом: \ [\ Phi = B \ cdot A = 1,3 \ cdot 0,00135 = 0,00176 Wb \] Максимальное изменение потока в сердечнике однако является двойным, так как ядро может быть намагничено в обоих направлениях, то есть: \ (0.00352 Wb \). Число оборотов, необходимое для получения этого потока, определяется следующим образом: \ begin {уравнение *} где \ ( V \) среднее напряжение, приложенное к обмотке.{\ pi} \] \ (\ cos (0) = 1 \) и \ (\ cos (\ pi) = -1 \), следовательно: \ [V_ {avg} = \ frac {2 V_p } {\ pi} \] Для нашего примера среднее напряжение вычисляется как: \ [V_ {avg} = \ frac {2 \ cdot 230 \ cdot \ sqrt {2}} {\ pi} = 207 V \] Требуемое число витков вычисляется следующим образом: \ [N = \ frac {207 \ cdot 0.01} {0.00352} = 588 \] Следовательно, в пересчете на среднеквадратичное значение мы имеем 0,39 вольт на виток, или 2,56 витка на вольт. Для второстепенного необходимое число оборотов затем просто рассчитывается умножением 2.56 желаемым напряжением. Например если требуемое вторичное напряжение равно \ (18 \; В \) (которое может подходить для линейного регулируемого источника питания 12 В), требуемое количество витков будет: \ begin {уравнение *} Вычислить мощность не так просто, как вычислить необходимое количество оборотов. Однако для небольших трансформаторов обычно безопасно делать некоторые предположения на основе опыта. Одним из таких предположений является то, что эффективность составляет 90%, т.е.2} {R} = \ frac {230 \ cdot 0,05} {8.59} = 15,4 Вт \] Номинальная входная мощность трансформатора рассчитывается следующим образом: \ [P = \ frac {15.4} {0.1} = 154 Вт \] Постоянный ток в трансформаторе обычно не очень хорошая вещь. Он будет , а не , который будет вносить вклад в мощность, передаваемую трансформатором, но он будет способствовать магнитному потоку в сердечнике. Это означает, что ядро будет ближе к насыщению. Если трансформатор рассчитан на насыщение без постоянного тока, он будет насыщаться. Если вы хотите иметь постоянный ток в трансформаторе, вы должны применять те же конструктивные ограничения, что и при проектировании индуктора, предназначенного для постоянного тока. Обычно это означает добавление воздушного зазора к сердечнику, чтобы уменьшить эффективную проницаемость. Индуктивность — это параметр любой электрической сети, характеризующий ее способность противостоять изменению тока. \ begin {уравнение} Накопитель энергии в трансформаторах обычно нежелателен, однако часто он является основной целью индуктора.2 Где \ (I \) — ток намагничивания. То есть при расчете запаса энергии в трансформаторе он будет меньше общего тока. Коэффициент качества индуктора описывает устройство по отношению к идеальному компоненту. Это имеет особое значение в радиочастотных приложениях. Коэффициент качества дросселя определяется следующим образом: \ begin {уравнение} Следовательно, добротность зависит от частоты, под которой используется индуктор.2 \) площадь поперечного сечения. Лучший способ увеличить мощность — это уменьшить индуктивность и, следовательно, увеличить ток в сердечнике. Помните, что мощность зависит от текущего квадрата. При введении воздушной щели в магнитный сердечник эффективная проницаемость уменьшится, и, следовательно, значение \ (A_L \) — также уменьшится. Энергия, накопленная в сердечнике, может быть извлечена второй обмоткой на том же сердечнике, что и в топологии с обратной связью. В качестве альтернативы его можно использовать, подключив индуктор к другой цепи после ее зарядки, как в топологиях с понижением / повышением. Тороидальные сердечники можно разделить на две основные категории, в зависимости от материала, из которого они изготовлены. Ферритовые и железные порошковые сердечники. Феррит обладает самой высокой проницаемостью, но он не подходит для высоких частот. Кроме того, как мы видели, высокая проницаемость не всегда является преимуществом. Полезный веб-сайт со спецификациями для различных тороидальных сердечников находится по адресу: http://toroids.info/ Как уже упоминалось ранее, плотность потока должна быть ограничена во избежание насыщения сердечника.Для ферритовых тороидальных сердечников это накладывает ограничение: \ begin {уравнение} где \ (N \) — число витков обмотки и \ (A \) — площадь поперечного сечения ядра. Мы знаем, что трансформатор всегда рассчитан в кВА. Ниже приведены две простые формулы для определения номинала однофазных и трехфазных трансформаторов . Номинальное значение однофазного трансформатора: P = V x I. кВА = (В x I) / 1000 Номинал трехфазного трансформатора Номинал трехфазного трансформатора: P = √3.V x I Номинальная мощность трехфазного трансформатора в кВА кВА = (√3. V x I) / 1000 Но подождите, здесь возникает вопрос … Посмотрите на общую паспортную табличку трансформатора 100 кВ. Вы что-то заметили? В любом случае, мне все равно, каков ваш ответ;) но позвольте мне попытаться объяснить. Вот этот рейтинг трансформатора составляет 100кВА . Но первичное напряжение или высокое напряжение (H.V) составляет 11000 В = 11 кВ. А Первичный ток на стороне высокого напряжения равен 5.25 ампер. Также вторичное напряжение или низкое напряжение (LV) составляет 415 Вольт А Вторичный ток (ток на стороне низкого напряжения) составляет 139,1 Ампер. Проще говоря, Номинальная мощность трансформатора в кВА = 100 кВА Первичные напряжения = 11000 = 11 кВ Первичный ток = 5,25 A Вторичные напряжения = 415 В Вторичный ток = 139,1 Ампер. Теперь рассчитайте номинальную мощность трансформатора в соответствии с P = V x I (Первичное напряжение х первичный ток) P = 11000 В x 5.25A = 57 750 ВА = 57,75 кВА Или P = V x I (Вторичные напряжения х Вторичный ток) P = 415 В x 139,1A = 57 726 ВА = 57,72 кВА Еще раз мы заметили, что рейтинг трансформатора (на паспортной табличке) — 100 кВА, , но согласно расчету … это примерно , 57 кВА, … . Разница возникает из-за незнания того, что мы использовали однофазную формулу вместо трехфазной формулы. Теперь попробуйте эту формулу: P = √3 x V x I P = √3 Vx I (первичное напряжение х первичный ток) P = √3 x 11000V x 5.25A = 1,732 x 11000 В x 5,25 A = 100 025 ВА = 100 кВА Или P = √3 x V x I (Вторичные напряжения х Вторичный ток) P = √3 x 415 В x 139,1 A = 1,732 x 415 В x 139,1 A = 99 985 ВА = 99,98 кВА Рассмотрим (следующий) следующий пример. Напряжение (линия к линии) = 208 В . Ток (линейный ток) = 139 A Теперь рейтинг трехфазного трансформатора P = √3 x V x I P = √3 x 208 x 139A = 1.732 x 208 x 139 P = 50077 ВА = 50 кВА Примечание. Это сообщение было сделано по запросу нашего поклонника Пейджа Анил Виджай. На этой странице простой метод расчета частоты сети закрытого типа
силовые трансформаторы.
Это предназначено для домашнего пивоварения, ремонта и модификации трансформаторов.
Обратите внимание, что даже если этот метод и некоторые уравнения могут быть
обобщенно, учитываются только классические сердечники, состоящие из стальных пластин
учетная запись. При проектировании трансформатора с закрытым сердечником первым шагом является
выбрать подходящее ядро в зависимости от мощности устройства
ручка.Обычно для высокой мощности требуются большие ядра.
На самом деле, нет никаких теоретических или физических причин, мешающих маленькому ядру
от обработки большой мощности, но по практическим соображениям, на небольшом ядре,
недостаточно места для всех обмоток: большое ядро является единственным
выбор.
Для того, чтобы выбрать довольно хорошее ядро правильно из начала, необходимо
Эмпирическая формула (для рабочей частоты 50 Гц) может помочь: Это уравнение связывает (кажущуюся) мощность P с поперечным сечением сердечника.
поверхность A , с учетом эффективности ядра η (греч.
«ETA»).При измерении поперечного сечения сердечника необходимо удалить около 5%
учитывать толщину лака на ферромагнитных пластинах
составление ядра.
Сечение A является минимальным сечением магнитного
Схема, обычно измеряемая в местах расположения обмоток, как показано на
рисунок ниже: На приведенной выше схеме показано двухконтурное ядро, которое на сегодняшний день является наиболее распространенным
тип сердечника из-за его низкого потока утечки и небольшого размера.Это называется «двойной петлей», потому что магнитное поле, создаваемое
катушки в середине сердечника петли наполовину на левой части сердечника
и половина на правой части.
В этом случае важно измерить сечение сердечника внутри
обмотки (как показано), где поток не делится пополам.
Если ваш трансформатор имеет одну магнитную петлю, как тороидальный
трансформатор, чем поперечное сечение одинаково все вокруг сердечника и его
не имеет значения, где вы это измеряете. Эффективность зависит от материала, составляющего ядро; если
неизвестно, приведенная ниже таблица даст приблизительное представление: Для упрощения этой операции может пригодиться следующий калькулятор: Этот калькулятор уже учитывает 5% сокращение ядра
поперечное сечение. Затем необходимо определить плотность основного потока φ (греческий
«Фи»).
Опять же, это зависит от материала и, если не известно, та же таблица будет
Помогите.
Если трансформатор должен работать непрерывно или в плохо проветриваемом
окружающая среда, слегка уменьшив плотность потока (например, на 10%)
уменьшить потери и поддерживать трансформатор в холодном состоянии за счет большего количества железа и
больше меди.Обратное можно рассматривать для снижения стоимости материала в трансформаторах.
используется только в течение коротких периодов времени или не предназначен для работы на полную мощность
непрерывно. После определения плотности потока можно рассчитать трансформатор.
постоянная γ , выражающая число витков на вольт всех
обмотки, имеющие следующую формулу: Коэффициент 10 6 учитывает, что сечение сердечника
выражается в мм 2 .Несколько других вещей следует отметить об этой формуле: например, низкий
Частоты требуют больше оборотов, и вы могли заметить, что 60 Гц
трансформаторы, которые обычно немного меньше, чем эквивалентные 50 Гц
из них.
Чем низкая плотность потока также требует больше витков, а это означает, что для снижения
поток в сердечнике (и уменьшить потери) нужно намотать больше витков, даже если
это кажется нелогичным.
Последнее замечание заключается в том, что большие ядра требуют нескольких оборотов: если вы когда-либо смотрели
внутри огромных высоковольтных трансформаторов, используемых энергетическими компаниями для их
высоковольтные линии электропередач, у них всего несколько сотен витков для многих
киловольт, в то время как маленький трансформатор 230 В внутри вашего будильника имеет
тысячи оборотов. Теперь, когда мы знаем постоянную трансформатора γ , легко
Рассчитаем число витков N для каждой обмотки по формуле: Обратите внимание, что все напряжения и токи являются среднеквадратическими значениями, а
Плотность потока выражается его пиковым значением, чтобы избежать насыщения: это
объясняет термин √2
в уравнении трансформаторной постоянной. Для вторичных обмоток рекомендуется немного увеличить
число витков, скажем, на 5% или около того, чтобы компенсировать потери в трансформаторе. Для упрощения этой операции может пригодиться следующий калькулятор: Этот калькулятор уже учитывает 5% фактор для вторичной
витки. Возможно, вы заметили, что количество витков зависит от размера ядра и потока
плотность, но не по мощности.
Итак, если ваш трансформатор требует более одного вторичного, просто повторите
Расчет обмоток для каждого вторичного.
Но в этом случае, выберите сердечник, достаточно большой, чтобы соответствовать всем обмоткам или, в
Другими словами, выберите размер ядра в соответствии с общей мощностью всех
вторичные обмотки.Также используйте первичное сечение провода, достаточно большое, чтобы справиться с общей мощностью. Завершающим этапом является расчет диаметра проволоки для каждой обмотки.
Для этого необходимо выбрать плотность тока проводника с .
Хороший компромисс — 2,5 А / мм 2 .
Более низкое значение потребует больше меди, но генерирует меньше потерь: это
подходит для тяжелых трансформаторов.
Более высокое значение потребует меньше меди и делает более дешевый трансформатор, но
из-за повышенной жары, это будет приемлемо только если использовать для краткости
периоды времени на полной мощности или могут потребовать охлаждения.Общие значения составляют от 2 до 3 А / мм 2 .
После определения плотности тока можно рассчитать диаметр проволоки.
используя следующее уравнение: Или для с = 2,5 А / мм 2 : Для упрощения этой операции может пригодиться следующий калькулятор: Теперь, когда вычисления завершены, начинается сложная часть:
Расчетные обмотки подойдут к выбранному сердечнику
Ну, ответ не простой и зависит от большого количества факторов:
сечение и форма проволоки, радиус изгиба проволоки, качество намотки,
наличие изолирующих пленок между слоями намотки и т. д.С другой стороны, некоторый опыт будет более полезным, чем множество
уравнения. Трудно купить пустое трансформаторное ядро, и обычно начинаются домашние проекты
от старого трансформатора, чтобы раскрутить и восстановить.
Не все трансформаторы можно разобрать: некоторые склеены
смола, которая слишком сильна, чтобы удалить ее, не сгибая пластины сердечника.
К счастью, многие трансформаторы можно разобрать, сняв крышку
который удерживает все пластины вместе или путем шлифования двух сварных швов поперек
все тарелки.Затем каждая пластина должна быть тщательно удалена, чтобы получить доступ к
обмотки.
Изогнутые или поцарапанные пластины следует выбросить. Если повезет, можно повторно использовать первичную обмотку и восстановить только
вторичный, если первичный не наматывается на вторичный или имеет
неподходящее количество оборотов.
При принятии решения о том, следует ли сохранить обмотку как есть, полезно
определить его количество оборотов, но подсчитать их невозможно без
разматывать катушку.К счастью, есть хитрость для определения количества оборотов: раньше
разбирая сердечник, просто намотайте несколько витков (скажем, 5 или около того) изолированного провода
вокруг обмоток и измерить напряжение, наведенное в этом импровизированном
вторичный при питании трансформатора нормально.
Сформировав это значение, можно легко рассчитать число витков на вольт трансформатора.
и рассчитать количество витков каждой обмотки, фактически не считая
их. После того, как новые обмотки намотаны, пришло время восстановить ядро
положить все тарелки обратно на место.Без силового пресса будет трудно вернуть их всех назад, но если на
Если одна или две пластины оставлены, трансформатор все равно будет работать нормально.
Но по этой причине, нужно немного увеличить размер трансформатора при
расчеты путем выбора меньшего сечения ядра.
Когда трансформатор запитан, сила на пластинах сердечника значительна
и важно держать их крепко или склеивать; в противном случае ядро
будет вибрировать и будет очень шумно. Многие трансформаторы имеют пластины с сердечником E-I, как показано на рисунке выше.При восстановлении ядра пластины должны быть пересечены: E-I для одного
слой и I-E для следующего, и так далее.
Это минимизирует воздушный зазор и помогает поддерживать высокий коэффициент сцепления. Всегда используйте эмалированный медный провод для всех обмоток.
Провод с ПВХ-изоляцией (обычный электрический провод) — очень плохая идея, потому что
слой изоляции очень толстый, занимает много места в сердечнике и является
очень плохой проводник тепла: ваш трансформатор очень быстро перегреется. Всегда кладите слой изолирующей фольги между первичной и вторичной обмотками
если они находятся рядом друг с другом, чтобы предотвратить опасность поражения электрическим током в случае
провал изоляции провода.Используйте что-нибудь тонкое, которое не горит, и это хороший изолятор.
Я использую кассету Kapton, но обычная изолента также может работать. Изоляция эмалированной медной проволоки обычно хорошая до 1000 В (пиковая
стоимость).
Если возможно, ознакомьтесь со спецификациями проводов, предоставленными
производитель.
Если напряжение на крыле превышает это значение, лучше разделить
намотка на два или более слоев, разделенных изолирующей фольгой между ними. Представлен простой метод расчета сетевых силовых трансформаторов.
и я надеюсь, что это поможет домашним пивоварам в разработке собственных трансформаторов
в соответствии с их конкретными потребностями.Обмотка наших собственных трансформаторов часто является единственным доступным выбором, когда
требуются необычные напряжения.
Но разобрав трансформатор, сделав новые обмотки и положив его обратно
вместе много работы, поэтому лучше сделать некоторые расчеты, прежде чем
сделать это правильно с первой попытки. Примечание: 1 Вт / м 2 = 1 Т = 10 000 Гаусс Первичная боковая масса меди
Периметр катушки = $ (1,75 \ раз 4) \\ = 7 \; дюйм \ приблизительно 0,1778 \; м $
Итак,
длина одного витка = 0,1778 м
и
L1 = (длина одного витка) x (общее число витков первичного)
L1 = 0,1778 x 600 = 106 м (прибл.)
площадь первичного проводника = $ 0.2 $. Итак, общий объем вторичной обмотки составляет:
Наконец, из вышеприведенных расчетов мы можем суммировать в следующей таблице: Конструкция трансформатора и индуктора — Switchcraft
N = \ frac {V \ cdot t} {\ Phi}
\ end {уравнение *}
2,56 \ cdot 18 = 46
\ end {уравнение *} Мощность питания
Примечание о постоянном токе
\ text {EMF} = -L \ frac {\ mathrm {d} i} {\ mathrm {d} t} \ Rightarrow L = — \ text {EMF} \ frac {\ mathrm { d} t} {\ mathrm {d} i}
\ end {уравнение} Накопитель энергии
\ end {уравнение} Коэффициент качества
Q_L = \ frac {X_L} {R_L} = \ frac {2 \ pi f L} {R_L}
\ end {уравнение} Тороиды
\ frac {V} {2 f NA} \ le 0.3
\ end {уравнение} Рассчитать и найти номинальные значения однофазных и трехфазных трансформаторов в кВА
Найти номинальное значение однофазного трансформатора
Номинальное значение однофазного трансформатора в кВА
Расчет силовых трансформаторов частоты сети
Расчет силовых трансформаторов частоты сети Введение
Размер ядра
Материал сердечника Плотность магнитного потока φ
[Вт / м 2 ] КПД активной зоны η
[1/1] Зернисто-ориентированная кремнистая сталь (C-образная форма), M5 1.3 0,88 Зернисто-ориентированная кремнистая сталь (пластины 0,35 мм), М6 1,2 0,84 Неразориентированная кремниевая средняя сталь (листы 0,5 мм), M7 1,1 0,82 Неразориентированная кремнистая стандартная сталь (или для тяжелых условий эксплуатации) 1,0 0,80 Мягкая сталь 0,8 0.70 Плотность потока в сердечнике
Расчет обмоток
Выбор правильного провода
На практике
Заключение
Используемые символы
Символ Описание Единица A Сечение сердечника мм 2 д Диаметр проволоки мм f Рабочая частота Гц I Среднеквадратичное значение обмотки А N Число витков 1/1 P Кажущаяся мощность трансформатора ВА U среднеквадратичное напряжение обмотки В γ Число витков на V витков / В η Эффективность ядра 1/1 φ Плотность магнитного потока сердечника Вт / м 2 Библиография
,
