Расчет трансформаторов: Расчёт трансформатора питания | Калькуляторы

Расчет нагрузки неоновых трансформаторов FART

Работа с таблицами нагрузок неоновых трансформаторов FART 1,2.

Предварительный расчет нагрузки для неонового трансформатора Fart (F.A.R.T. s.p.a.) должен осуществляться только по соответствующим справочным таблицам нагрузок, предоставляемым предприятием — производителем трансформаторов марки Fart. Этот момент весьма важен, так как имеют хождение нагрузочные таблицы неизвестного происхождения. Использование для расчетов нагрузочных таблиц для трансформаторов Tecnolux, Daehan, Siet или каких-либо других недопустимо. Нагрузочные таблицы для неоновых трансформаторов Fart 1,2 находятся в конце данной статьи.

Компания Адекс предлагает Вашему вниманию наиболее ходовые позиции трансформаторов для неоновых ламп марки Fart с коэффициентом 1,2. Асстортимент и технические характеристики смотрите здесь. Чтобы удостовериться в том, что у трансформатора соответствующий таблицам коэффициент, нужно использовать данные вторичной силы тока, находящиеся на этикетке трансформатора. Определить коэффициент ограничения тока трансформатора просто: значение тока короткого замыкания (вторая цифра) нужно разделить на значение рабочего тока вторичной обмотки (первая цифра), оба значения в миллиамперах (мА).

Для продолжения работы с таблицами нам понадобится информация о трубках, образующих полную нагрузку трансформатора:

  • Общая длина электрической нагрузки
  • Наружный диаметр трубок
  • Газ наполнитель трубок

Длина нагрузки в таблицах указана с учетом падения напряжения на паре электродов каждой детали, из которых составлена цепь нагрузки. Для того, чтобы выделить и подчеркнуть ее отличие от линейной, метрической длины, ее условно называют «электрической» и измеряют в неких условных единицах, именуемых «электрические метры».

Итак, первое, что нужно сделать, чтобы воспользоваться таблицей нагрузок, — необходимо пересчитать линейную длину предполагаемой нагрузки в электрическую. Электрическая длина всех трубок, включенных в цепь, представляет собой сумму электрических длин каждой отдельной трубки.

Чтобы избежать накопления ошибки в конечном значении электрической длины всей цепочки неоновых трубок, измерение линейной длины каждой трубки в отдельности должно быть выполнено как можно точнее.

Линейная длина трубки — это расстояние от керамического кольца одного электрода до керамического кольца другого электрода неоновой трубки.

Электрическая длина трубки — это сумма ее линейной длины (от керамического кольца одного электрода до керамического кольца другого электрода) и 0,5 метра (прибавляется для компенсации падения напряжения на электродах).

Например, если цепь состоит из трех трубок, то схема расчета будет выглядеть так:

Теперь, зная диаметр трубок, зная, каким газом они наполнены, и зная их «электрическую» длину, мы сможем воспользоваться справочными таблицами нагрузок и сделать предварительный выбор трансформатора с необходимым вторичным напряжением, которое обеспечит зажигание газа в трубках данного диаметра и данной длины.

Таблицы нагрузок для трансформаторов FART находятся здесь.

Следующий шаг — определение трансформатора с нужной силой тока во вторичной цепи.

Выбор трансформатора с какой-либо номинальной силой тока вторичной цепи зависит от того, каков номинал электродов, использованных при изготовлении неоновых трубок.

Номинальная сила тока во вторичной цепи трансформатора не должна превышать номинальную силу тока электродов, которые использованы в трубках.

Оптимальная сила тока для электродов составляет 75 — 80 % от максимальной. Рабочий ток трансформатора должен соответствовать оптимальной для электродов силе тока.

Например, если нагрузка состоит из трубок с электродами, которые рассчитаны на максимальную силу тока 60 мА, то будет целесообразно выбрать трансформатор с номинальной силой тока 50 мА, так как его рабочий диапазон силы тока составляет 45 — 52,5 мА.

В таблице приведены значения силы тока трансформаторов Fart, которые подходят для определенных типов электродов. Данные справедливы для электродов любых марок с соответствующим номиналом силы тока.

Тип электрода Макс. сила тока, мА Рекомендуемые трансформаторы Fart с коэффициентом 1,2
  —
10/30
30 сила тока вторичной цепи 25/30 мА (рабочий диапазон 22,5 — 26,3 мА)
  —
12/40 40

1. сила тока вторичной цепи 25/30 мА (рабочий диапазон 22,5 — 26,3 мА)

2. сила тока вторичной цепи 37,5/45 мА (рабочий диапазон 33,8 — 39,4 мА)

  —
15/60
60

1. сила тока вторичной цепи 37,5/45 мА (рабочий диапазон 33,8 — 39,4 мА)

2. сила тока вторичной цепи 50/60 мА (рабочий диапазон 45 — 52,5 мА)

  —
18/90 90 сила тока вторичной цепи 50/60 мА (рабочий диапазон 45 — 52,5 мА)

Проверка правильности предварительного расчета нагрузки для трансформатора.

После того, как трансформатор с нужными параметрами найден, необходимо подключить к нему трубки, для которых производился расчет, и измерить реальную силу тока во вторичной цепи. Это должно быть выполнено в обязательном порядке, так как трубки изготавливаются практически вручную, и разброс электрических параметров трубок может быть значительным. Это обстоятельство делает невозможным точное согласование нагрузки, с использованием лишь нагрузочных таблиц, и именно поэтому любые нагрузочные таблицы могут рассматриваться только как справочные.

Итак, согласно рекомендации производителя, ток во вторичной цепи неоновых трансформаторов Fart не должен быть выше номинального более чем на 5%, и не должен быть ниже более чем на 10%. Напряжение в сети, при этом, должно быть нормируемым, то есть, соответствовать значению 220 Вольт.

Номинальный рабочий ток (мА) Максимальный ток короткого замыкания (мА) Допустимый диапазон силы тока вторичной цепи трансформатора (мА)
25 30 22,5 — 26,3
37,5 45 33,8 — 39,4
50 60 45 — 52,5

Для измерений желательно использовать специально предназначенный для этого прибор — мультиметр с токоизмерительными клещами. С помощью данного прибора можно измерить напряжение в сети, силу тока большой мощности, а также силу тока малой мощности. Для измерения малых токов в приборе встроен частотный фильтр, который позволяет измерять малые токи с большой точностью. Погрешность измерений на малых величинах тока составляет не более 1% для 50 Гц и 2% для тока, частотой от 50 Гц до 1 кГц.

Прибор имеется в продаже. По вопросам приобретения обращайтесь к менеджерам нашей компании.

Прибор очень хорошо подходит для измерения силы тока во вторичных цепях электромагнитных трансформаторов для неона. Для измерения силы тока в цепях высокочастотных электронных преобразователей данный прибор не предназначен.

Установка и электромонтаж. Схема подключения неоновых трубок.

Разводка высоковольтного кабеля также должна быть сделана с учетом рекомендаций производителя трансформаторов. Все без исключения производители трансформаторов для неона, рекомендует следующую схему подключения.

Трансформатор должен быть установлен в непосредственной близости от трубок так, чтобы длина провода от трансформатора к нагрузке не превышала 0,8 — 1 метр. Общая длина нагрузки делится на две приблизительно равные части. Это оптимальная схема, которая обеспечивает наиболее надежную и безотказную работу неоновых трансформаторов.

На слишком длинных высоковольтных кабелях, идущих от трансформатора к трубкам, пробой изоляции высоковольтного кабеля наиболее вероятен, так как напряжение на этом участке цепи максимально. Чем короче высоковольтные кабели, тем меньше риск пробоя изоляции и, соответственно, выше надежность всей установки.

Для наилучшего охлаждения корпуса трансформатора производитель рекомендует устанавливать трансформаторы вертикально. Трансформаторы, установленные непосредственно на горизонтальную поверхность, охлаждаются хуже, так как площадь теплообмена меньше. При этом верхняя плоскость сильно нагревается, что со временем приводит к возникновению микротрещин. При попадании в микротрещины воды начинается процесс разрушение корпуса трансформатора, который влечет за собой разгерметизацию обмоток и разрушение обмоток. Поэтому, если трансформатор все же необходимо установить на горизонтальную плоскость, то лучше устанавливать его на подставке — это обеспечит лучшую вентиляцию корпуса.


Расчет силовых трансформаторов при произвольных законах изменения напряжения и тока

Расчету трансформаторов посвящено много работ, например [1–5]. В данной статье представлен подход к их расчету,
основанный на обеспечении:

  • заданного нагрева магнитопровода (МП) при намагничивании его переменным напряжением произвольной формы и нагрева обмоток рабочим током произвольной формы;

  • получения заданной индуктивности рассеивания, то есть получения заданного значения напряжения короткого замыкания или заданной длительности фронта импульса.

Первый подход хорошо зарекомендовал себя при расчете дросселей с магнитопроводом при произвольной форме тока [6]. Созданная теория подтверждалась результатами статистической обработки значений удельной энергии промышленных дросселей, которая выявила зависимость удельной энергии дросселя как степень 1/7 от значения самой энергии в широких пределах изменения энергий от долей до тысяч джоулей.

Далее не рассматривается расчет «строчных» трансформаторов, которые по виду выполняемых функций являются двухобмоточными дросселями.

В трансформаторе закон изменения индукции задается напряжением, в дросселе — током. Другими словами, сердечник трансформатора намагничивается напряжением, а дросселя — током. Можно выделить несколько типичных несинусоидальных режимов работы трансформатора.

  1. Минимальное и максимальное значения напряжения близки по абсолютному значению, но имеют противоположные знаки
    (рис. 1а). Имеет место режим переменного тока.

  2. Минимальное и максимальное значения напряжения намного отличаются друг от друга, например,
    одно равно 5–10% другого (рис. 1б). Время действия положительного и отрицательного напряжения сильно отличаются.
    Режим принято называть импульсным. Разность между максимальным и минимальным значением индукции называют перепадом ΔB
    (иногда размахом), а половину этого значения — амплитудой переменной составляющей Bm.

В обоих режимах постоянная составляющая индуктированного напряжения равна нулю. В противном случае индукция в магнитопроводе стала бы непрерывно нарастать.

Дроссель и трансформатор состоят из одинаковых частей: магнитопровода и обмоток. Задачей конструктивного расчета трансформатора и дросселя является определение основных геометрических размеров магнитопровода, числа витков обмоток, сечения проводов обмоток, а для дросселя — еще и определение размеров воздушного зазора.

Исходными данными для расчета трансформатора являются:

  1. Закон изменения напряжения u(t) и тока i(t) с заданными параметрами: средним
    значением напряжения Uср, эффективным значением тока I или амплитудой Im
    и коэффициентом амплитуды импульса ka = Im/I, а также скважностью импульсов
    ν = τи/T (рис. 1б).

  2. Ls — индуктивность рассеивания, или напряжение короткого замыкания uк,
    или τs = Ls/Rн — постоянная времени, где Rн — сопротивление нагрузки
    трансформатора.

Если трансформатор работает совместно с формирующей линией, то при вычислении постоянной времени сопротивление
нагрузки должно быть удвоено, так как сопротивление нагрузки и, как правило, равное ему волновое сопротивление
линии включены последовательно с индуктивностью рассеивания трансформатора.

Далее будут рассмотрены броневые и стержневые типы трансформаторов. Самые плохие условия охлаждения, ввиду закрытости
магни-топровода катушками, имеет стержневой тип с катушками на обоих стержнях. Стержневой тип трансформатора с двумя
катушками эквивалентен тороидальному трансформатору. Удельные потери для этих магнитопроводов, как правило, должны
составлять 3–5 Вт/кг, а для остальных — 7–10 Вт/кг.

Предварительно по принятому значению удельных потерь в магнитопроводе при известном законе изменения индукции
определяют допустимую амплитуду переменной составляющей индукции Вmc или перепад индукции
ΔBи.

Рассмотрим выбор и расчет режима работы магнитопроводов.

Самым простым является выбор рабочей индукции для работы на очень низких частотах — 10–20 Гц.
В этом случае могут быть применены шихтованные или витые магнитопро-воды из обычных трансформаторных
сталей с толщиной листа или ленты 0,3–0,5 мм. Для импульсных трансформаторов перепад индукций может
быть близким к значению 2Вs. Для обеспечения такого режима должно быть применено смещение рабочей
точки на кривой намагничивания путем подмагничивания МП постоянным током.

На частотах в десятки и сотни герц должен быть проведен традиционный выбор материалов и режимов работы.

На частотах несколько десятков килогерц потери в МП являются определяющими в выборе марки и толщины магнитного
материала. На этих частотах вихревые потери можно регулировать выбором толщины материала. Особо тонкими выпускаются
ленты из пермаллоев (толщиной 10–20 мк) и аморфные или нанокристаллические материалы (25 мк). Гистерезисные потери
не зависят от толщины материала, а на высоких частотах становятся определяющими. Необходимо выбирать материалы с
узкой петлей гистерезиса или с высокой начальной магнитной проницаемостью. Здесь МП из аморфных сплавов практически
не имеют преимуществ по сравнению с МП из высоколегированных сплавов (пермаллоев).

Радикальный способ снижения потерь — это уменьшение рабочего значения индукции вплоть до десятых долей тесла.
Повышенное значение индукции насыщения материала часто оказывается невостребованным. При малом значении индукции
размеры магнитопровода и трансформатора сильно возрастают.

Для повышения индукции и уменьшения размеров трансформатора может быть применен интенсивный обдув или масляное
охлаждение, повышающие теплосъем с поверхностей в 1,5-2 раза. Ферритовые сердечники при естественном охлаждении
позволяют работать с индукцией 0,3-0,4 Тл.

Выше 10-15 кГц — область работы ферри-товых сердечников или обычных сплавов с очень низкими значениями рабочей
индукции или принудительным охлаждением. К сожалению, изготовление ферритовых сердечников больших размеров связано
с технологическими трудностями. Выбор рабочей индукции производится расчетным путем или по графикам справочных
материалов [7, 8].

Объективным способом контроля качества расчета является экспериментальная проверка теплового режима магнитопровода
при выбранной рабочей индукции на опытном сердечнике или его модели. На сердечник наматывается контрольная обмотка
из тонкого провода с числом витков, обеспечивающим выбранное значение индукции при известной амплитуде импульса
контрольного генератора w=Uг × τи/(s × ΔВи).

Такой генератор имеет небольшую мощность, так как обеспечивает намагничивание сердечника только на холостом ходу.
Те участки сердечника, на которых будет располагаться обмотка, могут быть закрыты теплоизоляционным материалом.

Пример результатов проверки приведен на графиках (рис. 2). Выбором магнитного материала и величины рабочей индукции заканчивается первый этап расчета трансформатора.

В последующих выводах принято допущение, что тепловой режим магнитопровода не влияет на тепловой режим катушки. При тепловом расчете магнитопровода и катушек не должны учитываться поверхности их соприкосновения.

Второй этап — расчет обмоток. За основную переменную величину принимаем сечение магнитопровода (первая строка таблицы).
Сечение — единственный геометрический параметр, входящий в формулу закона электромагнитной индукции. Закон инвариантен
по отношению к форме сечения. Через сечение при выбранной конфигурации трансформатора могут быть определены все
остальные размеры трансформатора, например, короткая сторона сечения a=0,5×s1/2 (вторая строка таблицы), длинная
сторона в=2а, высота окна h=4,6а, длина средней силовой линии lc=(4,6+4,6+2+2+3,14)×а=k2×s1/2
(третья строка таблицы), длина витка lм=k4×s1/2 , сечение окна
sок=k6×s. При вычислении площади охлаждения катушек участки поверхности,
соприкасающиеся с маг-нитопроводом, исключены из общей площади охлаждения.

В таблице приведены данные об отношении открытой для охлаждения поверхности магнитопровода к его объему (k12),
определяющие допустимые удельные потери в сердечнике Вт·м/кг.

Выбор в качестве аргумента сечения s удобен тем, что после определения основных геометрических размеров трансформатора
стержень с прямоугольным сечением может быть заменен стержнем любой формы (например, круглым, ступенчатым) с
равновеликим сечением при сохранении основных электрических параметров трансформатора. В таблице представлен ряд
типовых конструкций трансформаторов броневого и стержневого типов. Два первых — броневые с квадратным и прямоугольным
сечением магнитопровода, два следующих — стержневые с квадратным и прямоугольным сечением магнитопровода с катушками
на каждом стержне, и два последних — тоже стержневые с катушкой на одном стержне.

Проблема рассматривается без учета нелинейности вебер-амперных характеристик и при предположении, что в обмотках
отсутствуют дополнительные каналы охлаждения.

Напряжение, индукция, сечение магнитопровода и число витков связаны законом электромагнитной индукции:

  • при переменном напряжении:

    отсюда может быть найдено число витков:

  • при синусоидальном напряжении:

  • при импульсном напряжении:

    где ΔBи=2Bmc — перепад индукций, Bmc — максимальное
    значение индукции в материале сердечника.

Видно, что при произвольном законе изменения напряжения роль импульса намагничивания играет среднее значение
напряжения за ту часть периода, в которой напряжение выше (или ниже) нуля; эффективное значение тока вычисляется
за целый период. Импульсный режим отличается от периодического, в первую очередь, наличием скважности, отличием
амплитуд и длительностей положительной и отрицательной частей кривой напряжения.

Умножая левую и правую части первых уравнений при переменном режиме на I, а при импульсном режиме на Iи,
с учетом того, что I=Im/ka√v и T=1/f, получим:

  • при переменном напряжении:

  • при синусоидальном напряжении:

  • при импульсном напряжении:

Покажем, что МДС (Iw)1 катушек каждого магнитопровода имеет некоторое предельное значение, ограниченное
нагревом катушек. Пусть в окне сердечника площадью sок размещается w витков обмотки, коэффициент заполнения
окна проводниковым материалом kм=0,35, тогда активное сопротивление обмотки:

где lм1 — средняя длина одного витка обмотки, ρ=1,85 × 10–8 Ом·м — удельное
сопротивление медного провода.

Для того чтобы сопротивление обмотки и выделяющаяся мощность не увеличивались с ростом рабочей частоты (кГц)
трансформатора, его обмотки должны быть намотаны проводом типа литцендрат. Жила провода литцендрат состоит из
многих изолированных проводников. Диаметр одного проводника (мм) не должен превышать значения [9]:

Мощность, выделяемая в катушке и рассеиваемая ее поверхностью:

где sохл — поверхность охлаждения обмотки, то есть поверхность обмотки за исключением частей,
обращенных к стержню; q=650 Вт/м2 — допустимая плотность теплового потока при превышении температуры
поверхности обмотки над окружающим воздухом на 55 °С.

Для уменьшения индуктивности рассеивания (см. далее) бывает целесообразно при заданной площади окна снизить
толщину намотки, то есть занять обмоткой лишь часть ширины окна. Эта же задача возникает при необходимости
разместить в окне высоковольтную изоляцию первичной или вторичной обмотки.

Введем параметр ß

Предельная МДС зависит от геометрических размеров катушки, коэффициента теплоотдачи с ее поверхности,
удельного сопротивления провода и коэффициента использования ширины окна.

Поверхность охлаждения, площадь окна, площадь сечения сердечника, средняя длина витка для выбранной
формы сердечника могут быть выражены через сечение зазора s, и поэтому

для распространенных геометрических форм магнитопроводов приведены в таблице (при расчетах предполагается
использование системы СИ).

В каждой катушке стержня трансформатора имеется минимум две обмотки, их магнитодвижущие силы равны:
(Iw)1=(Iw)2=(Iw)пред/2. С учетом этого уравнения (3) и (4) примут вид:

  • при переменном напряжении:
  • при синусоидальном напряжении:
  • при импульсном напряжении:

Это первая группа формул для определения сечения магнитопровода проектируемого трансформатора. Затем могут
быть определены остальные размеры, например, короткая сторона сечения магнитопровода a=√s при
квадратной или a=√(s/2) при прямоугольной форме сечения, высота окна h=4a и т. д.

Обратим внимание, что исходными данными для расчета трансформатора на переменном токе являются среднее напряжение
за полпериода и эффективный ток обмоток без учета фазы их взаимного расположения во времени. Другими словами,
размеры трансформатора зависят не от передаваемой активной мощности, а от полной или кажущейся мощности S.

Однако если производить расчет трансформатора исходя только из условий охлаждения, то может оказаться, что
индуктивность рассеивания Ls обмоток будет очень большой, что приведет к недопустимо большому падению напряжения
uк при синусоидальном режиме работы трансформатора, искажению формы кривой при другом законе изменения напряжения
или к недопустимо большой длительности фронта τsи в импульсном режиме.

Значение индуктивности рассеивания Ls пропорционально площади сечения катушек трансформатора в плоскости,
перпендикулярной оси катушек, и обратно пропорционально их длине. Если одна обмотка короче другой, то индуктивность
рассеивания резко возрастает, поэтому длины обмоток должны совпадать. При малом числе витков для выполнения этого
условия секции с малым числом витков должны быть повторены необходимое число раз, а затем соединены параллельно.
Эффективная площадь рассеивания ss представляет сумму третьей части от площади сечения обмоток и полной площади
сечения зазора между обмотками. Если обмотки занимают не всю ширину окна, то:

Значения коэффициента kLs приведены в таблице.

У стержневого трансформатора с двумя катушками длина катушек вдвое больше, чем у трансформаторов остальных видов,
а их толщина вдвое меньше. Индуктивность рассеивания получается примерно в 4 раза меньше, чем у других видов.
Она сопоставима с индуктивностью рассеивания трансформатора, выполненного на тороидальном сердечнике с обмоткой,
расположенной не по всей длине средней силовой линии МП (из-за необходимости выполнить выводы от нижней обмотки).
Однако, если на высоких частотах из-за плохого охлаждения сердечника придется вдвое снизить индукцию, то потребуется
вдвое увеличивать число витков, в четыре раза возрастет индуктивность рассеивания. Преимущества тороидальной конструкции
полностью теряются.

Подставим в формулу (12) значения витков (1) и (2) для обоих режимов и получим:

  • при переменном напряжении
  • при импульсном напряжении

Мы получили вторую пару формул для определения размеров трансформатора. Она определяет размеры трансформатора при
любой форме кривой напряжения. Предполагается, что известно значение индуктивности рассеивания и напряжение той
обмотки, относительно которой определяется эта индуктивность.

Если значение Ls неизвестно, то размеры могут быть определены через относительные величины: напряжение короткого
замыкания для синусоидального режима (понятие напряжение короткого замыкания существует только для синусоидального
режима, когда существует величина — круговая частота ω=2πf) или относительную длительность фронта импульса для
импульсного режима.

Умножим левую и правую части уравнения (13) для синусоидального режима на I, а для импульсного режима
(15) — на Iи и после несложных преобразований получим:

  • при синусоидальном напряжении
  • при импульсном напряжении

где uк=100ω>LsI/U — напряжение короткого замыкания в %, а
для импульсного режима τsи — относительная длительность фронта импульса.

Таким образом, мы получили третью пару формул для определения площади сечения магнитопровода.

Если известны Ls и uк или τsи,
то вторая и третья группы формул дают одинаковый результат. Из найденных по (9-11) сечения s1
и по (14, 16-18) сечения s2 должно быть выбрано большее по величине,
и с ним проведены расчеты остальных геометрических параметров, чисел витков и др. Однако, если сечение,
найденное из (14, 16-18), окажется много больше сечения, полученного из (9-11) с учетом только тепловой
нагрузки трансформатора (через kIw),, то должен быть произведен повторный расчет с β s20/21 ≡ s1) значение р может быть принято равным отношению полученных на первом шаге
сечений s1/s2.

Тепловыделение внутри обмоток трансформатора, поверхность охлаждения и принятая допустимая температура поверхности
катушек определяют максимально допустимую плотность тока в проводах обмоток:

Значения коэффициента kΔ также приведены в таблице.

С учетом найденных соотношений могут быть определены объемы меди обмотки и стали сердечника.

Зная плотность меди и стали, предполагая массу конструктивных элементов (10%), найдем массу этих частей и
общую массу трансформатора, кг:

Значения коэффициентов kg , kg и kg приведены в таблице.

В формулу для определения общей массы трансформатора mТ (21) может быть подставлено
значение сечения из (9). Получим выражение для вычисления массы трансформатора без учета влияния индуктивности
рассеивания:

Используя формулу (17), найдем выражение для массы через полную мощность и напряжение короткого замыкания:

Используя формулу (18), определим массу трансформатора при одновременном задании энергии импульса и постоянной времени цепи нагрузки:

Значения коэффициентов kgSu=kgWz приведены в таблице.

При анализе этих коэффициентов видно, что если проектировать трансформатор с одинаковым уровнем индукции
(если позволяют условия охлаждения МП), то самым легким является стержневой трансформатор с прямоугольным
сечением магнитопровода.

Порядок применения формул для инженерных расчетов покажем на примерах.

Пример 1

Требуется спроектировать трансформатор, работающий от генератора напряжения прямоугольной формы («меандр») с
амплитудой 375 В. Ток нагрузки в виде резонансного контура обуславливает синусоидальную форму тока с эффективным
значением I=Im/(ka√v) = 43 А, рабочая частота 15 кГц, индуктивность рассеивания
должна составлять 9,5 мкГн.

Высокая рабочая частота заставляет сразу обраться к применению ферритового магнитопровода. Коэффициент заполнения
материалом сердечника kc=1. В соответствии с приведенным на рис. 2 графиком выбираем уровень рабочей индукции
Bcm=0,22 Тл.

Выбираем магнитопровод стержневого типа с прямоугольным сечением. Рассчитываем сечение магнитопровода без учета
требований к напряжению короткого замыкания по (9), первоначально с Β=1.

Теперь с учетом требований к индуктивности рассеивания рассчитаем по (16):

Очевидно, трансформатор должен быть выполнен на магнитопроводе с большим сечением — 8,6 см2. По найденному сечению
могут быть определены остальные размеры трансформатора. Например, а=0,71√s=0,02 м,
высота окна h=4a=0,08м; ширина окна 1,6а=0,032м; площадь окна 0,0026 м2 и т. д.
Число витков рассчитываем по формуле (1):

Плотность тока вычисляем по формуле (19):

Сечение провода 43/2,9 = 14,8 мм2, или иначе:

Диаметр составляющих литцендрат проводников по (6) составит 1/√15 = 0,26 мм.

Число витков и сечение другой обмотки будут отличаться в коэффициент трансформации раз.

Масса трансформатора составит mТ= kgs((β+1)/2)s3/2,
mТ=1,40×105×1×(8,6×104)3/2 = 3,5 кг.

Пример 2

Требуется рассчитать трансформатор, работающий совместно с формирующей линией, импульсным напряжением 40 кВ,
током 300 А (импульсная мощность 12 МВт), длительностью импульса 360 мкс, длительностью фронта tф = 10% и частотой
повторения импульсов 1 Гц.

Скважность импульсов 1/0,00036 = 2780. Трансформатор, работающий на активную нагрузку без формирующей линии,
будет иметь постоянную времени фронта вдвое больше — 20%. Длительность фронта — 360×0,2 = 72 мкс = 3τs.
Постоянная времени фронта трансформатора тs составит 72/3=24 мкс. При этом сопротивление нагрузки
Rн=40 000/300=133 Ом, и индуктивность рассеивания LssRн=24×133 = 3200 мкГ.

Расчет начинаем с выбора режима работы магнитного материала сердечника. При частоте повторения 1 Гц можно использовать
любой магнитомягкий материал — листовую трансформаторную сталь. Максимальное значение индукции может
быть ΔВи=2Bs=2,4 Тл.

Выбираем стержневой магнитопровод с квадратным (круглым, ступенчатым) сечением стержня с двумя катушками.

Рассчитываем сечение магнитопровода по энергии импульса без учета требований к длительности фронта (11)
первоначально β=1.

Теперь по энергии импульса с учетом требований к длительности фронта (18) находим s:

Масса трансформатора с сечением 255·10–4 м2 составит в соответствии с (21):

Редкие импульсы не могут сильно нагреть обмотки, поэтому первое сечение и магнитопровод получаются небольшими.
Второе большое сечение является следствием требований, связанных с длительностью фронта, то есть с индуктивностью
рассеивания. Два полученных сечения отличаются примерно в пять раз. Можно в 2-3 раза уменьшить толщину обмотки.
Проведем расчет по тем же формулам (11) и (18) при β=0,4:

Дальнейшие вычисления необходимо производить с этим значением сечения, например, масса трансформатора будет не 1006 кг, а:

Значение В может быть еще уменьшено.

Пример 3

Оценим размеры трансформатора с прямоугольной формой кривых рабочего напряжения и тока (меандр) 50 В, ток 1 А (эфф.) для работы на частоте 50 кГц.

Предполагаем применение ферритового броневого магнитопровода (Ш-образного) с индукцией 200 мТл.

По формуле (9) находим необходимое сечение магнитопровода: 0,31 см2 = 31 мм2.

По формуле (22) его массу: 0,012 кг =12 г и т. д.

Далее могут быть проанализированы другие варианты конструкций, иные соотношения размеров с целью проведения уточнений при той или иной оптимизации (по массе, объему, стоимости, введению каналов охлаждения и т. п.).

Расчет по разработанным формулам типовых, выпускаемых промышленностью рядов трансформаторов серии ТН, ОСМ дает совпадение расчетных параметров с фактическими.

Одинаково успешный расчет и малых, и больших трансформаторов при различных законах изменения напряжения и тока указывает на фундаментальность приведенной теории расчета.

Литература


1. Тихомиров П. М. Расчет трансформаторов. М.: Госэнергоиздат, 1953.

2. Ицхоки Я. С. Импульсная техника. М.: Советское радио, 1949.

3. Булгаков Н. И. Расчет трансформаторов. М.: Госэнергоиздат, 1950.

4. Ицхоки Я. С. Импульсные устройства. М.: Советское радио, 1959.

5. Черкашин Ю. С. Определение условий эквивалентности электрических режимов мощных силовых и импульсных трансформаторов // Электричество. 1966. № 5.

6. Черкашин Ю. С. Расчет дросселей с маг-нитопроводом при произвольной форме тока // Силовая электроника. 2008. № 3.

7. Черкашин Ю. С. Процесс и энергия намагничивания листового магнитопровода при прямоугольном напряжении // Электричество. 1978. № 6.

8. Бабин С. В., Карасев В. В., Филиппов Ф. Е. Характеристики магнитопроводов трансформаторов тока при одновременном воздействии постоянного и переменного магнитного поля // Электротехническая промышленность. 1981. Вып. 6.

9. Черкашин Ю. С. Проектирование катушек индуктивности для мощных радиотехнических устройств // Радиотехника. 1986. № 6.

Расчет трансформаторов на заказ — Расчет трансформаторов на заказ

Главная / Трансформаторы / Расчет трансформаторов на заказНеобходимость расчета трансформаторов по индивидуальным параметрам, как правило, возникает при разработке новой или модернизации существующей аппаратуры с отличающимися электротехническими и конструктивными требованиями к комплектующим, а так же при замене зарубежных или устаревших, отсутствующих в производстве изделий.

Условия согласованного включения в аппаратуре, значения величины передаваемой мощности, диапазон рабочих частот, электрическая прочность изоляции отдельных элементов, нагревостойкость по условиям эксплуатации при одновременной минимизации потерь, массы и габаритов требует в каждом отдельном случае, «под задачу», оптимизации конструктивных и технологических решений. Сюда относятся:

  • конструкция, материал и типоразмер магнитопровода с соответствующими рабочей частоте магнитной проницаемостью, магнитной индукции насыщения, удельными потерями, точкой Кюри;
  • конструктивное исполнение катушек с учетом частоты и величины токов, требуемых значений индуктивности, добротности;
  • вид и материал электрической изоляции;
  • конструкция выводов.

Возможность уменьшения размеров магнитопровода с увеличением рабочей частоты ограничено допустимыми минимальными размерами «окна» для размещения обмоток и требованиями к электрической прочности изоляции, т.е. к надежности изделия.

Частотнозависимый поверхностный эффект приводит к применению литцендрата, что снижает коэффициент заполнения «окна» магнитопровода, а при больших токах увеличивает количество отдельных проводов и,  соответственно, вероятность возникновения уравнительных токов и нагрева.

Значительный разброс параметров материала магнитопровода (для ферритов производитель указывает +30% и -20% по начальной магнитной проницаемости) с одной стороны и требуемая высокая точность по значениям индуктивности с другой стороны при наличии плотной укладки проводов в «окне» магнитопровода требует зачастую подгонку величины зазора магнитопровода при заданном числе витков. Поскольку эта величина зазора не совпадает с рядом значений, установленных производителем, требуется последующая подрезка керна сердечника.

Образцы разработанных трансформаторов

   

 

На кольцевых магнитопроводах плотная укладка проводов и изоляции с высоким коэффициентом заполнения «окна» ограничена в силу различий в  укладке по внешнему и внутреннему диаметрам, ограничений размером челнока оборудования, типом и диаметром провода обмотки. В силу этих ограничений намотка на таких сердечниках при определенных условиях может быть произведена только вручную.

Фиксированное значение напряжения на нагрузке трансформатора соответствует определенной рабочей точке нагрузочной характеристики, а в остальных случаях может существенно отличаться из – за изменения падения напряжения на внутреннем сопротивлении трансформатора малой мощности.

Для высоких значений тока первичной цепи кольцевых трансформаторов тока при их относительно малых габаритах величина напряженности магнитного поля в магнитопроводе как правило соответствует участку насыщения магнитной индукции в электрической стали. Линеаризация выходной характеристики и требуемая чувствительность трансформатора тока достигаются зазором в магнитопроводе определенной величины и соответствующим напряжением э.д.с. индукции в цепи нагрузки.

Комплексный характер воздействия и сложная взаимосвязь многих факторов не позволяют рассчитать все значимые  параметры намоточных изделий. Так, например, собственная емкость обмоток и индуктивность рассеивания определяются путем измерений.

Поскольку окончательный вывод о соответствии иногда может быть сделан после проверки изделия в составе аппаратуры, предприятие идет   навстречу заказчикам в части изготовления опытных образцов.

Форма заявки на расчет трансформатора:

Заказать расчет трансформатора по индивидуальным параметрам и его изготовление Вы можете по телефону: +7 812 600-15-26

Расчет трансформатора — audiohobby.ru

Программный (он-лайн) расчет тороидального трансформатора, позволит налету экспериментировать с параметрами и сократить время на разработку. Также можно рассчитать и по формулам, они приведены ниже.


Описание вводимых и расчётных полей программы:

  1. — поле светло-голубого цвета – исходные данные для расчёта,
  2. — поле жёлтого цвета заполнять не требуется – так как данные автоматически выбираются из справочных таблиц, в случае клика , поле меняет цвет на светло-голубой и позволяет ввести собственные значение,
  3. — поле зелёного цвета – рассчитанное значение.

Sст ф — площадь поперечного сечения магнитопровода. Рассчитывается по формуле:
Sст = h * (D – d)/2.

Sок ф – фактическая площадь окна в имеющемся магнитопроводе. Рассчитывается по формуле:
Sок = π * d2 / 4.

Зная эти значения, можно рассчитать ориентировочную мощность трансформатора:
Pc max = Bmax *J * Кок * Кст * Sст * Sок / 0.901

J — Плотность тока, см. табл:
Конструкция магнитопровода Плотность тока J, [а/мм кв.] при Рвых, [Вт]
2-15 15-50 50-150 150-300 300-1000
Кольцевая 5-4,5 4,5-3,5 3,5 3,0

Вмах — магнитная индукция, см. табл:
Конструкция магнитопровода Магнитная индукция Вмах, [Тл] при Рвых, [Вт]
5-15 15-50 50-150 150-300 300-1000
Тор 1,7 1,7 1,7 1,65 1,6

Кок — коэффициент заполнения окна, см. табл:
Конструкция магнитопровода Коэффициент заполнения окна Кок при Рвых, [Вт]
5-15 15-50 50-150 150-300 300-1000
Тор 0,18-0,20 0,20-0,26 0,26-0,27 0,27-0,28

Кст — коэффициент заполнения магнитопровода сталью, см. табл.
Конструкция магнитопровода Коэффициент заполнения Кст при толщине стали, мм
0,08 0,1 0,15 0,2 0,35
Тор 0,85 0,88

Расчет трансформатора — правила, формулы и пример

Каждый электроприбор характерен номинальной электрической мощностью. Она обеспечивается источником питания. Он может располагаться либо внутри электроприбора, либо снаружи как внешнее устройство. Наглядный пример — ноутбук, телефон и многие другие приборы. В них содержится батарея, от которой питается устройство в автономном режиме. Но ее ресурс ограничен, и когда он исчерпывается, прибор подключается через адаптер к электросети 220 В.

Некоторые батареи обеспечивают напряжение всего лишь в 3–5 вольт. Поэтому адаптер служит для того, чтобы напряжение уменьшилось и стало равным батарейным параметрам. Основную функцию в изменении величины напряжения выполняют трансформаторы. Эта статья будет полезна тем читателям, у которых появится желание своими руками изготовить источник питания с трансформатором для тех или иных целей.

Немного теории

Напомним вкратце о том, как трансформатор устроен и что в нем происходит. Довольно давно, если судить по меркам человеческой жизни, было открыто явление электромагнитной индукции. Оно основано на принципиальном отличии электрических свойств прямого проводника от витка, если по ним пропускать один и тот же переменный ток. Так появился параметр индуктивности. С каждым новым витком индуктивность увеличивается. Дополнительное ее увеличение достигается заполнением внутреннего пространства витков материалом с магнитными свойствами (сердечником).

Однако влияние сердечника на силу тока ограничено. Как только он полностью намагничивается, эффект от его использования исчезает.

  • Граничное состояние сердечника, соответствующее полному его намагничиванию, называется насыщением.

Витки, расположенные поверх сердечника, называются обмоткой. Если на нем расположены две одинаковые обмотки, но переменное напряжение подается только на одну из них (первичную), на выводах другой обмотки (вторичной) будет напряжение по частоте и величине такое же, как и на первой обмотке. В этом проявляется трансформация электроэнергии, а само устройство называется трансформатором. Если между обмотками существует электрический контакт, устройство называется автотрансформатором.   

  • Основа свойств трансформатора — это его сердечник (магнитопровод). Поэтому расчет трансформатора всегда выполняется в связи с материалом и формой магнитопровода.

Выбор материала определяют вихревые токи и потери, связанные с ними. Они увеличиваются с частотой напряжения на выводах первичной обмотки. На низких частотах (50–100 Гц) применяются пластины из трансформаторной стали. На более высоких частотах (единицы килогерц) — пластины из специального сплава, например, пермаллоя. Десятки и сотни килогерц — это область применения ферритовых сердечников. Виды (форма и размеры, особенно сечение по витку) магнитопровода определяют величину мощности, которую можно получить во вторичной обмотке.

ВИды магнитопроводов у трансформаторов Броневые, тороидальный и стержневой трансформаторы

Выбор магнитопровода

Геометрические пропорции промышленно выпускаемых сердечников стандартны. Поэтому их выбирают по размерам сечения внутри витка. Еще один параметр, который влияет на выбор магнитопровода — это индуктивность рассеяния. Она меньше у броневых и тороидальных конструкций. Что-либо вычислять не стоит — в многочисленных справочниках приводятся таблицы, а в интернете на тематических сайтах их аналоги.

Например, необходимо присоединить к сети нагрузку мощностью 100 Вт 12 В. По базовой таблице, показанной далее, выбирается типоразмер магнитопровода. Но учитываем то, что мощность ВТ меньше, чем ВА плюс неполная нагрузка для надежности. Поэтому используем коэффициент 1,43. Искомая мощность и типоразмер получатся как произведение, т.е. 143 ВА. По таблице выбираем ближайшее большее значение габаритной мощности и магнитопровод:

Расчетные данные ряда трансформаторов броневого типа

Пример расчета

Выбираем 150 ВА и ШЛ25х32. В таблице также приведено рекомендованное число витков на 1 вольт — W0: 3,9. Следовательно, число витков W1 первичной обмотки будет равно произведению напряжения сети на W0:

W1=220*3,9=858.

Раз число витков на 1 вольт известно, легко рассчитать и вторичную обмотку. В рассматриваемом случае три витка мало, а четыре много. Чтобы не ошибиться, наматываем три витка и оставляем запас провода для добавления после испытания трансформатора под нагрузкой. Для провода сетевой обмотки диаметр рассчитываем, используя силу тока. Ее определяем на основе мощности в первичной обмотке и сетевого напряжения. В сетевой обмотке расчетная сила тока составит:

150/220=0,7 А

Во вторичной обмотке сила тока составит:

100/12=8,3 А

Затем по таблице выбираем диаметр провода при плотности тока 2,5 А/мм кв:

Таблица

Для первичной обмотки диаметр провода получается 0,59 мм, для вторичной — 2,0 мм. После этого надо выяснить, помещаются ли обмотки в окна магнитопровода. Это несложно определить на основе числа витков и диаметров проводов с учетом толщины каркасов катушек и слоев дополнительной изоляции. Рекомендуется сделать эскиз для наглядного расчета.

Если вторичных обмоток несколько, должны быть известны мощности для каждой из них. Они суммируются для получения параметров первичной обмотки. Затем расчет выполняется аналогично рассмотренному выше примеру. Но определение токов делается по мощности каждой вторичной обмотки.

Расчетные данные в виде таблиц приведены в справочниках для всех типов сердечников, но при определенных частотах напряжений первичной обмотки:

Расчетные данные ряда трансформаторов стержневого типа

Для рассматриваемой нагрузки 100 Вт выбираем ПЛ20х40-50

Если требуемые параметры не совпадают с табличными значениями, придется использовать формулы:

Формула Формула

 

S0 – площадь окна в магнитопроводе,

Sc – сечение материала магнитопровода по витку,

Рг – габаритная мощность,

kф – коэффициент формы напряжения на первичной обмотке,

f – частота напряжения на первичной обмотке,

j – плотность тока в проводе обмотки,

Bm – индукция насыщения магнитопровода,

k0 – коэффициент заполнения окна магнитопровода,

kс – коэффициент заполнения стали.

Упрощенные формулы справедливы только для тех случаев, которые эти упрощения определяют. Поэтому они не могут охватить все возможные ситуации и не будут обеспечивать приемлемую точность в большинстве из них.

Похожие статьи:

Расчет первичной обмотки трансформатора по железу

Простейший расчет силового трансформатора позволяет найти сечение сердечника, число витков в обмотках и диаметр провода. Переменное напряжение в сети бывает В, реже В и совсем редко В. Для питания анодных и экранных цепей электронных ламп чаще всего используют постоянное напряжение — В, для питания накальных цепей ламп переменное напряжение 6,3 В. Все напряжения, необходимые для какого-либо устройства, получают от одного трансформатора, который называют силовым.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 25.4 Основы расчета сетевых трансформаторов.

Расчет трансформатора, онлайн калькулятор


Иногда приходится самостоятельно изготовлять силовой трансформатор для выпрямителя. В этом случае простейший расчет силовых трансформаторов мощностью до — Вт проводится следующим образом. Зная напряжение и наибольший ток, который должна давать вторичная обмотка U2 и I2 , находим мощность вторичной цепи: При наличии нескольких вторичных обмоток мощность подсчитывают путем сложения мощностей отдельных обмоток.

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в сердечнике. Поэтому от значения мощности Р1 зависит площадь поперечного сечения сердечника S, которая возрастает при увеличении мощности. Для сердечника из нормальной трансформаторной стали можно рассчитать S по формуле:. При использовании трансформаторной стали. Теперь можно рассчитать число витков обмоток. В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на сопротивлении вторичных обмоток.

Ток первичной обмотки. При такой плотности тока диаметр провода без изоляции любой обмотки в миллиметрах определяется по табл. Когда нет провода нужного диаметра, то можно взять несколько соединенных параллельно более тонких проводов.

Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу. Площадь поперечного сечения провода определяется по табл. Тогда в формуле для диаметра провода постоянный коэффициент вместо 0,8 должен быть соответственно 0,7 или 0, В заключение следует проверить размещение обмоток в окне сердечника. Общая площадь сечения витков каждой обмотки находится умножением числа витков w на площадь сечения провода, равную 0,8d2из, где dиз — диаметр провода в изоляции.

Его можно определить по табл. Площади сечения всех обмоток складываются. Чтобы учесть ориентировочно неплотность намотки, влияние каркаса изоляционных прокладок между обмотками и их слоями, нужно найденную площадь увеличить в 2—3 раза. Площадь окна сердечника не должна быть меньше значения, полученного из расчета. Таблица 1. В качестве примера рассчитаем силовой трансформатор для выпрямителя, питающего некоторое устройство с электронными лампами. Сетевое напряжение В. Определяем общую мощность вторичных обмоток:.

Мощность первичной цепи. Находим площадь сечения сердечника из трансформаторной стали:. Число витков на один вольт. Число витков и диаметр проводов обмоток равны:. Проверим размещение обмоток в окне сердечника. Находим площади сечения обмоток:. Общая площадь сечения обмоток составляет примерно мм2.

Как видно, она в три с лишним раза меньше площади окна и, следовательно, обмотки разместятся. Расчет автотрансформатора имеет некоторые особенности. Его сердечник надо рассчитывать не на полную вторичную мощность Р2, а только на ту ее часть, которая передается магнитным потоком и может быть названа трансформируемой мощностью Рт. Эта мощность определяется по формулам:. Если автотрансформатор имеет отводы и будет работать при различных значениях n, то в расчете надо брать значение п, наиболее отличающееся от единицы, так как в этом случае значение Рт будет наибольшее и надо, чтобы сердечник мог передать такую мощность.

Множитель 1,15 здесь учитывает КПД автотрансформатора, который обычно несколько выше, чем у трансформатора. При этом надо иметь в виду, что в части обмотки, являющейся общей для первичной и вторичной цепей, ток равен I1 — I2, если автотрансформатор повышающий, и I2 — I1 если он понижающий.

Искать в Школе для электрика:.


Расчёт трансформатора на калькуляторе в домашних условиях

Данный расчет трансформатора для сварки подойдет и для того что бы провести расчет трансформатора для точечной сварки. Как уже не раз было описано, трансформатор состоит из сердечника и двух обмоток. Именно эти элементы конструкции отвечают за основные рабочие характеристики трансформатора для сварки. Зная заранее, какими должны быть номинальная сила тока, напряжение на первичной и вторичной обмотках, а также другие параметры маркировки сварочных трансформаторов , выполняется расчет для обмоток, сердечника и сечения провода. При выполнении расчетов трансформатора для сварки за основу берутся следующие данные:. По сути, это напряжение сети, от которой будет работать трансформатор. Может быть В или В; номинальное напряжение вторичной обмотки U2.

Простейший расчёт силового трансформатора. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется.

Силовой трансформатор, расчёт силового трансформатора

Данный онлайн расчет трансформатора выполнен по типовым расчетам электрооборудования. В типовых расчётах все начинается с определения необходимой мощности вторичной обмотки, а уж потом с поправкой на КПД — коэффициент полезного действия, находим мощность всего трансформатора, и на основании этого рассчитываем необходимое сечение и тип сердечника и так далее. Изначально так и было в моём расчете. Пока не появились предложения от посетителей сайта внести изменения в расчет. По имеющимся размерам трансформаторного железа рассчитываем полную мощность трансформатора, а уж потом видим, какой ток и напряжение можно снять с этого железа. Далее все как по типовому расчёту, выбираем тип: броневой или стержневой, указываем напряжение первичной обмотки, вторичной, частоту переменного тока и так далее. В результате получаем необходимые расчетные данные трансформатора, например сечение обмоточных проводов, которые сравниваются со стандартными обмоточными проводами и представляются для дальнейшего расчёта.

Как рассчитать количество витков и диаметр провода обмоткок трнасформатора? FAQ Часть 3

Возникла необходимость в мощном блоке питания. В моём случае имеются два магнитопровода броневой-ленточный и тороидальный. Броневой тип: ШЛ32х50 72х Расчет трансформатора с магнитопроводом типа ШЛ32х50 72х18 показал, что выдать напряжение 36 вольт с силой тока 4 ампера сам сердечник в состоянии, но намотать вторичную обмотку возможно не получится, из-за недостаточной площади окна.

Как рассчитать силовой трансформатор и намотать самому.

Простейший расчет силового трансформатора

Блог new. Технические обзоры. Опубликовано: , Эту страницу нашли, когда искали : как понять насколько мощный трансформатор , как проверить мощность трансформатора в амперах , на какую мощность рассчитан трансформатор ва , как найти мощность рассчитываемого трансформатора , стандарт как определить мощность силовой трансформатор , как расчитать сколько по мощности вторичка трансформатора , как определить мощность трансформатора по замерам , какая мощность трансформатора на 10 ампер , трансформатор работает с нагрузкой сравните входную и выходную мощность , как рассчитать трансформатор по току покоя усилителя , как определить характеристики трансформатора зная сечение обмоток , узнать сколько ампер дает трансформатор , сколько выдает трансформатор тока , как рассчитать выходную силу тока трансформатора , как узнат тр жилиза на какои мошност. Версия для печати.

Расчёт и изготовление силового трансформатора

Такая методика расчета трансформаторов конечно очень приблизительная но для радиолюбительской практики вполне подходит. Кроме этого все нижеперечисленные расчеты актуальны только лишь для трансформаторов с Ш-образным сердечником и для работы с током промышленной частоты 50 Гц. Задача: нужен трансформатор с выходным напряжением 12V и током на вторичной обмотке не менее 1A. Где S- площадь сердечника, P1- мощность первичной обмотки. Это необходимая минимальная площадь сердечника.

Если мы подключим первичную обмотку I трансформатора к источнику переменного тока (рис. 3), по ней будет протекать переменный ток, который .

Калькулятор расчёта трансформатора

Сложные многофункциональные устройства, способные преобразовывать электроэнергию из одной величины в другую, на языке электротехники, называют трансформаторами. Для создания такого оборудования, в зависимости от конкретных величин преобразования, применяется специальный расчет. Как правильно проводить расчет трансформаторов, знать в нем основные параметры и формулы, правильно их использовать, уметь пользоваться упрощенной системой проектирования трансформаторов распространенных энерговеличин и становится целью содержания этой статьи.

РАСЧЕТ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Простейший расчет силового трансформатора (САМОДЕЛ)

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

В радиолюбительской практике иногда возникает необходимость в изготовлении трансформатора с нестандартными значениями напряжения и тока.

Расчет трансформатора для сварки

Одним из часто применяемых устройств в областях энергетики, электроники и радиотехники является трансформатор. Часто от его параметров зависит надёжность работы приборы в целом. Случается так, что при выходе трансформатора из строя или при самостоятельном изготовлении радиоприборов не получается найти устройство с нужными параметрами серийного производства. Поэтому приходится выполнять расчёт трансформатора и его изготовление самостоятельно. Трансформатор — это электротехническое устройство, предназначенное для передачи энергии без изменения её формы и частоты.

Код для вставки без рекламы с прямой ссылкой на сайт. Код для вставки с рекламой без прямой ссылки на сайт. Скопируйте и вставьте этот код на свою страничку в то место, где хотите, чтобы отобразился калькулятор.


Тихомиров П.М. 6 Расчет трансформаторов: Учеб. пособие для вузов. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатом-издат, 1986. — 528 с: ил. :: Библиотека технической литературы

Изложены основы теории расчета силовых трансформаторов с плоскими и пространственными магнитными системами из холоднокатаной текстурованной электротехнической стали и обмотками из медного и алюминиевого провода с масляным и воздушным охлаждением. Даны практические примеры расчета. Приведены необходимые для расчета сведения по конструкции магнитных систем, обмоток, систем охлаждения современных силовых трансформаторов и справочные материалы. Четвертое издание вышло в 1976 г. Настоящее издание переработано в соответствии с новыми достижениями в области трансформаторостроения.
Для студентов вузов специальности «Электрические машины» и других электротехнических и энергетических специальностей.
 
Предисловие
За прошедшее десятилетие изменились требования Государственных стандартов, к основным материалам, применяемым в трансформаторостроении, — электротехническим сталям, медным и алюминиевым обмоточным проводам, изоляционным и другим материалам. Вследствие этого в новом издании переработаны практически все таблицы, содержащие справочные сведения об этих материалах, а также ряд других, косвенно с ними связанных.
Основное назначение книги — служить учебным пособием студентам высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Электрические машины», при курсовом и дипломном проектировании, а также при изучении курса «Проектирование электрических машин». Автор надеется, что книга может быть полезной и инженерам и техникам, работающим, в области проектирования, производства, эксплуатации и ремонта трансформаторов.
Автор считает задачей книги дать читателю, и прежде всего специализирующемуся в области трансформаторостроения, необходимые представления об основах проектирования силовых трансформаторов. Читатель должен на собственном опыте, на основе ручного расчета, понять взаимосвязи размеров трансформатора, свойств активных материалов и его технических и экономических параметров с учетом места трансформатора в сети и технологии его производства. После усвоения этих основ будет возможен переход к комплексному решению задач проектирования с сознательным и полноценным использованием современных средств вычислительной техники.

Предисловие 3
Глава первая.
Общие вопросы проектирования трансформаторов 6
1.1. Современные тенденции в производстве трансформаторов в СССР 6
1.2. Основные материалы, применяемые в трансформаторостроении. 18
1.3. Экономическая оценка рассчитанного трансформатора 26
1.4. Стандартизация в трансформаторостроении 40
Глава вторая.
Конструкции основных частей трансформатора 46
2.1.Общая конструктивная схема трансформатора 46
2.2.Выбор марки стали и вида изоляции пластин 69
2.3. Конструкции магнитных систем силовых трансформаторов 79
Глава третья
Расчет основных размеров трансформатора 92
3.1. Задание на проект и схема расчета трансформатора 92
3.2. Расчет основных электрических величин трансформаторов и автотрансформаторов 97
3.3. Основные размеры трансформатора. 103
3.4. Методы расчета трансформаторов. Основы обобщенного метода 107
3.5. Проектирование отдельного трансформатора по обобщенному методу 116
3.6. Анализ изменения некоторых параметров трансформатора с изменением β (пример расчета). 139
3.7. Определение основных размеров трансформатора 160
Глава четвертая
Изоляция в трансформаторах 165
4.1.Классификация изоляции в трансформаторах 165
4.2.Общие требования, предъявляемые к изоляции трансформатора167
4.3. Электроизоляционные материалы, применяемые в трансформаторостроении 174
4.4. Основные типы изоляционных конструкций 178
4.5.Определение минимально допустимых изоляционных расстояний для некоторых частных случаев (масляные трансформаторы) 182
4.6. Определение минимально допустимых изоляционных расстояний в сухих трансформаторах 202
Глава пятая
Выбор конструкции обмоток трансформаторов 204
5.1. Общие требования, предъявляемые к обмоткам трансформатора 204
5.2. Конструктивные детали обмоток и их изоляции 207
5.3. Цилиндрические обмотки из прямоугольного провода 226
5.4. Многослойные цилиндрические обмотки из круглого провода 235
5.5. Винтовые обмоткиs 241
5.6. Катушечные обмотки 250
5.7. Выбор конструкции обмоток 255
Глава шестая
Расчет обмоток 265
6.1. Расчет обмоток НН 265
6.2. Регулирование напряжения обмоток ВН 274
6.3. Расчет обмоток ВН 281
6.4. Примеры расчета. Расчет обмоток 291
Глава седьмая
Расчет параметров короткого замыкания 303
7.1. Определение потерь короткого замыкания 303
7.2. Расчет напряжения короткого замыкания 321
7.3. Определение механических сил в обмотках и нагрева обмоток при коротком замыкании 328
7.4. Примеры расчета. Расчет параметров короткого замыкания 347
Глава восьмая
Расчет магнитной системы трансформатора 353
8.1. Определение размеров магнитной системы 353
8.2. Определение потерь холостого хода трансформатора 372
8.3. Определение тока холостого хода трансформатора 388
8.4. Примеры расчета. Расчет магнитной системы трансформатора 399
Глава девятая
Тепловой расчет трансформатора 406
9.1. Процесс теплопередачи в трансформаторе 406
9.2. Краткий обзор систем охлаждения трансформаторов 415
9.3. Нормы предельных превышений температуры 419
9.4. Порядок теплового расчета трансформатора 421
9.5. Поверочный тепловой расчет обмоток 421
9.6. Тепловой расчет бака 428
9.7. Окончательный расчет превышений температуры обмоток и масла 446
9.8.Приближенное определение массы конструктивных материалов и масла трансформатора 447
9.9.Примеры расчета. Тепловой расчет трансформатора типаТМ-1600/35. 448
Глава десятая
Примеры расчета трансформаторов 454
10.1.Пример расчета трехфазного двухобмоточного трансформаторатипаТРД-16000/35,16 000 кВА, ПБВ, с масляным охлаждением и дутьем. 454
10.2. Пример расчета обмоток трансформатора типа ТМ-630/35 477
10.3. Пример расчета трехфазного двухобмоточного трансформатора типа ТРДН-63000/110, 63 000 кВА, с РПН и пониженной массой стали магнитной системы 482
Глава одиннадцатая
Анализ влияния исходных данных расчета на параметры трансформатора 488
11.1 Влияние индукции на массы активных материалов и некоторые параметры трансформатора. 488
11.2. Влияние потерь короткого замыкания, коэффициента заполнения kc и изоляционных расстояний на массу и стоимость активных материалов трансформатора 496
Глава двенадцатая
Проектирование серии трансформаторов. 500
12.1. Выбор исходных данных при проектировании серии 505
12.2.Применение обобщенного метода к расчету серии трансформаторов 505
12.3.Выбор оптимального варианта при расчете серии трансформаторов 513
Список литературы 518
Предметный указатель 519

… Расчет и применение трансформатора

| doEEet.com

Как показано на эквивалентной схеме трансформатора, трансформаторы обладают многочисленными паразитными свойствами, которые могут отрицательно влиять на сигнал. Поэтому в этой главе объясняется, почему и где применяются трансформаторы. Дополнительный раздел касается требований к сигнальным трансформаторам. В заключение главы описываются некоторые стандартные имеющиеся в продаже трансформаторы.

1 Функции и области применения трансформаторов

Благодаря своей функциональности трансформаторы могут использоваться для различных задач:

  • Изоляция: Трансформаторы состоят из нескольких обмоток.В зависимости от дополнительной изоляции различные потенциалы могут быть разделены или изолированы друг от друга
  • Преобразование напряжения: напряжения преобразуются пропорционально коэффициенту трансформации
  • Преобразование тока: токи преобразуются обратно пропорционально соотношению витков (см. главу I/1.9)
  • Согласование импедансов: импедансы преобразуются как квадрат отношения витков

Это приводит к различным применениям трансформаторов:

  • Источники напряжения (мощности): Здесь основными функциями трансформатора являются преобразование напряжения и изоляция
  • Преобразователи тока: здесь основной функцией является преобразование больших токов в малые измеряемые токи
  • Импульсные трансформаторы, напримерграмм. приводные трансформаторы на транзисторах: Основная функция — изоляция; иногда требуется более высокое напряжение для управления транзистором
  • Преобразователи данных: Здесь основной функцией также является изоляция. Кроме того, иногда необходимо согласовать различные импедансы или увеличить напряжения.

2 Требования к преобразователям данных и сигналов Трансформаторы

используются в линиях передачи данных в основном для изоляции и согласования импедансов. В этом случае сигнал не должен быть в значительной степени затронут.Из главы I/1.9 мы знаем, что ток намагничивания не передается на вторичную сторону. По этой причине трансформатор должен иметь максимально возможную основную индуктивность.

Профили сигналов обычно представляют собой прямоугольные импульсы, т.е. включают большое количество гармоник. Для трансформатора это означает, что его трансформационные свойства должны быть как можно более постоянными вплоть до высоких частот. Взглянув на эквивалентную схему трансформатора (глава I/2.3, стр. 81 и далее), становится очевидным, что индуктивность рассеяния способствует дополнительному частотно-зависимому ослаблению сигнала.Поэтому индуктивность рассеяния должна быть как можно меньше. Поэтому в трансформаторах сигналов обычно используются кольцевые сердечники с высокой магнитной проницаемостью. Обмотки как минимум бифилярные; намотанные витыми проводами еще лучше. Поскольку передаваемая мощность довольно мала, DCR не имеет большого значения.

Прямые параметры, такие как индуктивность рассеяния, межобмоточная емкость и т. д., обычно не указываются в спецификациях сигнальных трансформаторов, а указываются связанные параметры, такие как вносимые потери, обратные потери и т. д.

Наиболее важные параметры определяются следующим образом:

  • Вносимые потери IL: Измерение потерь, вызванных трансформатором

U o  = выходное напряжение; U i  = входное напряжение

  • Обратные потери RL: Измерение энергии, отраженной обратно от трансформатора из-за несовершенного согласования полного сопротивления

Z S = полное сопротивление источника; Z L  = полное сопротивление нагрузки

  • Подавление синфазного сигнала: мера подавления помех постоянного тока
  • Общее гармоническое искажение: Отношение между полной энергией гармоник и энергией основной гармоники
  • Полоса пропускания: Диапазон частот, в котором вносимые потери ниже 3 дБ

3.3 Влияние трансформатора на обратные потери Обратные потери

Обратные потери — это выраженная в децибелах (дБ) мощность, отраженная в линии передачи от несогласованной нагрузки, по отношению к мощности передаваемого падающего сигнала. Отраженный сигнал искажает полезный сигнал и, если он достаточно сильный, вызывает ошибки передачи данных в линиях данных или ухудшение качества звука в речевых каналах.

Уравнение для расчета обратных потерь с точки зрения характеристического комплексного сопротивления линии Z O и фактической комплексной нагрузки Z L показано ниже:

 

Расширив уравнение обратных потерь до сопротивления и реактивного сопротивления, мы получим следующую формулу:

Поскольку обратные потери зависят от импеданса линии и нагрузки, волновое сопротивление трансформатора, катушки индуктивности или дросселя будет влиять на обратные потери.Простая развертка импеданса магнитного компонента показывает, что импеданс зависит от частоты, следовательно, обратные потери зависят от частоты. Позже мы обсудим влияние трансформатора на обратные потери. Теперь давайте исследуем связь обратных потерь с другими общими терминами отражения.

Коэффициент отражения

Калькулятор подбора трансформатора

Наш калькулятор подбора трансформатора позволяет вам рассчитать минимальную мощность однофазного или трехфазного трансформатора в зависимости от нагрузки, необходимой для питания .Если вам нужно устройство, которое преобразует различные напряжения, чтобы оно могло питать другое устройство, то трансформатор отлично выполнит эту роль.

В этом коротком тексте вы узнаете, что такое трансформатор, что означает кВА на трансформаторе и как рассчитать нагрузочную способность трансформатора из заданного кВА с помощью нашего калькулятора кВА трансформатора.

Что такое трансформатор?

Согласно определению, трансформатор — это устройство, которое преобразует что-то. Что именно? Напряжение .Он принимает входное напряжение и производит другое выходное напряжение. Мы можем использовать его для создания повышения или понижения напряжения. Эта способность может быть полезна во многих отношениях, например, для снижения напряжения в линиях электропередач, чтобы ее можно было безопасно использовать внутри дома. И как это сделать? Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте познакомимся с основными понятиями, необходимыми для понимания того, что на самом деле происходит внутри трансформатора.

Если вы уже знакомы с понятиями, пропустите вперед и не стесняйтесь использовать наш калькулятор размеров трансформатора!

Магнитная индукция

Магнитная индукция — это процесс, при котором изменяющийся магнитный поток индуцирует ток в проводнике.Закон индукции Фарадея описывает это:

ЭДС=-dΦdt\quad \text{ЭДС} = {-\frac{d\Phi}{dt}}ЭДС=-dtdΦ​

Где ЭДС\текст{ЭДС}ЭДС — это электродвижущая сила, которая пропускает ток через проводник. Другими словами, в проводнике будет возникать ток, если магнитное поле, проходящее через него, изменится во времени. Этот эффект может возникнуть, например, если магнитное поле меняет интенсивность или если проводник меняет положение.

Теперь, каково будет направление тока? Как мы знаем, ток создает магнитное поле, и закон Ленца говорит нам, что «ЭДС, индуцированная изменяющимся магнитным потоком, будет иметь такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует изменению потока» .

Трансформаторы

используют эту концепцию для преобразования напряжения. Давайте посмотрим, как в следующем разделе.

Как трансформатор изменяет напряжение?

Разберем следующую картинку:

Иллюстрация однофазного трансформатора.

Однофазный трансформатор состоит из двух обмоток: первичной (слева) и вторичной (справа). При прохождении переменного тока через первичную обмотку в ее внутренней части возникает изменяющийся магнитный поток.Если добавить магнитопровод, то он направит поток через вторичную обмотку, которая наведет на нее ток (помните, изменяющийся магнитный поток индуцирует ЭДС). Результирующее соотношение между напряжением на каждой обмотке описано ниже:

VsVp=NsNp\quad \frac{V_{s}}{V_{p}}=\frac{N_{s}}{N_{p}}Vp​Vs​=Np​Ns​​

Итак, изменяя количество витков в обмотке с каждой стороны, мы можем контролировать изменение напряжения между ними. Как это просто!

Хотя трансформатор является действительно эффективным устройством, и мы используем идеальный трансформатор в нашем калькуляторе мощности трансформатора, существует несколько источников потерь мощности, например:

  • Вихревые токи .Когда изменяющийся магнитный поток проходит через магнитопровод, он индуцирует в нем ток. Эти токи затем будут производить тепло. Вот почему сердечник состоит из нескольких пластин, покрытых изолирующим материалом, чтобы линии поля не проникали сквозь них.
  • Потери в стали или гистерезисные потери . Когда поток меняет направление, требуется мощность для намагничивания и размагничивания сердечника.
  • Потери тепла через обмотки . Когда электричество циркулирует по обмоткам, материал все больше нагревается под действием тока.

Трехфазный трансформатор использует те же принципы, что и однофазный трансформатор. Однако трехфазные трансформаторы в первую очередь предназначены для промышленного использования. Наш калькулятор также работает как калькулятор трехфазного трансформатора!

🙋 Несмотря на то, что наш калькулятор размеров трансформатора великолепен, вы не научитесь с его помощью собирать трансформатор. Так что, если вы действительно не уверены в том, что делаете, пожалуйста, не пытайтесь создать его самостоятельно. Хотя весело, это может быть опасно.

Что означает кВА на трансформаторе?

Номинальная единица трансформатора – кВА , киловольт-ампер.Он показывает, какой ток нагрузки и напряжение может выдержать трансформатор.

Если подключена резистивная нагрузка (например, нагреватели или лампы накаливания), она будет потреблять активную мощность или мощность, используемую для производства реальной работы, которая измеряется в кВт. Когда вместо этого подключается индуктивная нагрузка (двигатели или динамики), потребляется реактивной мощности . Эта мощность не производит реальной работы и измеряется в кВАр, киловольт-амперах реактивных.

Полная мощность объединяет обе эти величины, ее единицей измерения является кВА, и мы используем ее в качестве единицы измерения мощности трансформатора, поскольку она не различает нагрузки, поэтому вы можете использовать любую из них.{2}}Приложение. Сила = Пакт2​ + Предварительный2​​

Как рассчитать кВА для трансформатора?

Формула проста. Нам нужны только требования по току и напряжению нагрузки (указаны на этикетке устройства). Затем мы умножаем их, а затем делим результат на 1000, чтобы выразить его в кВА.

Формула для однофазного трансформатора:

кВА=I⋅В1000\quad \text{кВА}= \frac{I \cdot В}{1000}кВА=1000I⋅В​

А для трехфазного трансформатора:

кВА=I⋅В⋅31000\quad \text{кВА}= \frac{I \cdot V \cdot \sqrt{3}}{1000}кВА=1000I⋅В⋅3​​

Где III и VVV — ток и напряжение подключенной нагрузки соответственно.

Теперь вы знаете, как рассчитать кВА для трансформатора и готовы использовать наш калькулятор кВА для трансформатора!

Как рассчитать нагрузочную способность трансформатора

Мы уже знаем, как получить мощность трансформатора в кВА в зависимости от нагрузки, но как поступить наоборот? Нужен ли нам какой-то другой калькулятор трансформаторного усилителя? Давайте посмотрим, как рассчитать нагрузочную способность трансформатора:

  1. Получите мощность трансформатора в кВА.
  2. Получите требуемое напряжение вашей нагрузки.
  3. Измените уравнение для кВА, чтобы оставить ток с одной стороны, а наши параметры с другой. Результат: I=1000 ⋅ кВАВИ= \frac{1000 \ \cdot \ \text{кВА}}{V}I=V1000 ⋅ кВА​
  4. Подставьте данные и решите!

Или проще: воспользуйтесь нашим калькулятором! Он автоматически определит отсутствующие параметры, таким образом, он может работать как:

  • Калькулятор расчета трансформатора
  • Калькулятор трансформаторного усилителя
  • Вычислитель 3-фазного трансформатора

Если вы хотите узнать требования к конкретному трансформатору кВА, воспользуйтесь нашим калькулятором идеального трансформатора!

Инструмент для расчета потерь в трансформаторе

Инструмент расчета потерь трансформаторов DNV рассчитывает потери для различных типов трансформаторов с учетом выбросов CO2.

Важно иметь представление об энергоэффективности трансформатора в течение всего срока его службы. Инструмент расчета потерь в трансформаторах DNV рассчитывает потери для различных типов трансформаторов с учетом выбросов CO2. Это дает вам информацию о самом энергоэффективном трансформаторе в течение всего срока службы. Оценка наиболее экономичного трансформатора будет производиться по капитализированной стоимости, сроку окупаемости и внутренней норме прибыли. Таким образом, этот инструмент дает вам дополнительную информацию об оценке холостого хода и потерь под нагрузкой (коэффициенты A и B), если они не известны заранее.

Наш инструмент предоставляет информацию о потерях трансформатора при наличии гармоник в нагрузке. Результаты (в виде сводной таблицы и графиков, см. пример здесь) дают представление о потерях энергии и капитальных затратах для выбранного(ых) трансформатора(ов). Они хранятся в docx-файле, который можно открыть, например, программой Microsoft Office Word.

Наш инструмент доступен для загрузки и предоставляет актуальную информацию о потерях трансформатора при наличии гармоник в нагрузке.Обратите внимание, что это исполняемая программа, которую можно использовать только на компьютерах с Windows.

  

Инструмент, включая собственный графический интерфейс пользователя (GUI), построен на Python. В самом инструменте вы можете выбрать английскую, китайскую, испанскую или португальскую языковую версию. Ссылка для загрузки инструмента будет отправлена ​​вам по электронной почте. ZIP-файл с инструментом потери трансформатора имеет размер ок. 60 МБ.

Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами. Мы более чем рады помочь вам. Наши часто задаваемые вопросы и руководство пользователя также могут ответить на любые ваши вопросы.


Transformer Loss Tool — скриншот страницы расчета

Отказ от ответственности
Значения, рассчитанные этим инструментом, могут использоваться только для информации. DNV и ICA отказываются от ответственности за любой прямой, непрямой косвенный или случайный ущерб, который может возникнуть в результате использования информации или данных или невозможности использования информации или данных.

Калькулятор номинального тока распределительного трансформатора

Калькулятор мощности трансформатора по току

Если у нас есть доступная номинальная мощность трансформатора в кВА, то максимальная допустимая нагрузка по току трансформатора на стороне LT (сторона 415 В) и сторона HT (сторона 11 кВ) может быть рассчитывается с помощью этого калькулятора тока полной нагрузки трансформатора.

Что такое распределительный трансформатор-

Трансформатор, который используется для распределения электроэнергии в домашних хозяйствах и малых производствах потребителей, называется распределительным трансформатором. Мощность распределительного трансформатора указана в кВА. Мощность распределительного трансформатора варьируется от 10 кВА до 3 МВА. Основным назначением распределительного трансформатора является подача электроэнергии конечным потребителям распределительной сети. Допустимая нагрузка по току распределительного трансформатора различна на стороне низкого и высокого напряжения.

Необходимость нейтрали в распределительном трансформаторе —

В распределительном трансформаторе первичная обмотка всегда используется для соединения треугольником, а вторичная обмотка — для соединения звездой. Основной причиной этого является необходимость наличия нейтрали на вторичной стороне. Как известно, для однофазного питания на стороне потребителя требуется фаза на нейтраль 230 вольт. Следовательно, вторичная сторона всегда имеет низкое напряжение и тип звезды, чтобы соответствовать требованиям нейтральности. нейтральный провод всегда оставался заземленным, чтобы его напряжение было равно нулю.

Номинальная мощность распределительного трансформатора-

Для получения максимальной токовой нагрузки трансформатора, прежде всего, нам необходимо знать тип распределительного трансформатора на основе его номинала-

Распределительный трансформатор малой мощности- 10 кВА, 25 ква, 63 ква, 100 ква

Распределительный трансформатор средней мощности — 250 ква 630 ква, 1 мВА

Трансформатор высокой мощности — 2,5 ква, 5 мВА,

Номинальная мощность трехфазного трансформатора r:

3-9000 номинальная мощность фазного трансформатора (ква) рассчитывалась по следующей формуле:

 P = √3.В x I

Номинальная мощность трехфазного трансформатора в кВА   единица

КВА = (√3, V x I) /1000,

Как рассчитать мощность трансформатора Максимальный ток

2 пропускная способность может быть рассчитана с использованием его номинальной мощности в кВА и стороны напряжения –

Для 100 кВА расчет первичного и вторичного тока 3-фазного трансформатора или токовая мощность распределительного трансформатора на стороне LT (415 В) может быть рассчитана следующим образом. —

100 кВА Нагрузочная мощность трансформатора –

 100 кВА=√3.x 415 В x I x cos @ (в идеальном случае [email protected]=1)

 I= 100×1000 / 1,732 X 415 В = 139 ампер I= 100×1000 / 1,732 X 11000 В= 5,25 А

для максимальной допустимой нагрузки 400 кВА-

400 кВА= √3,x 415 В x I

I= 400 x 1000/√3,x 516 В Ампер

Формула сортировки / тока полной нагрузки для получения текущей мощности на стороне LT также рассчитывается по следующей формуле

Текущая мощность или формула тока полной нагрузки = номинальная кВА * 1.39

Номинальный ток трансформатора 100 кВА будет = 100*1,39= 139 А

Номинальный ток трансформатора 250 кВА будет = 250* 1,39 = 348 А

Номинальный ток трансформатора 400 кВА будет = 3900*1. = 556 Ампер

Трансформатор 630 кВА будет = 630* 1,39= 875,7 Ампер

вывод-

Эта формула или калькулятор только для стран, где напряжение НТ 230В, 440В и напряжение на стороне ВТ 11кВ. По этой формуле можно рассчитать максимальную нагрузочную способность трансформатора.В распределительной сети отдел электроэнергии должен выполнять балансировку нагрузки распределительного трансформатора. Зная, насколько нагрузка перемещается в сторону lt, можно выполнить балансировку нагрузки трансформатора, чтобы нагрузка работала на уровне, меньшем, чем мощность трансформатора. То есть, только зная максимальную нагрузку, мы можем спасти трансформатор нагрузки от сгорания из-за перегрузки.

Связанная статья- ТЕКУЩИЙ НОМИНАЛЬНЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР – ElectricalSells

Распределительный трансформатор: Строительство | Тип | Номинальные параметры


Расчеты короткого замыкания с использованием импеданса трансформатора и источника

Расчет бесконечного короткого замыкания шины может использоваться для определения максимального тока короткого замыкания на вторичной стороне трансформатора, используя только данные с паспортной таблички трансформатора.Это хороший (и простой) метод определения максимального тока короткого замыкания через трансформатор в наихудшем случае, поскольку он игнорирует полное сопротивление источника/сети. Игнорирование импеданса источника означает, что предполагается, что оно равно нулю, а напряжение, деленное на ноль, равно бесконечности, отсюда и часто используемый термин «бесконечная шина» или «бесконечный источник».

В моей статье Infinite Bus на сайте brainfiller.com метод бесконечной шины проиллюстрирован для расчета максимального тока короткого замыкания в наихудшем случае на вторичной обмотке 480 вольт трансформатора мощностью 1500 кВА с 5.Импеданс 75 процентов. Использование «бесконечной шины» или «наихудшего случая» показало доступный ток короткого замыкания 31 374 ампер.

Однако что, если вы оцениваете адекватность панели на вторичной обмотке с номинальным током короткого замыкания 30 000 ампер? При подходе с бесконечной шиной это будет означать, что панель имеет неадекватную мощность прерывания. Но так ли это на самом деле? Это может быть дорогостоящим выводом, основанным на предполагаемых (бесконечных первичных) данных.

Еще одна проблема, связанная с использованием подхода с бесконечной шиной, связана с тем, следует ли использовать расчеты короткого замыкания для исследования вспышки дуги.Это то, что я обсуждаю на своем учебном курсе по дуговому разряду, посвященному использованию IEEE 1584 для выполнения расчетов дугового разряда.

При исследованиях вспышки дуги более высокий ток короткого замыкания может привести к наихудшему падению энергии, но это не всегда так. Возможно, что меньший ток короткого замыкания может привести к увеличению времени срабатывания защитного устройства, что приведет к увеличению продолжительности вспышки дуги и увеличению общей падающей энергии.

Чтобы обеспечить более точные расчеты короткого замыкания, необходимо включить импеданс источника.Давайте посмотрим, как учесть влияние фактического тока короткого замыкания источника и эквивалентного импеданса источника. Для учета импеданса источника можно использовать ту же формулу, которая использовалась для решения с бесконечной шиной, но необходимо добавить еще несколько шагов.

Формула бесконечной шины основана на импедансе трансформатора, как показано ниже. Он игнорирует импеданс источника:

SCA вторичный = (FLA вторичный x 100) / (%Z трансформатор )

Полное сопротивление источника и трансформатора
Фактический ток короткого замыкания на клеммах вторичной обмотки трансформатора зависит не только от импеданса трансформатора, но и от силы источника на первичной обмотке трансформатора.Трансформатор, подключенный к сильному источнику, например, близкому к крупной коммунальной подстанции, будет иметь больший вторичный ток короткого замыкания, чем если бы тот же трансформатор был подключен к слабому источнику, например к длинной распределительной линии в сельской местности.

Чтобы учесть силу/слабость импеданса источника, нам нужно всего лишь добавить одну дополнительную переменную, % Z источник к предыдущему уравнению.

Новое уравнение будет таким:

SCA вторичный = (FLA вторичный x 100) / (%Z трансформатор + %Z источник )

При добавлении источника %Z к преобразователю %Z мощность источника включается.Более сильный источник будет иметь меньшее значение для %Z source , а более слабый источник будет иметь большее значение.

Процедура расчета аналогична расчету бесконечной шины, но теперь мы должны добавить дополнительный шаг расчета импеданса источника.

Шаг 1 — Расчет эквивалентного импеданса источника:

%Z источник = (кВА трансформатор ) / (кВА короткое замыкание ) x 100

где:

кВА короткое замыкание = кВ первичная x кв.(3) x SCA первичная

Это кажется достаточно простым, но где взять первичный SCA ? Отличный вопрос! Если трансформатор будет подключен к инженерной системе, источником этой информации обычно является энергоснабжающая компания.Лучше всего начать с определения того, кто является представителем коммунального счета, и спросить, могут ли они либо предоставить вам информацию, либо направить вас к тому, кто может иметь информацию.

Если трансформатор не подключен напрямую к сети, а находится ниже по течению в системе распределения электроэнергии, вам необходимо получить расчеты короткого замыкания для входной части системы. Это означает, что кому-то (возможно, вам) придется выполнять расчеты короткого замыкания от коммунального предприятия до системы распределения электроэнергии.

Если вы не можете определить какую-либо из этих сведений и вас беспокоит наихудший вариант короткого замыкания с максимальной амплитудой, вы всегда можете по умолчанию использовать более простой и, как правило, более консервативный расчет бесконечной шины.

Будьте осторожны! Расчеты с бесконечной шиной хороши для оценки максимального тока короткого замыкания через трансформатор в наихудшем случае (за исключением вклада двигателя и допусков импеданса для трансформаторов, которые еще не поставлены/испытаны). Однако, если вас интересуют минимальные токи короткого замыкания для анализа, например вспышки дуги, мерцания напряжения или гармонического резонанса, расчет бесконечной шины не подходит.

Вывод шага 1
Формула для расчета импеданса источника может показаться немного странной при первом знакомстве с ней. Разделение двух разных кВА волшебным образом становится импедансом. Однако этот метод берет свое начало в системе на единицы. Источник %Z фактически представляет собой истинное полное сопротивление первичного источника в омах, деленное на полное сопротивление базы трансформатора в омах. Вот как работает вывод шага 1:

%Z источник = (Z источник / Z база трансформатора ) x 100

%Z источник = (кВ2 вторичный / МВА короткое замыкание ) / (кВ2 вторичный / МВА трансформатор ) x 100

где:
Z источник Ом = кВ2 вторичный / МВА короткое замыкание

Z основание трансформатора = кВ2 вторичное / МВА трансформатор

КВ вторичка в числителе и знаменателе сокращают друг друга и у вас остается:

%Z источник = [(1 / МВА короткое замыкание ) / (1 / МВА трансформатор )] x 100

, который становится:

%Z источник = (МВА трансформатор / МВА короткое замыкание ) x 100

или в нашем случае мы используем килограмм вместо мега, поэтому наши числа масштабируются на 1000:

%Z источник = (кВА трансформатор / кВА короткое замыкание ) x 100

Шаг 2 — Рассчитайте номинальный вторичный ток полной нагрузки трансформатора:

FLA вторичная = кВА 3-фазная / [кВ вторичная x кв. (3)]

Шаг 3 — Рассчитайте ток короткого замыкания на вторичной шине трансформатора, но на этот раз мы используем импеданс трансформатора И импеданс источника.

SCA вторичный = (FLA вторичный x 100) / (% Z трансформатор + %Z источник )

Вот пример расчета
Допустим, у нас есть трансформатор мощностью 1500 кВА с вторичным напряжением 480Y/277В, первичным напряжением 13,2 кВЛ-L и импедансом 5,75%. Предположим, коммунальное предприятие сообщает нам, что их максимальный ток короткого замыкания на первичной обмотке трансформатора составляет 6740 ампер при 13,2 кВ.

Шаг 1 — Расчет импеданса источника:

кВА короткое замыкание = 6740 ампер x 13,2 кВL-L x sqrt(3)

кВА короткое замыкание = 154 097 кВА

(некоторые коммунальные предприятия могут называть это 154 МВА)

% Z источник = (1500 кВА / 154 097 кВА) x 100

% Z источник = 0,97%

Шаг 2 — Как и в случае с бесконечной шиной, рассчитайте номинальный вторичный ток полной нагрузки трансформатора.

FLA вторичная = 1500 кВА / [0,48 кВЛ x кв. (3)]

FLA вторичный = 1804 ампер

Шаг 3 — Рассчитайте ток короткого замыкания на вторичной шине трансформатора.

SCA вторичный = (1804 ампер x 100) / (5,75% + 0,97%)

SCA вторичный = 26 845 ампер

Если бы этот расчет проигнорировал источник и предположил, что он бесконечен, ток короткого замыкания на вторичной обмотке был бы:

SCA вторичный = 31 374 ампер

Вы можете видеть, что учет импеданса источника (силы источника) оказывает значительное влияние на величину тока короткого замыкания на вторичных клеммах трансформатора.

Все перечисленные выше переменные:
FLA вторичный = вторичный ток полной нагрузки
кВ первичный = первичное линейное напряжение в кВ
кВ вторичный = вторичное линейное напряжение в кВ
кВА 3-фазный трансформатор 9005-2 фаза кВА,
с самоохлаждением
Sqrt (3) = квадратный корень из трех (1,73)
% Z трансформатор = сопротивление трансформатора в процентах
% Z источник = сопротивление источника в процентах
относительно базы трансформатора
кВА короткое замыкание = мощность короткого замыкания
SCA вторичная = ток трехфазного короткого замыкания на вторичной шине
SCA первичная = ток трехфазного короткого замыкания на первичной шине

Еще несколько слов предостережения! Импеданс трансформатора должен соответствовать фактической паспортной табличке, а не предполагаемому значению.Полные сопротивления трансформаторов, которые еще не были построены или испытаны, могут отличаться на +/- 7,5% от указанного полного сопротивления. Приведенный выше расчет не включает вклад двигателя, который также необходимо учитывать.

Добавление импедансов источника и трансформатора, как мы только что сделали, хорошо для точной аппроксимации, но это не идеально. Импедансы должны быть добавлены с использованием векторного сложения, что означает разделение каждого импеданса на его соответствующие значения X и R и объединение отдельных членов для определения истинной величины общего импеданса.Отношение X/R представляет собой количество реактивного сопротивления X, деленное на величину сопротивления R, которое также является тангенсом угла, создаваемого реактивным сопротивлением и сопротивлением в цепи.

 

Источник: Перепечатано с разрешения. Brainfiller.com. Расчеты короткого замыкания с учетом импеданса трансформатора и источника. https://brainfiller.com/2018/03/18/short-circuit-calculations-with-transformer-and-source-impedance/ и https://brainfiller.com/2005/08/22/short-circuit-calculations -метод бесконечной шины/

ПЛАТА ЗА ПУБЛИКАЦИЯ — Журнал с низкой оплатой за обработку в EEE/ECE/E&I/ECE/ETE

IJAREEIE представляет собой инициативу по предоставлению международной платформы для качественных исследовательских работ.Чтобы управлять различными расходами, связанными с ведением журнала, для всех принятых статей взимается плата за обработку или обработку рукописи. Авторы могут зачислить платеж на соответствующие номера счетов, указанные в письме о приеме, а способ оплаты может быть либо через онлайн-банкинг (НЕФТЬ), либо через прямой депозит в отделении.


ПУБЛИКАЦИЯ ЗА КАЖДЫЙ ПРИНЯТЫЙ ДОКУМЕНТ

Из-за проблем с COVID-19 плата за обработку изменена следующим образом:

 

Наименование

Индийские авторы

Иностранные авторы

Тип публикации/Сборы

рупий.700
[если только интернет-публикация + электронный сертификат на каждого автора]

или

900 рупий
[если онлайн-публикация + электронные сертификаты + печатная копия сертификатов]

или

1300 рупий
[Если обе бумажные копии онлайн с сертификатами]

50 долларов США
[только при онлайн публикации + электронные сертификаты]

или

100 долларов США
[Включает онлайн, печатную копию и печатную копию сертификатов]

Дополнительная бумажная копия

рупий.500 за копию

40 долларов США за копию

Электронная копия сертификатов публикации

Бесплатно

Бесплатно

Если более 8 страниц:

100 рупий за каждую дополнительную страницу

5 долларов США за каждую дополнительную страницу

Авторы из других стран (кроме Индии) могут оплатить сбор за публикацию рукописи, используя опцию Paypal.Пожалуйста, нажмите кнопку ниже, чтобы оплатить сбор.

Полное сопротивление трансформатора в процентах и ​​его расчет

 

Что такое импеданс в процентах?

Полное сопротивление трансформатора , равное , указано на большинстве заводских табличек, но что это такое и что означает цифра Z%?

Полное сопротивление трансформатора – это полное сопротивление переменному току. Это можно рассчитать для каждой обмотки.

Однако довольно простой тест обеспечивает практический метод измерения эквивалентного импеданса трансформатора без разделения импеданса обмоток.

Когда речь идет об импедансе трансформатора, имеется в виду импеданс , эквивалентный .

Определение

Полное сопротивление трансформатора в процентах представляет собой падение напряжения при полной нагрузке из-за сопротивления обмотки и реактивного сопротивления рассеяния, выраженное в процентах от номинального напряжения.




Это также процент нормального напряжения на клеммах, необходимый для циркуляции тока полной нагрузки в условиях короткого замыкания.

Другими словами, импеданс трансформатора в процентах представляет собой процентное отношение номинального напряжения, приложенного к одной стороне (первичной обмотке), для циркуляции номинального тока на трансформаторе, поддерживающем его другую сторону (вторичную обмотку) в условиях короткого замыкания.

Указывается в процентах на паспортной табличке силовых трансформаторов каждой электрической подстанции.

Полное сопротивление в процентах на паспортной табличке трансформатора 11 кВ/415 В

Объяснение импеданса в процентах

Если мы приложим номинальное напряжение к первичной обмотке трансформатора, сохраняя его вторичную обмотку короткозамкнутой , то величина тока в обеих обмотках будет чрезвычайно высокой по сравнению с номинальным током.

Схема подключения трансформатора в процентах

Этот ток называется током короткого замыкания , и его величина очень велика из-за нулевого импеданса нагрузки (короткое замыкание вторичной обмотки).

Теперь, если мы уменьшим подаваемое напряжение на первичную обмотку трансформатора, т. е. мы приложим процент номинального напряжения к первичной обмотке трансформатора, ток на обеих обмотках также уменьшится.

При определенном проценте от номинального напряжения по обмоткам трансформатора будет протекать номинальный ток.Этот процент номинального напряжения на одной стороне трансформатора, при котором номинальный ток циркулирует по обмоткам трансформатора, сохраняя короткозамкнутую обмотку другой стороны, называется -процентным импедансом трансформатора .

Расчет импеданса в процентах

Для определения эквивалентного сопротивления одна обмотка трансформатора закорочена. А к другой обмотке прикладывается достаточное напряжение, чтобы создать полный ток нагрузки, протекающий в короткозамкнутой обмотке.

Это напряжение известно как напряжение импеданса.

Полное сопротивление трансформатора в процентах

Любая обмотка может быть замкнута накоротко для этого испытания, но обычно удобнее замыкать накоротко низковольтную обмотку.

На паспортной табличке трансформатора указано значение импеданса в процентах. Это означает, что падение напряжения из-за импеданса выражается в процентах от номинального напряжения.

Подробнее здесь: Как проверить процентное сопротивление трансформатора?

Пример расчета

Например, если трансформатор на 2400/240 В имеет измеренное напряжение импеданса 72 В на обмотках высокого напряжения, его полное сопротивление (Z), выраженное в процентах, составляет:

Z% =  (полное сопротивление / номинальное напряжение)   x 100

процентов Z = (72/2400)*100 = 3 процента

Это означает, что при полной нагрузке в высоковольтной обмотке произойдет падение на 72 вольта из-за потерь в обмотках и сердечнике.Только 1 или 2% потерь приходится на сердечник; около 98 % связано с импедансом обмотки.

Если бы трансформатор не работал на полную нагрузку, падение напряжения было бы меньше. Если для стороны высокого напряжения требуется фактическое значение импеданса в омах (закон Ома):

Z = В/И

, где V — падение напряжения или, в данном случае, 72 вольта; I — ток полной нагрузки в первичной обмотке.

Если ток полной нагрузки составляет 10 ампер:

Z = 72 В/10 А = 7.2 Ом

Конечно, нужно помнить, что импеданс представляет собой комбинацию как резистивной, так и реактивной составляющих.

Изменение значения импеданса в процентах

Наиболее экономичное расположение сердечника и обмоток приводит к «естественному» значению импеданса, определяемому потоком рассеяния .

Поток рассеяния является функцией ампер-витков обмотки, а также площади и длины пути потока рассеяния.

Их можно варьировать на этапе проектирования, изменяя вольт на виток и геометрическое соотношение обмоток.

Влияние более высокого и более низкого импеданса в процентах

Полное сопротивление трансформатора в процентах оказывает большое влияние на уровни неисправности системы . Он определяет максимальное значение тока, который будет протекать в условиях неисправности.

Легко рассчитать максимальный ток, который трансформатор может отдать в условиях симметричной неисправности.

В качестве примера рассмотрим трансформатор мощностью 2 МВА с импедансом 5%. Максимальный уровень неисправности, доступный на вторичной стороне:

.

2 МВА x 100/5 = 40 МВА

, и по этому рисунку можно рассчитать эквивалентные первичные и вторичные токи короткого замыкания.

Роль импеданса в процентах в расчетах короткого замыкания

Полное сопротивление трансформатора в процентах играет чрезвычайно важную роль при расчете сети, т.е.

  • Расчет короткого замыкания
  • Расчет падения напряжения.

Как мы обсуждали в предыдущем разделе, когда мы подаем номинальное напряжение на первичную обмотку трансформатора, вторичная обмотка которого короткозамкнута, ток короткого замыкания будет протекать по обмоткам трансформатора.

Значение тока короткого замыкания,

I sc = I номинальный × 100/Z%

Значение импеданса в процентах одинаково для обеих обмоток, поскольку оно представляет собой процент от номинального напряжения. Однако значение номинального тока будет различным для первичной и вторичной обмоток. Соответственно значение тока короткого замыкания также будет различным для первичной и вторичной обмоток.

Меньший процент импеданса имеет как положительные, так и отрицательные эффекты.

  1. Если Z% трансформатора меньше, ток короткого замыкания будет больше, что вызовет большее напряжение в изоляции . Это отрицательный фактор .
  2. С другой стороны, уменьшит падение напряжения в обмотке трансформатора. это будет способствовать лучшему регулированию напряжения . Это положительный фактор .

Поэтому процентное сопротивление трансформатора должно быть точно выбрано для поддержания надлежащего баланса между уровнем неисправности и регулированием напряжения.

Роль импеданса в процентах при параллельной работе трансформаторов

Полное сопротивление в процентах играет важную роль при параллельной работе трансформаторов.

Если отношение номинальной мощности кВА к процентному импедансу двух параллельно работающих трансформаторов одинаково, они будут делить одинаковую нагрузку. Однако, если соотношение отличается, они будут делить неравную нагрузку. Это может привести к перегреву одного трансформатора.

Допустимое отклонение в Z% трансформатора

Полное сопротивление трансформатора в процентах указывается при заказе.Но следует отметить, что IEC 60076 допускает +1-10% допуск в процентном сопротивлении на стороне производителя.

Пример : Если мы заказываем трансформатор с процентным импедансом 8 %, его фактический Z % после изготовления может быть любым значением от 7,2 % (-10 % от 8) до 8,8 % (+10 % от 8), за исключением случаев, когда специально согласовано с производителем во время заказа.

Допуск в процентах импеданса должен учитываться при расчетах энергосистемы, и, соответственно, уровень отказа системы и регулировка напряжения должны быть окончательно определены.

Ссылка: IEEE C57.112.10

.

0 comments on “Расчет трансформаторов: Расчёт трансформатора питания | Калькуляторы

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.