1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как произвести расчет маломощных трансформаторов?

Как произвести расчет маломощных трансформаторов?

Transformer: Программа расчета маломощного трансформатора на частоте 50 Гц

Введение

Маломощный (от 1 до 500 Вт) трансформатор на частоте 50 Гц, в частности, силовой трансформатор блока питания может быть рассчитан по следующим приближенным формулам [1]:

  • P = S UnIn/K (n # 1)
  • S = 1.15 ∙ P 1/2
  • Ni = Ui ∙ 50/S
  • I1 = P/U1
  • Di = 0.6 ∙ (Ii) 1/2 (исходя из максимально допустимой плотности тока в обмотке 3.5 А/мм 2 )

где P — мощность трансформатора, Вт; Ui — напряжение i-й обмотки, в частности, U1 — напряжение первичной обмотки, В; Ii — ток i-й обмотки, в частности, I1 — ток первичной обмотки, А; K — коэффициент полезного действия (КПД) (0.8 — 0.9); S — площадь поперечного сечения используемого сердечника (для Ш-образного — площадь поперечного сечения средней ножки), см 2 ; Ni — число витков i-й обмотки; Di — диаметр провода i-й обмотки, мм.

Программа Transformer: Transformer.rar (

Рис. 1. Внешний вид окна программы Transformer (версия 1.0).

Для расчета по вышеприведенным формулам может быть использована программа Transformer. Файл Transformer.rar следует распаковать в заранее созданную папку (упаковка производилась с помощью WinRAR 2.80). Результат распаковки: Transformer.exe — исполняемый файл программы. Программа может работать с операционными системами (ОС) Windows 3.1, Windows 95, 98 и XP (с другими ОС семейства Windows не проверялась). При вводе данных учитывайте принятый в ОС формат разделителя для десятичной дроби — точка или запятая, например, 0.5 или 0,5; необходимо установить точку.

Предполагается, что трансформатор имеет одну первичную обмотку, которая подключается к источнику переменного напряжения частотой 50 Гц, и до трех вторичных обмоток, с которых снимается нагрузочный ток. КПД трансформатора принят равным 0.9. По результатам расчета можно подобрать сердечник для трансформатора и обмоточные провода. Проверить правильность расчета можно по рис. 1.

Скопированные файлы могут быть проверены на отсутствие вирусного кода в режиме on-line [2].

Ссылки:

  1. Поляков В. А. Практикум по электротехнике: Учеб. пособие для учащихся IX и X классов. — М.: Изд-во «Просвещение», 1968.
  2. Проверка файлов пользователя на наличие вирусного кода в режиме on-line
  • Операционная система (англ. operating system) — базовый набор программ, обеспечивающий работу компьютера и его взаимодействие с пользователем.
  • Трансформаторэлектрический (от лат. t ransformo — преобразовывать) — статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Лабораторная техника и ремесленные приемы: 17. УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ МАЛОМОЩНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

§ 17. УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ МАЛОМОЩНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

1. Расчет сердечника. Полезная мощность трансформатора определяется как сумма мощностей, отдаваемых вторичными обмотками при полной их нагрузке:

Чаще же всего трансформатор имеет одну вторичную обмотку. Тогда его вторичная мощность определяется по формуле:

Коэффициент полезного действия маломощных трансформаторов изменяется обычно от 70 до 90%. Для трансформаторов мощностью до 1000 вт его можно принять равным 80%. Поэтому мощность Рь потребляемая первичной обмоткой от сети, определяется так:

В этих формулах мощность выражается в ваттах, а площадь поперечного сечения — в квадратных сантиметрах. Для трансформаторов, мощность которых меньше 100 вг, площадь попе-

Если же сердечник изготавливается из кровельной жести, печной проволоки и т. п., площадь поперечного сечения следует вычислять по формуле:

речного сечения сердечника можно определить по графику (рис. 216). На этом графике кривая I относится к специальной трансформаторной стали, а кривая II — к худшим сортам железа.

Сердечник можно сделать круглым, квадратным или прямоугольным. Важно лишь, чтобы площадь его поперечного сечения не была меньше расчетной. Длину магнитопровода следует стремиться делать возможно меньшей.

Приведем пример. Пусть необходимо рассчитать сердечник трансформатора, предназначенного для питания электрической дуги, потребляющей ток 12 а при напряжении 60 в. На основе вышеприведенных формул имеем:

что на нем может быть собран трансформатор, потребляемая мощность которого равна 400 вт.

2. Расчет обмоток. Определение числа витков в каждой из обмоток трансформатора начинается с определения количества витков Л/0, приходящегося на в в любой обмотке. Эта величина связана с площадью поперечного сечения сердечника трансформатора простым соотношением: произведение N0 на площадь поперечного сечения сердечника, выраженную в квадратных сантиметрах, лежит в пределах между 40 и 80 в зависимости от качества стали, из которой изготовлен сердечник (для специальной электротехнической стали —40, для худших сортов стали —80, а для средних сортов стали—60). Зная площадь поперечного сечения сердечника и качество материала сердечника, можно ориентировочно определить N0. При этом часто, не располагая данными о качестве материала сердечника, принимают NQS = 60.

Если, например, площадь поперечного сечения сердечника, изготовленного из кровельного железа или печной проволоки,

Если сердечник изготавливается из подсобного материала, мы для площади поперечного сечения сердечника получим:

В рассматриваемом примере понижающего трансформатора для питания электрической дуги число витков N2 вторичной обмотки определится так:

Диаметр провода каждой из обмоток выбирается таким, чтобы получить определенную плотность тока i, которая определяется мощностью трансформатора. Для трансформаторов мощностью до 75 вт допустимая плотность тока составляет 2 а/мм2.

При мощности от 75 до 300 вт плотность тока должна быть равна 1,6 а/мм2, а при мощности от 300 до 1000 вт плотность тока должна быть уменьшена до 1,3 а/мм2.

Зная допустимую плотность тока i и силу тока / в данной обмотке, можно определить площадь поперечного сечения провода по формуле:

Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

  • Справочник электрика
    • Бытовые электроприборы
    • Библиотека электрика
    • Инструмент электрика
    • Квалификационные характеристики
    • Книги электрика
    • Полезные советы электрику
    • Электричество для чайников
  • Справочник электромонтажника
    • КИП и А
    • Полезная информация
    • Полезные советы
    • Пусконаладочные работы
  • Основы электротехники
    • Провода и кабели
    • Программа профессионального обучения
    • Ремонт в доме
    • Экономия электроэнергии
    • Учёт электроэнергии
    • Электрика на производстве
  • Ремонт электрооборудования
    • Трансформаторы и электрические машины
    • Уроки электротехники
    • Электрические аппараты
    • Эксплуатация электрооборудования
  • Электромонтажные работы
    • Электрические схемы
    • Электрические измерения
    • Электрическое освещение
    • Электробезопасность
    • Электроснабжение
    • Электротехнические материалы
    • Электротехнические устройства
    • Электротехнологические установки

Расчет маломощных трансформаторов

В заводской практике электромонтера нередко встречается необходимость сделать маломощный (до 1—1,5 ква) трансформатор для переносной лампы, точечной сварки, прибора и т. д. Приводим облегченный расчет обмоток и сердечника однофазового трансформатора, обеспечивающий достаточную для практики точность.

U1 — напряжение питающей сети, т. е. напряжение первичной обмотки (в)

U2 — напряжение, которое требуется получить от трансформатора для работы того либо другого прибора, т. е. напряжение вторичной обмотки

I2 — ток нагрузки трансформаторов, т. е. ток вторичной обмотки (а).

S — поперечное сечение сердечника (см 2 )

Wi число витков первичной обмотки

W2 число витков вторичной обмотки

d1 и d2 — поперечник обмоточного провода первичной и вторичной обмоток (мм).

Порядок расчета:

1. Составляется схема рассчитываемого трансформатора. Для примера берется однофазовый двухобмоточный трансформатор по схеме, приведенной на рис.

2. Поперечное сечение сердечника определяется по последующей формуле:где Р— мощность (ва), потребляемая трансформатором из сети Определяется она из формулы:

где Р — мощность нагрузки (ва);

n — к. п. д. трансформатора, который берется равным 0,8—0,9.

3.Число витков обмотки, требуемое на напряжение 1 в:4. Число витков первичной обмотки:

5. Число витков вторичной обмотки:

где 0,05U2-n — число, на которое нужно прирастить число витков вторичной обмотки для компенсации падения напряжения в ней.

6. Поперечник провода вторичной обмотки:7. Поперечник провода первичной обмотки:

где8. Рассчитывается наполнение окна трансформаторной стали обмотками; если об­мотки не помещаются, то сечение сердечника должно быть увеличено и расчет делается вновь (на увеличенное поперечное сечение сердечника).

Пример. Требуется сделать трансформатор для питания переносных ламп на­каливания, рассчитанных на напряжение 12 в, если общий ток нагрузки будет составлять 10 а. Сечение сердечника трансформатора:

Можно взять трансформаторную сталь типа Ш-32, набор 4 см (5 = 12 см’ 1 ).

Расчетное число п:Величина 50 является средним значением, от которого можно отступать в неко­торых границах: для трансформатора с неплохой сталью при кропотливом выполнении катушек и обмоток данная величина может быть снижена до 45 и даже до 40, а при других случаях может быть увеличена до 60 и даже до 70 (если использована нехорошая сталь с нехороший изоляцией отдельных пластинок, при намотке катушек много либо работе трансформатора без выключения в течение долгого времени).

Число витков вторичной обмотки:

Число витков первичной обмотки:

Поперечник провода вторичной обмотки:Поперечник провода первичной обмотки:

Проверка по окну железа указывает, что обмотки с прокладками меж ними и меж каждым слоем укладываются свободно.

Как произвести расчет маломощных трансформаторов?

В заводской практике электромонтера часто встречается необходимость изготовить маломощный (до 1—1,5 кВт) трансформатор для переносной лампы, точечной сварки, прибора и т. д. Приводим упрощенный расчет обмоток и сердечника однофазного трансформатора, обеспечивающий достаточную для практики точность.

Электромонтеры часто нуждаются в маломощном трансформаторе, для переносной лампы, точечной сварки. Изготовить ее просто, опираясь на расчеты.

Исходные данные:

U1 — напряжение питающей сети, т. е. напряжение первичной обмотки (В)

U2 — напряжение, которое требуется получить от трансформатора для работы того или иного прибора, т. е. напряжение вторичной обмотки

I2 — ток нагрузки трансформаторов, т. е. ток вторичной обмотки (а).

Читать еще:  Расход цемента на кладку кирпича

Рассчитываются:

Рисунок 1. Однофазный двухобмоточный трансформатор.

S — поперечное сечение сердечника (см 2 )

Wi — число витков первичной обмотки

W2 — число витков вторичной обмотки

d1 и d2 — диаметр обмоточного провода первичной и вторичной обмоток (мм).

Порядок расчета:

  • составляется схема рассчитываемого трансформатора. Для примера берется однофазный двухобмоточный трансформатор по схеме, приведенной на рисунке 1;
  • поперечное сечение сердечника определяется по следующей формуле:

где Р— мощность (Вт), потребляемая трансформатором из сети. Определяется она из формулы:

где Р — мощность нагрузки (Вт);

n — КПД. трансформатора, который берется равным 0,8—0,9;

  • число витков обмотки, требуемое на напряжение 1 В:

  • число витков первичной обмотки:

  • число витков вторичной обмотки:

где 0,05U2-n — число, на которое надо увеличить число витков вторичной обмотки для компенсации падения напряжения в ней.

  • диаметр провода вторичной обмотки:

  • диаметр провода первичной обмотки:

  • вычисляется заполнение окна трансформаторной стали обмотками; если об­мотки не помещаются, то сечение сердечника должно быть увеличено и расчет делается вновь (на увеличенное поперечное сечение сердечника).

Пример. Требуется изготовить трансформатор для питания переносных ламп на­каливания, рассчитанных на напряжение 12 В, если общий ток нагрузки будет составлять 10 А. Сечение сердечника трансформатора:

Можно взять трансформаторную сталь типа Ш-32, набор 4 см (5 = 12 см’ 1 ).

Расчетное число п:Величина 50 является средним значением, от которого можно отступать в неко­торых пределах: для трансформатора с хорошей сталью при тщательном выполнении катушек и обмоток эта величина может быть снижена до 45 и даже до 40, а при других случаях может быть увеличена до 60 и даже до 70 (если применена плохая сталь с плохой изоляцией отдельных пластин, при намотке катушек навалом или работе трансформатора без выключения в течение длительного времени).

Число витков вторичной обмотки:

Число витков первичной обмотки:

Диаметр провода вторичной обмотки:Диаметр провода первичной обмотки:

Проверка по окну железа показывает, что обмотки с прокладками между ними и между каждым слоем укладываются свободно.

План занятия по МДК.01.02 для специальности 13.02.11 на тему «Расчет маломощных трансформаторов»

Преподаватель: Насырова Айгуль Ириковна

Дата: 05.02.2020

Группа: ЭЛ-16-д

Дисциплина: Основы технической эксплуатации и обслуживания электрического и электромеханического оборудования

Тип занятия: лабораторное занятие

Тема раздела: Ремонт силовых трансформаторов и электрооборудования подстанций

Тема занятия: Расчет маломощных трансформаторов

Требования к результатам освоения модуля

С целью овладения указанным видом профессиональной деятельности и соответствующими профессиональными компетенциями студент в ходе освоения профессионального модуля должен:

иметь практический опыт:

выполнения работ по технической эксплуатации, обслуживанию и ремонту электрического и электромеханического оборудования;

использования основных измерительных приборов;

определять электроэнергетические параметры электрических машин и аппаратов, электротехнических устройств и систем;

подбирать технологическое оборудование для ремонта и эксплуатации электрических машин и аппаратов, электротехнических устройств и систем, определять оптимальные варианты его использования;

организовывать и выполнять наладку, регулировку и проверку электрического и электромеханического оборудования;

проводить анализ неисправностей электрооборудования;

эффективно использовать материалы и оборудование;

заполнять маршрутно-технологическую документацию на эксплуатацию и обслуживание отраслевого электрического и электромеханического оборудования;

оценивать эффективность работы электрического и электромеханического оборудования;

осуществлять технический контроль при эксплуатации электрического и электромеханического оборудования;

осуществлять метрологическую поверку изделий;

производить диагностику оборудования и определение его ресурсов;

прогнозировать отказы и обнаруживать дефекты электрического и электромеханического оборудования;

технические параметры, характеристики и особенности различных видов электрических машин;

классификацию основного электрического и электромеханического оборудования отрасли;

элементы систем автоматики, их классификацию, основные характеристики и принципы построения систем автоматического управления электрическим и электромеханическим оборудованием;

классификацию и назначение электроприводов, физические процессы в электроприводах;

выбор электродвигателей и схем управления;

устройство систем электроснабжения, выбор элементов схемы электроснабжения и защиты;

физические принципы работы, конструкцию, технические характеристики, области применения, правила эксплуатации электрического и электромеханического оборудования;

условия эксплуатации электрооборудования;

действующую нормативно-техническую документацию по специальности;

порядок проведения стандартных и сертифицированных испытаний;

правила сдачи оборудования в ремонт и приёма после ремонта;

пути и средства повышения долговечности оборудования;

технологию ремонта внутрицеховых сетей, кабельных линий, электрооборудования трансформаторных подстанций, электрических машин, пускорегулирующей аппаратуры.

результаты освоения ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ

Результатом освоения программы профессионального модуля является овладение студентами видом профессиональной деятельности Организация технического обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования , в том числе профессиональными (ПК) и общими (ОК) компетенциями:

Наименование результата обучения

Выполнять наладку, регулировку и проверку электрического и электромеханического оборудования.

Организовывать и выполнять техническое обслуживание и ремонт электрического и электромеханического оборудования.

Осуществлять диагностику и технический контроль при эксплуатации электрического и электромеханического оборудования.

Составлять отчётную документацию по техническому обслуживанию и ремонту электрического и электромеханического оборудования.

Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий.

Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

Ход занятия

Проверка готовности аудитории

Студент вашей специальности, а в дальнейшем работник, должен не только хорошо ориентироваться в специальных технических областях, но и предвидеть влияние принимаемых решений на окружающую среду и на социально-экономические условия. У него должен быть сформирован навык самостоятельного технического действия и системный подход к технико-экономическим проблемам. Этим требованиям будущий специалист сможет удовлетворять при условии ясного понимания на всех этих этапах обучения, начиная с начального, целей своей подготовки и дальнейшего своего роста.

Большинство дисциплин Вашей специальности опирается на знания, приобретенные из курсов физики, математики, химии, электротехники, информатики, вычислительной техники, экономики, и развивает их применительно к специальности.

Я думаю, не нужно объяснять, что для правильной и стабильной работы производственного предприятия необходима бесперебойная работа оборудования: станков, механизмов и других электроприборов. Для того чтобы это было так, монтаж производственного оборудования необходимо осуществлять в соответствии с проектом работы.

На этом занятии мы изучим основные принципы и современные тенденции работы промышленных предприятий, порядок разработки и состав проектной документации, применяемые при проектировании, методы расчета электрических сетей, электрических нагрузок и компенсации реактивной мощности. Рассмотрим влияние условий окружающей среды на проектные решения, взаимосвязи между потребителями электроэнергии и энергосистемой, пути рационального использования электроэнергии на предприятиях, вопросы автоматизации проектирования.

Лабораторная работа №18

Расчет маломощных трансформаторов

Цель работы: Осуществить расчет маломощных трансформаторов.

Краткие теоретические материалы по теме лабораторной работы

U1 — напряжение питающей сети, т. е. напряжение первичной обмотки (В)

U2 — напряжение, которое требуется получить от трансформатора для работы того или иного прибора, т. е. напряжение вторичной обмотки

I2 — ток нагрузки трансформаторов, т. е. ток вторичной обмотки (А).

S — поперечное сечение сердечника (см 2 )

W1 — число витков первичной обмотки

W2 — число витков вторичной обмотки

d1 и d 2 — диаметр обмоточного провода первичной и вторичной обмоток (мм).

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Маломощный силовой трансформатор

Маломощные силовые трансформаторы при их массовом производстве обычно проектируют и изготовляют на стандартных сердечниках, составляющих унифицированные ряды типовых размеров. Такие ряды сердечников представляют обычно компромиссное решение проблемы оптимальных трансформаторов либо по наименьшим массе и объему, либо по наименьшей стоимости. [1]

Магнитопроеоды маломощных силовых трансформаторов и дросселей сглаживающих фильтров обычно набираются из стандартных штампованных пластин Ш и Г — образного вида с соответствующими замыкающими пластинами прямоугольной формы. Из подобных же отдельных пластин могут быть набраны магнитопро-воды маломощных трехфазных трансформаторов. [3]

Конструкция большинства маломощных силовых трансформаторов и трансформаторов звуковой частоты — броневая. Пластины могут быть собраны вперемежку или в стык. Обычно пластины имеют на краях небольшие заусенцы, получающиеся при штамповке, и покрыты тонким слоем окисла. Это позволяет собирать их без дополнительной изоляции и получать небольшие потери. [5]

Из существующих конструкций маломощных силовых трансформаторов наибольшее применение на практике нашла броневая конструкция; наряду с ней применяются также стержневые и тороидальные конструкции трансформаторов. Однако до недавнего времени в литературе отсутствовала вполне обоснованная точка зрения о том, какая же из указанных конструкций является наиболее выгодной. Лишь сравнительно недавно появился ряд работ, посвященный как этому, так и тесно связанному с ним вопросу об оптимальных соотношениях размеров магнитопроводо1В трансформаторов малой мощности. [6]

Для уменьшения влияния зазоров магнитопроводы маломощных силовых трансформаторов ( 50 Гц) собирают вперекрышку не по одной, а по три пластины ( рис. 10.21, д), что увеличивает производительность сборки. [8]

В качестве обмоточного провода для миниатюрных маломощных силовых трансформаторов и дросселей низкой частоты чаще всего используют медную проволоку с эмалевой изоляцией типа ПЭЛ и ПЭВ. [9]

Принципиально расчет ТНЗО-не отличается от обычного расчета маломощных силовых трансформаторов . Индукция в сердечнике выбирается той же величины, что и обычно. [10]

В приборостроении, автоматике, радиотехнике широко используются небольшие маломощные силовые трансформаторы . Их мощность составляет единицы, десятки или сотни ватт, а напряжения обмоток — единицы, десятки и сотни вольт. [11]

Унифицированные ряды магнитопроводов во многих случаях позволяют производить разработку и изготовление маломощных силовых трансформаторов более экономичным способом, чем при использовании неунисэицированных магнитопроводов. Такие магнигопроводы называют нормализованными. [13]

Электрический и конструктивный расчет трансформатора преобразователя напряжения производится по методике расчета маломощных силовых трансформаторов с учетом специфики работы его в схеме преобразователя. [14]

Малоникелевые пермаллои с повышенной индукцией насыщения ( не менее 1 5 Т) применяются для изготовления сердечников маломощных силовых трансформаторов , дросселей, работающих при повышенных индукциях. [15]

Понижающие трансформаторы. Виды и работа. Особенности

Большинство электрических бытовых устройств работает от сети питания 220 В. Иногда необходимо понизить это напряжение до определенного значения, чтобы подключить низковольтные потребители нагрузки. Такими потребителями могут быть галогенные светильники, низковольтные нагреватели, светодиодные ленты и множество других.

Такое снижение напряжение могут выполнить понижающие трансформаторы, которые приобретают в магазине, или изготавливают самостоятельно. Такие трансформаторы популярны в электротехнике и радиоэлектронике, а также в бытовых условиях.

Особенности конструкции

Основной частью трансформатора выступает ферромагнитный сердечник, на котором расположены две обмотки, намотанные медным проводником. Эти обмотки разделяют на первичную и вторичную, в зависимости от принципа действия. На первичную обмотку подается сетевое напряжение, а с вторичной – снимается пониженное напряжение для потребителей нагрузки.

Обмотки связаны между собой переменным магнитным потоком, который наводится в ферромагнитном сердечнике. Между обмотками нет электрического контакта. Первичная обмотка имеет большее количество витков, чем вторичная. Поэтому напряжение на выходе понижено.

Обычно понижающие трансформаторы со всеми элементами находятся в корпусе. Однако не все модели его имеют. Это зависит от фирмы изготовителя, а также назначения понижающего трансформатора.

Обозначение на схеме

Принцип действия

Работу понижающего трансформатора можно описать следующим образом. Действие трансформатора основывается на принципе электромагнитной индукции. Напряжение, подключенное на первичную обмотку, образует в ней магнитное поле, которое пересекает витки вторичной обмотки. В ней образуется электродвижущая сила, под действием которой возникает напряжение, отличное от входного напряжения.

Разница в количестве витков первичной и вторичной обмоток определяет разницу между входным и выходным напряжением понижающего трансформатора. В процессе функционирования трансформатора возникают некоторые потери электроэнергии, которые неизбежны, и составляют около 3% мощности.

Чтобы вычислить точные величины параметров трансформатора, нужно сделать определенные расчеты его конструкции. Электродвижущая сила может возникать при подключении трансформатора только к переменному току. Поэтому большинство бытовых электрических устройств работает от сети переменного тока.

Понижающие трансформаторы входят в состав многих блоков питания, стабилизаторов и других подобных устройств. Некоторые модели трансформаторов могут содержать несколько выводов на вторичной обмотке для разных групп соединений. Такие виды приборов стали популярными, так как являются универсальными, и обладают многофункциональностью.

Разновидности
Понижающие трансформаторы имеют различные исполнения, в зависимости от конструкции и принципа действия:

  • Тороидальные . Такой вариант модели трансформатора (рисунок «а») также применяется для незначительных мощностей, имеет сердечник формы в виде тора. Он отличается от других моделей малым весом и габаритами. Применяется в радиоэлектронных устройствах. Его конструкция позволяет достичь более высокой плотности тока, так как обмотка хорошо охлаждается на всем сердечнике, показатели тока намагничивания самые низкие.
  • Стержневые . На рисунке «б» изображен стержневой вид трансформатора, в конструкции которого обмотки охватывают сердечники магнитопровода. Такие модели чаще всего выполняют для средней и большой мощности приборов. Их устройство довольно простое и дает возможность легче изолировать и ремонтировать обмотки. Их преимуществом является хорошее охлаждение, вследствие чего требуется меньше проводников для обмоток.
  • Броневые . В этом виде трансформатора (рисунок «в») магнитопровод охватывает обмотки в виде брони. Остальные параметры идентичны стержневому виду, за исключением того, что броневые трансформаторы в основном выполняют маломощными, так как они имеют меньший вес и цену в сравнении с предыдущим вариантом, из-за простой сборки и меньшего количества катушек.
  • Многообмоточные . Наиболее популярными являются двухобмоточные 1-фазные понижающие трансформаторы.

Для получения нескольких различных величин напряжений от одного трансформатора применяют несколько вторичных обмоток на сердечнике. Эти обмотки разные по числу витков и выдаваемому напряжению.

  • Трехфазные . Такая модель применяется для понижения напряжения трехфазной сети. Такие понижающие трансформаторы применяются не только в промышленности, но и для бытовых нужд.

Они могут быть изготовлены из 3-х однофазных трансформаторов на общем сердечнике. Магнитные потоки всех фаз в сумме равны нулю. Промышленные образцы проходят испытания по определенным параметрам. Результаты испытаний сравнивают с документацией. Если нет соответствия, то трансформатор подлежит выбраковке. 3-фазный трансформатор имеет соединение обмоток по схеме треугольника или звезды. Схема звезды характерна общим узлом выводов всех фаз. Соединение треугольником выполняется последовательной схемой фаз в кольцо.

  • Однофазные . Такие трансформаторы имеют подключение питания от однофазной сети, фаза и ноль поступают на одну первичную обмотку. Принцип их работы аналогичен всем остальным видам трансформаторов. Это наиболее популярный вид устройств.

Основные свойства
Маркировка трансформаторов зависит от его свойств. Основными свойствами понижающих трансформаторов являются:
  • Мощность.
  • Напряжение выхода.
  • Частота.
  • Габаритные размеры.
  • Масса.

Частота тока для разных моделей трансформаторов будет одинаковой, в отличие от других перечисленных характеристик. Габаритные размеры и масса будут больше при повышении мощности модели. Максимальная величина мощности у промышленных образцов понижающих трансформаторов, так же как габаритные размеры и масса.

Напряжение на выходе вторичных обмоток может быть различным, и зависит от назначения прибора. Модели трансформаторов для бытовых нужд имеют малые габариты и вес. Их легко устанавливать и перевозить.

Обмотки трансформатора

Обмотки находятся на магнитопроводе прибора. Ближе к сердечнику располагают низковольтную обмотку, так как ее легче изолировать. Между обмотками укладывают изоляционные прокладки и другие диэлектрики, например электротехнический картон.

Первичная обмотка соединяется с сетью питания переменного напряжения. Вторичная обмотка выдает низкое напряжение и подключается к потребителям электроэнергии. К одному трансформатору можно подключать сразу несколько бытовых устройств.

Для намотки катушек применяют изолированные провода, с изоляцией каждого слоя кабельной бумагой. Проводники бывают различных форм сечения:
  • Круглая.
  • Прямоугольная (шина).
По способу намотки обмотки делят:
  • Концентрические, на стержне.
  • Дисковые, намотанные чередованием.
Достоинства и недостатки
Достоинства
  • Применение понижающих трансформаторов, как в промышленности, так и в домашних условиях можно объяснить необходимостью уменьшения рабочего напряжения до 12 вольт для создания безопасности человека.
  • Другой причиной применения низкого напряжения является нетребовательность трансформаторов к значению входного напряжения, так как они могут функционировать, например, при 110 В, при этом обеспечивая стабильное напряжение на выходе.
  • Компактные размеры.
  • Малая масса.
  • Удобство транспортировки и монтажа.
  • Отсутствие помех.
  • Плавная регулировка напряжения.
  • Незначительный нагрев.
Недостатки
  • Недолгий срок службы.
  • Незначительная мощность.
  • Высокая цена.
Как выбрать понижающие трансформаторы
При выборе конкретного устройства, рекомендуется воспользоваться следующими критериями выбора:
  • Величина напряжения на входе. На корпусе устройства обычно есть маркировка входного напряжения 220, либо 380 вольт. Для бытовой сети подходит модель на 220 В.
  • Величина напряжения выхода. Зависит от назначения и применения устройства. Обычно это 12 или 36 вольт, о чем также должна быть маркировка.
  • Мощность устройства. Чтобы правильно подобрать стабилизатор по мощности, нужно сложить мощности всех планируемых к подключению потребителей, и добавить резервное значение 20%.
Эксплуатация и ремонт

Основным условием правильной и надежной эксплуатации понижающего трансформатора является специально оборудованное место для его монтажа и функционирования.

Понижающие трансформаторы необходимо содержать в чистоте, сухом виде, защищать от пыли и влаги. В домашних бытовых условиях для трансформатора используют специальный шкаф или металлический корпус. Заземление для понижающего трансформатора является обязательным условием.

Трансформатор требует периодического обслуживания и ухода, в зависимости от выполняемых им задач и условий эксплуатации.

Чаще всего обслуживание включает в себя следующие работы:
  • Наружный осмотр, очистка от пыли и грязи.
  • Осмотр деталей уплотнения, колец, прокладок, подтяжка клемм.
  • Проверка изоляции на пробой.

В трансформаторе могут появиться неисправности и повреждения обмоток в виде трещин секций катушек. При этом не требуется демонтировать трансформатор. На поврежденную изоляцию накладывают лакоткань. При серьезных неисправностях, связанных с обрывом или коротким замыканием, осуществляют снятие трансформатора и его ремонт в электромастерской.

Как узнать мощность трансформатора?

Определение мощности силового трансформатора

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

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

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

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

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

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

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

,где Uн – напряжение в вольтах; Iн – ток в амперах; P – мощность в ваттах.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В результате расчётов получаем ориентировочное значение мощности трансформатора

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

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

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

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

Расчёт тороидальных и других видов трансформаторов

Трансформатор – это такое электромагнитное устройство с двумя или более индуктивно-связанных обмоток, которое служит для смены величины переменного тока. Многие любители используют трансформаторы на основе отработавших приборов. Они нужны с целью питания цепей управления, а также для освещения во всевозможных электроприборах.

С трансформаторами тока приходится сталкиваться многим, поэтому очень часто нужно провести расчёт параметров трансформатора. Сегодня вы узнаете, как провести расчёт тороидальных трансформаторов и приборов другого типа, какие параметры применяются для таких расчётов в режиме онлайн.

Трансформатор и особенности его конструкции

Такое устройство, как трансформатор включает в себя следующие компоненты: сердечник (магнитный провод); обмотка, размещённая на нём.

Обмотка, которая подключена к источнику преображаемого напряжения, называется первичной, а та, к которой подключаются источники потребления электроэнергии – соответственно, вторичной. По назначению трансформаторы бывают:

  • импульсными;
  • приборами питания;
  • согласовывающими.

Требуемые расчёты по приборам на основе старых устройств своими руками, провести практически невозможно, поскольку крайне сложно отыскать нужное железо и намоточный провод. Поэтому приходится брать магнитный провод с мощностью, которая превышает потребности и увеличивает размеры трансформаторов.

Видео: Тороидальный трансформатор

Классификация трансформаторов

Магнитопроводы по своей конструкции бывают: броневыми; стержневыми; тороидальными. Стержневая конструкция работает таким образом, что обмотки и две катушки делятся надвое и соединены последовательно.

С направлением намотки катушек и их последующим соединением могут быть проблемы, хотя, благодаря такой конструкции вы сможете сократить высоту прибора за счёт его горизонтального размещения. В основном стержневые магнитопроводы используются при работе с наиболее мощными трансформаторами.

Броневая конструкция является самой распространённой, она имеет одну катушку, которую очень удобно наматывать. Использоваться она может для маломощных и среднемощных приборов, которыми чаще всего располагают радиолюбители.

Тороидальная конструкция провода выглядит как кольцо, на котором намотаны обмотки. Из всех трёх конструкций, магнитное излучение в этом случае является минимальным. Такая конструкция применяется нечасто, поскольку с намоткой могут возникнуть трудности.

Ниже мы рассмотрим, что следует учитывать при расчётах трансформаторов броневого и тороидального типа. Начнём с расчётов по трансформаторам с броневым магнитопроводом. Ключевая цель расчёта — это оптимальное применение устройства.

Главный параметр расчёта – это напряжение. Также просчитывается выходной ток, а после определения результатов будет принято решение о том, пригоден ли магнитопровод или нет.

Исходные данные следующие:

  1. Частота.
  2. Входное и выходное напряжение.
  3. Выходной ток.
  4. Габариты магнитного провода.

Все измерения проводятся в сантиметрах. А в качестве разделителя целых и дробных чисел применяется точка, когда вы проводите расчёты с помощью специальных программ. Введите показатель выходного напряжение и просчитайте данные.

Исходные данные для расчётов тороидальных трансформаторов

Итак, мы выяснили, какие исходные данные следует использовать при вычислении параметров для трансформаторов с броневым магнитным проводом. А сейчас давайте узнаем, какие данные нужно применять для определения показателей при тороидальной конструкции:

  • Напряжение первичной и вторичной обмотки. Этот показатель равен U 1=220 B и U2 = 36 В соответственно.
  • Показатель тока вторичной обмотки 4А.
  • Диаметры сердечника – внешний 110 мм и внутренний 68 мм.
  • Его высота, которая составляет 60 мм.

Итак, когда у вас есть исходные данные для расчёта и вы отыскали подходящий онлайн-калькулятор для их проведения, то вы сможете получить оптимальные расчётные показатели для того или иного магнитного провода, которым оснащён ваш трансформатор.

Однако, очень часто случается так, что провода с диаметром, который на сто процентов соответствует рассчитанным показателям, просто не бывает. Для решения проблемы, можно использовать провод с диаметром, чуть меньше от идеального показателя.

А если брать провод, диаметр которого будет чуть больше, то обмотки могут просто не поместиться в окне магнитного провода.

Особенности расчётов трансформатора в режиме онлайн

Просчёты показателей с помощью специальных онлайн-калькуляторов хороши тем, что позволяют значительно сократить время разработки проекта, а также делать эксперименты с параметрами.

Подобные программы очень удобны в использовании, они помогут просчитать вам всё просто и быстро, от вас потребуется лишь заполнение всех ячеек и нажатие кнопки просчёта.

Благодаря программам вы сможете проще заниматься конструированием трансформаторов на разные напряжения и мощности, а также узнать, как именно работает это устройство и из чего состоит.

Как правило, поля программы имеют разные цвета:

  1. Светло-голубые поля – исходные расчётные данные.
  2. Жёлтые ячейки – данные, которые автоматически выбираются из таблиц.
  3. Зелёное поле – итоговое значение.

Если вы ставите флажок для корректировки значения, то жёлтое поле становится светло-голубым и вы сможете внести туда собственное значение.

Преимущества онлайн-калькуляторов трансформаторов такие:

  • отсутствие необходимости проведения самостоятельных сложных расчётов;
  • возможность самому мотать прибор для тех или иных целей;
  • возможность определить параметры по размеру сердечнику;
  • возможность просчёта параметров в упрощённом режиме;
  • справиться с расчётами сможет любой, даже начинающий радиолюбитель;
  • наличие инструкции;
  • расчёт совершается нажатием всего одной кнопки.

Теперь вам не стоит бояться сложностей просчёта параметров, если вы для работы взяли старый трансформатор, ведь благодаря специальным программам, вы сможете просчитать все параметры, которые позволят безопасно использовать его.

Естественно, что провода идеальных размеров подобрать будет сложно, поэтому нужно выбирать те, которые максимально приближаются к нужным размерам.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×