Как можно рассчитать мощность трансформаторов самостоятельно? Формула трансформатораКак выполнить расчет трансформатора в полном объеме
Как бы ни развивалась электроника, но всё же отказаться от такого устройства, как трансформатор пока не удаётся. Каждый надёжный блок питания и преобразователь напряжения содержит этот электромагнитный аппарат с гальванической развязкой обмоток. Они применяются широко и на производстве, и в быту, и представляют собой статическое электромагнитное устройство, работающее по принципу взаимоиндукции. Состоят такие устройства из двух основных элементов:
Обмотки трансформаторов не имеют между собой никакой связи, кроме индуктивной. Предназначен он для преобразования только переменного напряжения, частота которого, после передачи по магнитопроводу, будет неизменна. Расчет параметров трансформатора необходим для того, чтобы на вход этого устройства было подано одно напряжение, а на выходе генерировалось пониженное или повышенное напряжение другой заданной величины. При этом нужно учесть токи, протекающие во всех обмотках, а также мощность устройства, которая зависит от подключаемой нагрузки и от назначения. Любой даже простейший расчет трансформатора состоит из электрической и конструктивной составляющей. Электрическая часть включает в себя:
К конструктивным относятся:
Через один квадратный сантиметр сечения магнитопровода протекает магнитная индукция, единица измерения её — Тесла. Тесла, в свою очередь, выдающийся физик, в честь которого и она и названа. Это значение напрямую зависит от частоты тока. И так при частоте 50 Гц и, допустим, 400 Гц величины индукция (тесла) будет разной, а значит и габариты устройства с увеличением частоты снижаются. После этого определяют падение напряжения и потери в магнитопроводе, на этапе электрического расчёта все эти величины определяются лишь примерно. Расчет нагрузки в трансформаторе является ключевым в его исполнении. В сварочном, например, нагрузочную особенность выражают из режима короткого замыкания. Большое значение тока короткого замыкания, связано с малым значением сопротивления трансформатора в данных условиях работы. Важнейшим элементом всех формул данного расчёта является коэффициент трансформации, который определяется как соотношение числа намотанных витков в первичной обмотке, к количеству витков во вторичной обмотке. Если обмоток не две, а больше, значит и соответственно таких коэффициентов тоже будет несколько. Если известны напряжения обмоток, то можно его рассчитать как отношение напряжений первичной обмотки, ко вторичной. Расчет силового трансформатораРасчет силового трансформатора напрямую зависит от количества фаз в питающей сети, то есть однофазной или же трехфазной. Прежде всего в силовом трансформаторе основную роль играет его мощность. Упрощенный расчет трансформаторов малой мощности и большой можно выполнить и в домашних условиях. Расчёт потерь неизбежен, как и для любых электромагнитных устройств, здесь же он состоит из двух основных магнитных составляющих:
Расчет однофазного трансформатораРассчитывая понижающие трансформаторы однофазного тока, как самые распространенные в быту, для начала нужно выяснить его мощность. Конечно, понизить напряжение можно и другими способами, но этот самый эффективный и даёт ещё вдобавок гальваническую развязку, а значит возможность подключения силовой нагрузки. Например, если напряжение первичной обмотки 220 Вольт, что свойственно для стандартных сетей однофазного тока, то вторичное напряжение нужно определить по нагрузке, которая будет подключаться к нему. Это может быть как низшее, так и высшее напряжение. Например, для зарядки автомобильных аккумуляторов необходимо напряжение 12-14 Вольт. То есть вторичное напряжение и ток тоже должно быть заранее известно. Примерная мощность будет равна произведению тока на напряжение. Стоит учесть также и КПД. Для силовых аппаратов он составляет примерно 0,8–0,85. Тогда с учётом этого коэффициента полезного действия расчётная мощность будет составлять: Ррасч= P*КПД Именно эта мощность и ложится в основу расчёта поперечного сечения сердечника, на котором будут произведены намотки обмоток. Кстати, видов этих сердечников магнитопровода может быть несколько, как показано на рисунке снизу. Далее, по этой формуле определяем сечение S (см2) = (1,0 ÷1,3) √Р Коэффициент 1–1,3 зависит от качества электротехнической стали. К электротехнической стали относится чистое железо в виде листов или ленты толщиной 0,1–8 мм либо в виде сортового проката (круг или квадрат) различных размеров. После чего определяется количество витков, на один вольт напряжения. N = (50 ÷70)/S (см2) Берем среднюю величину коэффициента 60. Теперь зная количество витков на один вольт есть возможность подсчитать количество витков в каждой обмотке. Осталось всего лишь найти сечение провода, которым выполнится намотка обмоток. Медь, для этого лучший материал, так как обладает высокой токопроводимостью и быстро остывает в случае нагрева. Тип провода ПЭЛ или ПЭВ. Кстати, нагрев даже самого идеального электромагнитного устройства неизбежен, поэтому при изготовлении сетевого трансформатора актуален и вопрос вентиляции. Для этого хотя бы предусмотреть на корпусе естественную вентилируемую конструкцию путём вырезания отверстий. Ток в обмотке равен I=P/U Диаметр сечения проводника для обмотки определяется по формуле: D= (0,7÷0,9)√I где 0,7-0,9 это коэффициент плотности тока в проводнике. Чем больше его значение, тем меньше будет греться провод при работе. Существует множество методов расчёта характеристик и параметров, этот же самый простой, но и примерный (неточный). Более точный расчет обмоток трансформатора применяется для производственных и промышленных нужд. Расчёт трехфазного трансформатораИзготовление трехфазного трансформатора и его точный расчёт процесс более сложный, так как здесь первичная и вторичная обмотка состоят уже из трёх катушек. Это разновидность силового трансформатора, магнитопровод которого выполнен чаще всего стержневым способом. Здесь уже появляются такие понятие, как фазные и линейные напряжения. Линейные измеряются между двумя фазами, а фазные между фазой и землёй. Если трансформатор трехфазный рассчитан на 0,4 кВ, то линейное напряжение будет 380В, а фазное 220 В. Обмотки могут быть соединены в звезду или треугольник, что даёт разные величины токов и напряжений. Обмотки трехфазного трансформатора расположены на стержнях так же, как и в однофазном, т. е. обмотки низшего напряжения НН размещаются ближе к стержню, а обмотки высшего напряжения ВН — на обмотках низшего напряжения. Высоковольтные трансформаторы трёхфазного тока рассчитываются и изготавливаются исключительно в промышленных условиях. Кстати, любой понижающий трансформатор при обратном включении, выполняет роль повышающего напряжение устройства. Расчет тороидального трансформатора Простой расчет тороидального трансформатора состоит из 5 пунктов:
Расчет трансформатора для сварочного полуавтоматаСварочный полуавтомат предназначен для сварки с механической подачей специальной сварочной проволоки вместо электрода. Источник питания такого устройства также имеет в своей основе мощный трансформатор. Расчёт основан на принципе его работы, на выходе которого должно быть 60 Вольт при холостом ходу. Работает он в короткозамкнутом режиме поэтому и нагрев его обмоток явление нормальное. Расчёт в принципе тоже аналогичен, только в этом случае ещё стоит учесть мощность при продолжительной сварке Pдл = U2I2 (ПР/100)0.5 *0.001. Напряжение и силу одного витка измеряют в вольтах и оно будет равно E=Pдл0.095+0.55. Зная эти величины можно приступить и к полному расчёту. Расчет импульсного трансформатора двухтактного преобразователяПреимуществом двухтактных преобразователей является их простота и возможность наращивания мощности. В правильно сконструированном двухтактном преобразователе через обмотку проходит неизменный ток, поэтому сильное подмагничивание сердечника отсутствует. Это позволяет использовать полный цикл перемагничивания и получить максимальную мощность. Так как он выполняется на ферритовом сердечнике то и расчет выходного напряжения трансформатора аналогичен обычному тороидальному. Упростить варианты расчета трансформатора можно применяя специальные калькуляторы расчета, которые предлагают некоторые интернет-ресурсы. Стоит только внести желаемые данные, и автомат выдаст нужные параметры планируемого электромагнитного устройства. Видео с расчетом трансформатораamperof.ru Как рассчитать мощность трансформатора - примеры расчета При проектировании трансформатора, основной параметр устройства представлен показателями его мощности. Зная, как рассчитать мощность трансформатора, можно самостоятельно выбрать и приобрести качественный прибор, позволяющий преобразовывать напряжение в большие или меньшие значения. Как рассчитать мощность трансформатораОсобенность работы стандартного трансформатора представлена процессом преобразования электроэнергии переменного тока в показатели переменного магнитного поля и наоборот. Самостоятельный расчет трансформаторной мощности может быть выполнен в соответствии с сечением сердечника и в зависимости от уровня нагрузки.  Расчет обмотки преобразователя напряжения и его мощности По сечению сердечникаЭлектромагнитный аппарат имеет сердечник с парой проводов или несколькими обмотками. Такая составляющая часть прибора, отвечает за активное индукционное повышение уровня магнитного поля. Кроме всего прочего, устройство способствует эффективной передаче энергии с первичной обмотки на вторичную, посредством магнитного поля, которое концентрируется во внутренней части сердечника. Параметрами сердечника определяются показатели габаритной трансформаторной мощности, которая превышает электрическую. Sо х Sс = 100 х Рг / (2,22 х Вс х А х F х Ко х Кc), где
Показатели трансформаторной мощности равны уровню нагрузки на вторичной обмотке и потребляемой мощности из сети на первичной обмотке. Самые распространенные разновидности трансформаторов производятся с применением Ш —образного и П — образного сердечников. По нагрузкеПри выборе трансформатора учитывается несколько основных параметров, представленных:
В настоящее время типовая мощность трансформатора стандартизирована.  Варианты трансформаторов Чтобы выполнить расчет присоединенной к трансформаторному прибору мощности, необходимо собрать и проанализировать данные обо всех подключаемых потребителях. Например, при наличии чисто активной нагрузки, представленной лампами накаливания или ТЭНами, достаточно применять трансформаторы с показателями мощности на уровне 250 кВА. В системах электрического снабжения показатели трансформаторной мощности приборов должны позволить обеспечивать стабильное питание всех потребителей электроэнергии. Определение габаритной мощности трансформатораПоказатели габаритной мощности трансформатора могут быть приблизительно определены в соответствии с сечением магнитопровода. В этом случае уровень погрешности часто составляет порядка 50%, что обусловлено несколькими факторами. Трансформаторная габаритная мощность находится в прямой зависимости от конструкционных характеристик магнитопровода, а также качественных показателей материала и толщины стали. Немаловажное значение придаётся размерам окна, индукционной величине, сечению проводов на обмотке, а также изоляционному материалу, который располагается между пластинами.  Схема трансформатора Безусловно, вполне допустимо экспериментальным и стандартным расчётным способом выполнить самостоятельное определение максимальной трансформаторной мощности с высоким уровнем точности. Однако, в приборах заводского производства такие данные учтены, и отражаются количеством витков, располагающихся на первичной обмотке. Таким образом, удобным способом определения этого показателя является оценка размеров площади сечения пластин: Р = В х S² / 1,69 В данной формуле:
Индукционная величина — табличные показатели, которые не могут быть максимальными, что обусловлено риском значительного отличия магнитопроводов с разным уровнем качественных характеристик. При выборе прибора, преобразующего показатели напряжения, следует помнить, что более дешевые трансформаторы обладают невысокой относительной габаритной мощностью. Расчет понижающего трансформатораВыполнить самостоятельно расчет показателей мощности для однофазного трансформатора понижающего типа — достаточно легко. Поэтапное определение:
На заключительном этапе определяются показатели площади окна сердечника и коэффициента его обмоточного заполнения. Определение сечения сердечника, как правило, выражается посредством его размеров, в соответствии с формулой: d1=А х В, где «А» — это ширина, а «В» — толщина. Следует отметить, что при самостоятельном расчете, необходимо увеличивать количество витков на вторичной обмотке примерно на 5-10%. Упрощенный расчет 220/36 ВСтандартный трансформатор с 220/36 В, представлен тремя основными компонентами в виде первичной и вторичной обмотки, а также магнитопровода. Упрощенный расчет силового трансформатора включает в себя определение сечения сердечника, количества обмоточных витков и диаметра кабеля. Исходные данные для простейшего расчета представлены напряжением на первичной U1 и на вторичной обмотке — U2, а также током на вторичной обмотке или I2. В результате упрощенного расчета устанавливается зависимость между сечением сердечника Sсм², возведенным в квадрат и общей трансформаторной мощностью, измеряемой в Вт. Например, прибором с сердечником, имеющим сечение 6,0 см², легко «перерабатывается» мощность в 36 Вт.  Понижающий трансформатор При расчете используются заведомо известные параметры в виде мощности и напряжения на вторичной цепи, что позволяет вычислить токовые показатели первичной цепи. Одним из важных параметров является КПД, не превышающий у стандартных трансформаторов 0,8 единиц или 80%. Подозреваете, что трансформатор неисправен? О том, как проверить его мультиметром, вы можете почитать тут. Чем отличается трансформатор от автотрансформатора, вы узнаете из этой темы. Показатели полной или полезной мощности многообмоточных трансформаторов, являются суммой мощностей на всех вторичных обмотках прибора. Знание достаточно простых формул позволяет не только легко произвести расчёт мощности прибора, но также самостоятельно изготовить надежный и долговечный трансформатор, функционирующий в оптимальном режиме. Видео на темуproprovoda.ru Как рассчитать трансформатор, количество витков намотки на вольт. Габаритная мощность трансформатора. Диаметр провода обмотки.В раздел: Советы → Расcчитать силовой трансформатор Как рассчитать силовой трансформатор и намотать самому.Можно подобрать готовый трансформатор из числа унифицированных типа ТН, ТА, ТНА, ТПП и других. А если Вам необходимо намотать или перемотать трансформатор под нужное напряжение, что тогда делать?Тогда необходимо подобрать подходящий по мощности силовой трансформатор от старого телевизора, к примеру, трансформатор ТС-180 и ему подобные.Надо четко понимать, что чем больше количества витков в первичной обмотке тем больше её сопротивление и поэтому меньше нагрев и второе, чем толще провод, тем больше можно получить силу тока, но это зависит от размеров сердечника - сможете ли разместить обмотку.Что делаем далее, если неизвестно количество витков на вольт? Для этого необходим ЛАТР, мультиметр (тестер) и прибор измеряющий переменный ток - амперметр. Наматываем по вашему усмотрению обмотку поверх имеющейся, диаметр провода любой, для удобства можем намотать и просто монтажным проводом в изоляции. Формула для расчета витков трансформатора 50/S Сопутствующие формулы: P=U2*I2 Sсерд(см2)= √ P(ва) N=50/S I1(a)=P/220 W1=220*N W2=U*N D1=0,02*√i1(ma) D2=0,02*√i2(ma) K=Sокна/(W1*s1+W2*s2) 50/S - это эмпирическая формула, где S - площадь сердечника трансформатора в см2 (ширину х толщину), считается, что она справедлива до мощности порядка 1кВт. Измерив площадь сердечника, прикидываем сколько надо витков намотать на 10 вольт, если это не очень трудно, не разбирая трансформатора наматываем контрольную обмотку через свободное пространство (щель). Подключаем лабораторный автотрансформатор к первичной обмотке и подаёте на неё напряжение, последовательно включаем контрольный амперметр, постепенно повышаем напряжение ЛАТР-ом, до начала появления тока холостого хода. Если вы планируете намотать трансформатор с достаточно "жёсткой" характеристикой, к примеру, это может быть усилитель мощности передатчика в режиме SSB, телеграфном, где происходят довольно резкие броски тока нагрузки при высоком напряжении ( 2500 -3000 в), например, тогда ток холостого хода трансформатора устанавливаем порядка 10% от максимального тока, при максимальной нагрузке трансформатора. Замерив полученное напряжение, намотанной вторичной контрольной обмотки, делаем расчет количества витков на вольт.Пример: входное напряжение 220вольт, измеренное напряжение вторичной обмотки 7,8 вольта, количество витков 14. Рассчитываем количества витков на вольт14/7,8=1,8 витка на вольт. Если нет под рукой амперметра, то вместо него можно использовать вольтметр, замеряя падение напряжение на резисторе, включенного в разрыв подачи напряжения к первичной обмотке, потом рассчитать ток из полученных измерений. Вариант 2 расчета трансформатора.Зная необходимое напряжение на вторичной обмотке (U2) и максимальный ток нагрузки (Iн), трансформатор рассчитывают в такой последовательности:
Ориентировочный диаметр провода для намотки обмоток трансформатора в таблице 1.
После выполнения расчетов, приступаем к выбору самого трансформаторного железа, провода для намотки и изготовление каркаса на которой намотаем обмотки. Для прокладки изоляции между слоями обмоток приготовим лакоткань, суровые нитки, лак, фторопластовую ленту. Учитываем тот факт, что Ш - образный сердечник имеют разную площадь окна, поэтому будет не лишним провести расчет проверки: войдут ли они на выбранный сердечник. Перед намоткой производим расчет - поместится ли обмотки на выбранный сердечник.Для расчета определения возможности размещения нужного количества обмоток:1. Ширину окна намотки делим на диаметр наматываемого провода, получаем количество витков наматываемыйна один слой - N¹.2. Рассчитываем сколько необходимо слоев для намотки первичной обмотки, для этого разделим W1 (количество витков первичной обмотки) на N¹.3. Рассчитаем толщину намотки слоев первичной обмотки. Зная количество слоев для намотки первичной обмотки умножаем на диаметр наматываемого провода, учитываем толщину изоляции между слоями.4. Подобным образом считаем и для всех вторичных обмоток.5. После сложения толщин обмоток делаем вывод: сможем ли мы разместить нужное количество витков всех обмоток на каркасе трансформатора. Еще один способ расчета мощности трансформатора по габаритам.Ориентировочно посчитать мощность трансформатора можно используя формулу:P=0.022*S*С*H*Bm*F*J*Кcu*КПД;P - мощность трансформатора, В*А;S - сечение сердечника, см²L, W - размеры окна сердечника, см;Bm - максимальная магнитная индукция в сердечнике, Тл;F - частота, Гц;Кcu - коэффициент заполнения окна сердечника медью;КПД - коэффициент полезного действия трансформатора;Имея в виду что для железа максимальная индукция составляет 1 Тл. Варианты значений для подсчета мощности трансформатора КПД = 0,9, f =50, B = 1 - магнитная индукция [T], j =2.5 - плотность тока в проводе обмоток [A/кв.мм] для непрерывной работы, KПД =0,45 - 0,33. Если вы располагаете достаточно распространенным железом - трансформатор ОСМ-0,63 У3 и им подобным, можно его перемотать?Расшифровка обозначений ОСМ: О - однофазный, С - сухой, М - многоцелевого назначения.По техническим характеристикам он не подходит в для включения однофазную сеть 220 вольт т.к. рассчитан на напряжение первичной обмотки 380 вольт.Что же в этом случае делать?Имеется два пути решения.1. Смотать все обмотки и намотать заново.2. Смотать только вторичные обмотки и оставить первичную обмотку, но так как она рассчитана на 380В, то с нее необходимо смотать только часть обмотки оставив на напряжение 220в.При сматывании первичной обмотки получается примерно 440 витков (380В) когда сердечник Ш-образной формы, а когда сердечник трансформатора ОСМ намотан на ШЛ данные другие - количество витков меньше.Данные первичных обмоток на 220в трансформаторов ОСМ Минского электротехнического завода 1980 год.
ОСМ 1,0 (мощность 1 кВт), вес 14,4кг. Сердечник 50х80мм. Iхх-300ма Подключение обмоток трансформаторов ТППРассмотрим на примере ТПП-312-127/220-50 броневой конструкции.В зависимости от напряжения в сети подавать напряжение на первичную обмотку можно на выводы 2-7, соединив между собой выводы 3-9, если повышенное - то на 1-7 (3-9 соединить) и т.д. На схеме подключение показано случае пониженного напряжение в сети.Часто возникает необходимость применять унифицированные трансформаторы типа ТАН, ТН, ТА, ТПП на нужное напряжение и для получения необходимой нагрузочной способности, а простым языком нам надо подобрать, к примеру, трансформатор со вторичной обмоткой 36 вольт и чтобы он отдавал 4 ампера под нагрузкой, первичная конечно 220 вольт.Как подобрать трансформатор?С начало определяем необходимую мощность трансформатора, нам необходим трансформатор мощностью 150 Вт.Входное напряжение однофазное 220 вольт, выходное напряжение 36 вольт.После подбора по техническим данным определяем, что в данном случае нам больше всего подходит трансформатор марки ТПП-312-127/220-50 с габаритной мощностью 160 Вт (ближайшее значение в большую сторону ), трансформаторы марки ТН и ТАН в данном случае не подходят.Вторичные обмотки ТПП-312 имеют по три раздельные обмотки напряжением 10,1в 20,2в и 5,05в, если соединить их последовательно 10,1+20,2+5,05=35,35 вольт, то получаем напряжение на выходе почти 36 вольт. Ток вторичных обмоток по паспорту составляет 2,29А, если соединить две одинаковые обмотки параллельно, то получим нагрузочную способность 4,58А (2,29+2,29). После выбора нам только остается правильно соединить выходные обмотки параллельно и последовательно.Последовательно соединяем обмотки для включения в сеть 220 вольт. Последовательно включаем вторичные обмотки, набирая нужное напряжение по 36В на обеих половинках трансформатора и соединяем их параллельно для получения удвоенного значения нагрузочной способности. Самое важное, правильно соединить обмотки при параллельном и последовательном включении, как первичной так и вторичной обмоток. Если неправильно включить обмотки трансформатора, то он будет гудеть и перегреваться, что потом приведет его к преждевременному выходу из строя. По такому же принципу можно подобрать готовый трансформатор на практически любое напряжение и ток, на мощность до 200 Вт, конечно, если напряжение и ток имеют более или менее стандартные величины.Разные вопросы и советы. 1. Проверяем готовый трансформатор, а у него ток первичной обмотки оказывается завышенным, что делать? Чтобы не перематывать и не тратить лишнее время домотайте поверх еще одну обмотку, включив ее последовательно с первичной. 2. При намотке первичной обмотки когда мы делаем большой запас, чтобы уменьшить ток холостого хода, то учитывайте, что соответственно уменьшается и КПД транса. 3. Для качественной намотки, если применен провод диаметром от 0,6 и выше , то его обязательно надо выпрямить, чтоб он не имел малейшего изгиба и плотно ложился при намотке, зажмите один конец провода в тиски и протяните его с усилием через сухую тряпку, далее наматывайте с нужным усилием, постепенно наматывая слой за слоем. Если приходится делать перерыв, то предусмотрите фиксацию катушки и провода, иначе придется делать все заново. Порой подготовительные работы занимают много времени, но это того стоит для получения качественного результата. 4. Для практического определения количества витков на вольт, для попавшегося железа в сарае, можно намотать на сердечник проводом обмотку. Для удобства лучше наматывать кратное 10, т.е. 10 витков, 20 витков или 30 витков, больше наматывать не имеет большого смысла. Далее от ЛАТРа постепенно подаем напряжение его увеличивая от 0 и пока не начнет гудеть испытываемый сердечник, вот это и является пределом. Далее делим полученное напряжение подаваемое от ЛАТРа на количество намотанных витков и получаем число витков на вольт, но это значение немного увеличиваем. На практике лучше домотать дополнительную обмотку с отводами для подбора напряжения и тока холостого хода. 5. При разборке - сборке броневых сердечников обязательно помечайте половинки, как они прилегают друг к другу и собирайте их в обратном порядке, иначе гудение и дребезжание вам обеспечено. Иногда гудения избежать не удается даже при правильной сборке, поэтому рекомендуется собрать сердечник и скрепить чем либо (или собрать на столе, а сверху через кусок доски приложить тяжелый груз), подать напряжение и попробовать найти удачное положение половинок и только потом окончательно закрепить. Помогает и такой совет, поместить готовый собранный трансформатор в лак и потом хорошо просушить при температуре до полного высыхания (иногда используют эпоксидную смолу, склеивая торцы и просушка до полной полимеризации под тяжестью). Соединение обмоток отдельных трансформаторовИногда необходимо получить напряжение нужной величины или ток большей величины, а в наличии имеются готовые отдельные унифицированные трансформаторы, но на меньшее напряжение чем нужно, встает вопрос: а можно ли отдельные трансформаторы включать вместе, чтобы получить нужный ток или величину напряжения?Для того чтобы получить от двух трансформаторов постоянное напряжение, к примеру 600 вольт постоянного тока, то необходимо иметь два трансформатора которые бы после выпрямителя выдавали бы 300 вольт и после соединив их последовательно два источника постоянного напряжения получим на выходе 600 вольт. www.110volt.ru принцип работы, инструкция по сборкеПосмотрим, как рассчитать трансформатор. Начнем простейшим примером, останется время — займемся сложными вещами. Рассмотрим общие вопросы, заставляющие спотыкаться новичков. Трансформатор — вещь простая, принцип действия известен не каждому. Сразу скажем, для расчетов проще пользоваться онлайн-калькуляторами, специальными компьютерными программами. Хотя, разумеется, старенький советский учебник по расчету трансформаторов найдете. Работа трансформатораТрансформатор преимущественно преобразует параметры сети в нужную форму. Понижает напряжение с 220 до 12 вольт. Тонких витков первичной обмотки много, вторичная обмотка уступает числом, жила потолще. Мощность трансформатора (учитывая КПД) передается полностью. Понижая напряжение, увеличиваем выходной ток. Замечали, если первичная обмотка трансформатора заведена на питание, вторичная лишена нагрузки, короткого замыкания не происходит. Провод медный, проводимость высокая… Происходит ввиду наличия реактивного индуктивного сопротивления трансформатора.  Принцип действия трансформатора на нерадивого рабочего Витой провод начинает, грубо говоря, при протекании переменного тока взаимодействовать сам с собой. Напряжение трансформатора сдвигается фазой относительно начального, сопротивление резко возрастает. Выше частота сети, эффекты заметнее. Точнее, выведена строгая зависимость: R = ω L, ω = 2 П f – круговая частота; L – индуктивность. П = 3,14 – число Пи; f – частота сети, выраженная герцами. Сопротивление индуктивности трансформатора мнимая величина, пренебрегая вкладом медной жилы в активную составляющую. Вектор лежит перпендикулярно оси действительных чисел. Из-за наличия чисто мнимого сопротивления происходит сдвиг фаз меж током и напряжением. Равен 90 градусов (определяет соотношение омического сопротивления проволоки, величины индуктивности). Получив питание розетке, трансформатор короткого замыкания не демонстрирует. Индуктивности 100 мГн дает сопротивление R = 2 х 3,14 х 50 х 100 / 1000 = 31,4 Ом. Приближенно соответствует току 7 А сети 220 вольт. Мощность получается 1,5 кВт. Величина индуктивности встречается выше. Чтобы холостой ход трансформатора (лишенный нагрузки вторичной обмотке) работал, входное сопротивление увеличивают. Провели расчет, отбрасывая вклад омической составляющей. Складывается с мнимой правилом прямоугольного треугольника. Гипотенуза станет искомой величиной. Величина получается комплексной, термин сопротивлением заменяются уместным словом импеданс.  Линии напряженности магнитопровода Обсудим происходящее, когда трансформатор получает нагрузку. Первичная обмотка генерирует магнитное поле. Направлено перпендикулярно площади витков. Энергию доносит вторичной обмотке магнитопровод. Годится любая сталь (ферромагнитный материал). Электротехническая наделена двумя особенностями:
В одном месте магнитопровода трансформатора намотана первичная обмотка, в другом – вторичная. Поле идет, следуя заданной траектории, наводит на выходных витках ЭДС (полезные вихревые токи). Контакт вторичной обмотки трансформатора формируют напряжение. Бонусом использования трансформатора выступает гальваническая развязка. Трансформатором убирается связь по постоянному току. Следуя числу витков первичной, вторичной обмоток, соотношению числа, возникает нужный коэффициент передачи. Выбираются сечения провода. Собрать трансформатор своими рукамиИщем инструмент расчета трансформатора Особенности расчета трансформатора Вопрос способен вызвать улыбку мастера старой школы, для современного интернета проблема актуальна. Большинство вебмастеров неспособны описать, как ведется расчет трансформатора тока. Найдем нелепые предложения. Решили исследовать сеть, отыскивая дельные варианты. Предположим, перед тем, как сделать простейший трансформатор, производим поиск материала. Бьемся об заклад, большинство читателей лишены шанса раздобыть электротехническую сталь. Нарезать, следуя результатам расчета калькулятора, способен лишь технолог специализированного предприятия. Придется расчет, начиная концом:
Отыскиваем числом витков, площадь сечения жил. Учтите, встык сердечник собирают редко. Образуются воздушные зазоры, вызывающие потери магнитного поля. Чаще пластины кладутся внахлест. КПД трансформатора напрямую определяет качество сердечника. Попытаемся инструмент расчета вычленить. Заходим сюда http://www.skrutka.ru/sk/tekst.php?id=19. Видим возможность посчитать параметры трансформатора, исключая сердечник. Оценить типичные цифры попробуем:
Онлайн-калькуляторам верим далеко не всегда. Взяв для основы расчета ресурс http://energo-novgorod.ru/calcs/calc-trans/, видим схожий результат. Наблюдает также отличие. Чему верить? Первый нюанс информационного сообщества: авторы ленятся объяснять предпосылки (исключая портал ВашТехник), процесс не гарантирует правдивый результат. Результат желания хозяев ресурсов преподнести аудитории дешевой блюдо. Второй ресурс, видимо, забывает учесть КПД, давая возможность выбрать параметры сердечника. Заданным целям подходит больше. Остается проверить доводы авторов. Придется поискать третью программу (калькулятор). Указанный выше ресурс ощутимо является урезанным вариантом http://astar3.ucoz.ru/index/0-6. Объясняется, для приведенных размера магнитопровода, напряжений подбираются идеальные параметры. Отсутствует возможность выбрать мощность. Лишаясь удобства, получаем возможность понять, пригодностью найденного сердечника задуманным целям. Был найден рабочий вариант программы Trans50Hz. Сеть кишит урезанными версиями. Ниже помещаем скрин приложения, адрес, позволяющий скачать для личного пользования: http://audio-cxem.ru/programmyi/raschet-transformatorov/programma-dlya-rascheta-silovyih-transformatorov-s-chastotoy-50-gts-trans50hz-3700.html. Важная информация, отсеете миллиард неработающих вариантов, бестолковых приложений. Не подозревали, что розыск пособий, показывающих, как рассчитать мощность трансформатора и параметры, настолько сложный. Неоднократно попадались тематические заметки, дотошно не проверялись.  ПО Trans50Hz Сборка трансформатораСнабдив читателей подробной информацией, полностью спокойны. Добавим, интерфейс приложения предлагает выбрать один из пяти доступных вариантов сердечника. Читатели получают выбор. Подберем лак. Предварительно очистим пластины от ржавчины. Подходят разные методики, придется перепробовать несколько. Обратите взоры средствам борьбы с накипью. Могут быть лимонная, уксусная кислоты, специальный descaler для чайников. Средства очистки монет вполне подходят, некоторые используют Комет (входит лимонная кислота). Иногда полезно воспользоваться шкуркой, болгаркой, шлифовальным диском. Главное, чтобы броневые пластины были очищены:
Главное – промойте хорошенько детали, окончив операции. Дальше потребуется поработать с лаком, нужна идеальная чистота. Любители рекомендуют ПФ-238. Лак берите без ацетона. Способен повредить изоляцию проводов. Лаковая, растворяется ацетоном. Сообразно выбирайте материалы, конструируя сердечник. Лак КО 916 идет ценой порядка 330 рублей кг. Ходят слухи, для сборки стальных пластин магнитопровода трансформатора подходит идеально. Способ ведения намотки определяет форма сердечника. Взять типичный прямоугольник с одной перемычкой по центру (пластины Ш), допустимо расположить первичную обмотку над вторичной. При этом желательно, чтобы высота после окончания операции была равномерной. Примерно оцените параметр, ориентируясь числом витков, сечением. Провод обычно берется с лаковой изоляцией. Программа Trans50Hz предлагает использовать марку ПЭТ-155 по-умолчанию. Полистайте listBox (выпадающий список), подыскивая нужные варианты. Выбирайте трансформатор по предпочтению. Ознакомьтесь с существующими типоразмерами проводов. Найдите ГОСТ, посетите сайт производителя, пробежите прайс. Позволит точнее подобрать нужные параметры. Обзор заканчиваем, настоятельно рекомендуем посмотреть, как производится установка трансформаторов тока. vashtehnik.ru Как рассчитать мощность трансформатора: формулаКаждый из нас знает, что такое трансформатор. Он служит для преобразования напряжения в большее или меньшее значение. Когда мы приобретаем трансформатор в специализированных магазинах, как правило, в инструкции к ним имеется полное техническое описание. Вам нет необходимости считать все его параметры и измерять их, так как они все уже подсчитаны и выведены заводом-изготовителем. В инструкции вы сможете найти такие параметры, как мощность трансформатора, входное напряжение, выходное напряжение, количество вторичных обмоток, если их количество превышает одну.  Основные части конструкции трансформатора. Что делать, если вы приобрели б/у оборудование?Но если к вам в руки попало уже использовавшееся оборудование и его функциональность вам неизвестна, необходимо самостоятельно рассчитать обмотку трансформатора и его мощность. Но как рассчитать обмотку трансформатора и его мощность хотя бы приблизительно? Стоит отметить, что такой параметр, как мощность трансформатора, очень важный показатель для данного устройства, так как от него будет зависеть, насколько функциональным будет устройство, собранное из него. Чаще всего его используют для создания блоков питания.  Расчет мощностей различных трансформаторов. В первую очередь следует обозначить, что мощность трансформатора зависит от потребляемого тока и напряжения, которые необходимы для его функционирования. Для того чтобы подсчитать мощность, вам необходимо перемножить эти два показателя: силу потребляемого тока и напряжение питания устройства. Данная формула знакома каждому еще со школьной скамьи, выглядит она следующим образом: P=Uн*Iн, где Uн — напряжение питания, измеряется в вольтах, Iн — сила потребляемого тока, измеряется в амперах, P — потребляемая мощность, измеряется в ваттах. Если у вас имеется трансформатор, который вы бы хотели измерить, то можете делать это прямо сейчас по следующей методике. Для начала необходимо осмотреть сам трансформатор и определиться с его типом и используемыми в нем сердечниками. Всматриваясь в трансформатор, необходимо понять, какой тип сердечника в нем используется. Самым распространенным считается Ш-образный тип сердечника. Данный сердечник используется в не самых лучших трансформаторах, с точки зрения коэффициента полезного действия, но их вы можете легко найти на прилавках магазинов по продаже электротехники или выкрутить у старой и неисправной техники. Доступность и достаточно низкая цена делают их достаточно популярными среди любителей собрать устройство своими руками. Также можете приобрести тороидальный трансформатор, который иногда называют кольцевым. Он значительно дороже первого и обладает лучшим коэффициентом полезного действия и другими качественными показателями, используется в достаточно мощных и высокотехнологичных устройствах. Вернуться к оглавлению Самостоятельный расчет обмотки мощности трансформатора Расчет намотки сварочного трансформатора. Воспользовавшись книгами по радиотехнике и электронике, мы можем самостоятельно рассчитать обмотку и мощность трансформатора со стандартным Ш-образным сердечником. Для того чтобы рассчитать мощность такого устройства, как трансформатор, необходимо правильно рассчитать сечение магнитопровода. Что касается стандартных трансформаторов с Ш-образным сердечником, размер сечения магнитопровода будет измеряться длиной поставленных пластин, выполненных из специальной электротехнической стали. Итак, для того чтобы определить сечение магнитопровода, необходимо перемножить два таких показателя, как толщина набора пластин и ширина центрального лепестка Ш-образной пластины. Взяв линейку, мы сможем измерить ширину набора излучаемого трансформатора. Очень важно, что лучше всего все измерения проводить в сантиметрах, как и вычисления. Это сможет исключить появления ошибок в формулах и избавит вас от ненужных вычислений в переводы с сантиметров на метры. Итак, образно возьмем ширину рядов, равную трем сантиметрам. Дальше необходимо измерить ширину его центрального лепестка. Данная задача может стать проблемной, так как многие трансформаторы могут по своим технологическим особенностям быть закрыты пластиковым каркасом. В таком случае вам будет нельзя, предварительно не видя реальной ширины, сделать какие-либо расчеты, которые хотя бы близко будут походить на реальные. Для того чтобы измерить данный параметр, вам понадобится поискать такие места, где это было бы возможно сделать. В ином случае можно аккуратно разобрать его корпус и измерить данный параметр, но стоит делать это с ювелирной точностью. Вернуться к оглавлению Формула расчета мощности Упрощенный расчет силового трансформатора. Найдя открытое место или разобрав прибор, вы сможете измерить толщину центрального лепестка. Абстрактно возьмем данный параметр, равный двум сантиметрам. Стоит напомнить, что, примерно рассчитывая мощность, следует как можно точнее проводить измерения. Далее вам необходимо перемножить размер набора магнитопровода, равного трем сантиметрам, и толщину лепестка пластины, равную двум сантиметрам. В итоге мы получаем сечение магнитопровода в шесть квадратных сантиметров. Чтобы делать дальнейший расчет, вам необходимо ознакомиться с такой формулой, как S=1,3*√Pтр, где:
Вспомнив формулы из курса математики, мы можем сделать вывод, что, для того чтобы подсчитать мощность, можно сделать следующее преобразование: 〖Ртр=(S/1.33)〗^2 Следующий шаг является подстановкой в данную формулу получившегося значения сечения магнитопровода в 6 квадратных сантиметрах, в итоге получим следующие значение: 〖Ртр=(S/1.33)〗^2=(6/1.33)^2=〖4.51〗^2=20.35 Вт После всех подсчетов получаем абстрактное значение в 20,35 ватт, которое будет тяжело найти в трансформаторах с Ш-образным сердечником. Реальные значения колеблются в области семи ватт. Данной мощности будет вполне достаточно, чтобы собрать блок питания для аппаратуры, работающей на звуковых частотах и имеющей мощность в пределах от 3 до 5 ватт. Вернуться к оглавлению Закрепление пройденного материала расчета мощностиЧтобы закрепить пройденный материал, следует попробовать данный метод на еще одном типе прибора.  Расчет сварочного трансформатора. Возьмите маломощный трансформатор и попытайтесь рассчитать обмотку трансформатора по уже изученной технологии. Как становится понятно из формулы, мощность трансформатора прямопропорциональна площади его обмотки, из чего можно сделать выводы, что маломощные трансформаторы обладают меньшими размерами. Возьмем одного из таких представителей и измерим размер центрального лепестка. Образно данная цифра будет равна 5 миллиметрам. Далее, если в данном оборудовании не имеется трудностей с тем, чтобы измерить ширину набора пластин, то вы можете сразу же делать расчеты. Если же вы встретили на своем пути какие-либо препятствия, как описывалось в первом случае, то тогда вам предстоит проделать аналогичные процедуры. После всех действий вы все-таки измерили данный параметр, образно подберем ширину, равную двум сантиметрам. В таком случае вам предстоит перемножить эти две цифры, и получится сечение с размером в один квадратный сантиметр. Используя формулы для расчета мощности, можно определить, что мощность такого трансформатора составляет 0,56 ватт. Конечно же, как и предполагалось, его мощность достаточно маленькая для каких-либо серьезных устройств. В нем могут находиться две вторичные обмотки с максимальным допустимым значением тока в них в пару десятков миллиампер. Такой трансформатор сможет подойти только для устройств, которые не требуют большого потребления тока. Если вы действительно хотите сделать правильный расчет, который покажет его реальную мощность, то вам предстоит сделать дополнительные вычисления. Так, например, еще не придумали и, скорее всего, в ближайшее время не смогут найти среду, которая бы передавала электричество без потерь. В любом проводе следует учитывать такой фактор, как потери. Например, если вы делаете подсчет в достаточно массивном трансформаторе, то и, соответственно, потери в нем будут намного больше, чем в трансформаторе с малой обмоткой. Пользуясь данными формулами, вы всегда сможете без труда быстро и правильно выполнить необходимые расчеты по мощности трансформатора. moiinstrumenty.ru Как расчитать сетевой трансформатор | Все своими рукамиОпубликовал admin | Дата 10 сентября, 2011Рассчитывать 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:48 721 www.kondratev-v.ru Уравнение токов трансформатора. Формула.Уравнение токов: , где Ix – ток холостого хода трансформатора. 18. Чем отличается приведенный трансформатор от реального?Приведенный трансформатор отличается следующим: 1) число витков вторичной обмотки его равно числу витков первичной обмотки реального трансформатора; 2) активные, реактивные и полная мощности, а также потери вторичных обмоток приведенного и реального трансформаторов соответственно равны. 3) коэффициентом трансформации k=El/E2=wl/w2=1 Так как число витков приведенной вторичной обмотки равно числу витков первичной, то индуктируемые потоком взаимоиндукции электродвижущие силы обеих обмоток равны, т. е. Необходимо, чтобы приведенная обмотка была эквивалентна действительной вторичной обмотке. Поэтому потери должны сохраниться: В приведенной обмотке должны сохраниться те же соотношения между активными и индуктивными падениями напряжений, которые существуют в действительной обмотке. Отсюда получим выражение для индуктивного сопротивления приведенной обмотки Угол сдвига фаз между ЭДС и магнитным потоком. Число. сдвиг фаз между E и Ф м = равен 90° Что определяет намагничивающий ток? величина намагничивающего тока и его форма в значительной степени определяются магнитными свойствами магнитопровода трансформатора, которые зависят от величины индукции в стали. При увеличении насыщения магнитопровода намагничивающий ток резко возрастает. Намагничивающий ток-является главной составляющей тока Х.Х. Этот ток является Реактивным Iр . Угол сдвига фаз между намагничивающим током и магнитным потоком. Число. Намагничивающий ток , т.е. реактивная составляющая Iр, совпадает по фазе с магнитным потоком в сердечнике сдвиг фаз между составляющими . активной Iа и Iр равен 90°. Форма намагничивающего тока трансформатора в режиме насыщения. График. Рис. 2.3. Построение кривой намагничивающего тока трансформатора Если магнитопровод трансформатора не насыщен, то намагничивающий ток −синусоидальный, если магнитопровод насыщен, то ток несинусоидальный. Но в любом случае намагничивающий ток совпадает по фазе с магнитным потоком . Внасыщенном трансформаторе ток определяется по кривой намагничивания представленной на рис.2.3 в первом квадранте. Чем определяется активная составляющая тока холостого хода? Активная составляющая тока холостого хода идет на покрытие потерь мощности (14.4) Активная составляющая тока холостого хода I0а = I0cosφ0 зависит от потерь холостого хода . Практически I0Ic. Активная составляющая Icа, как указывалось, определяется потерями . Таким образом, активная составляющая тока холостого хода , где , и ток холостого хода . Чем отличаются постоянные потери в трансформаторе от переменных? В работающем трансформаторевсегда имеются как магнитные, так и электрические потери. Магнитные потери в трансформаторе слагаются из потерь на вихревые токи и гистерезис: Величина этих потерь зависит от напряжения U1 и магнитной индукции В. Можно считать, что при U1 = const, рон= В2. Они не зависят от нагрузки, то есть являются постоянными. Электрические потери в обмотках, наоборот, переменные, то есть: где ркн — соответствует потерям при коротком замыкании трансформатора. Что делают, чтобы уменьшить потери на вихревые токи? Для уменьшения потерь на вихревые токи
Таким образом, потери на вихревые токи зависят от материала магнитопровода, толщины стальных пластин и изоляции между ними. Кроме того, потери на вихревые токи пропорциональны квадратам частоты и магнитной индукции. Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: zdamsam.ru | |||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
Сами занимаетесь установкой электрооборудования? Схема подключения трансформатора представлена на нашем сайте.
