Число витков в первичной обмотке трансформатора: Как рассчитать трансформатор, количество витков намотки на вольт. Габаритная мощность трансформатора. Диаметр провода обмотки.

Как рассчитать трансформатор, количество витков намотки на вольт. Габаритная мощность трансформатора. Диаметр провода обмотки.

В раздел: Советы → Расcчитать силовой трансформатор

Как рассчитать силовой трансформатор и намотать самому.
Можно подобрать готовый трансформатор из числа унифицированных типа ТН, ТА, ТНА, ТПП и других. А если Вам необходимо намотать или перемотать трансформатор под нужное напряжение, что тогда делать?
Тогда необходимо подобрать подходящий по мощности силовой трансформатор от старого телевизора, к примеру, трансформатор ТС-180 и ему подобные.
Надо четко понимать, что чем больше количества витков в первичной обмотке тем больше её сопротивление и поэтому меньше нагрев и второе, чем толще провод, тем больше можно получить силу тока, но это зависит от размеров сердечника — сможете ли разместить обмотку.
Что делаем далее, если неизвестно количество витков на вольт? Для этого необходим ЛАТР, мультиметр (тестер) и прибор измеряющий переменный ток — амперметр. Наматываем по вашему усмотрению обмотку поверх имеющейся, диаметр провода любой, для удобства можем намотать и просто монтажным проводом в изоляции.

Формула для расчета витков трансформатора

50/S

Сопутствующие формулы: P=U2*I2    Sсерд(см2)= √ P(ва)    N=50/S    I1(a)=P/220    W1=220*N    W2=U*N    D1=0,02*√i1(ma)    D2=0,02*√i2(ma)   K=Sокна/(W1*s1+W2*s2)

   50/S — это эмпирическая формула, где S — площадь сердечника трансформатора в см2 Трансформатор (ширину х толщину), считается, что она справедлива до мощности порядка 1кВт.
   Измерив площадь сердечника, прикидываем сколько надо витков намотать на 10 вольт, если это не очень трудно, не разбирая трансформатора наматываем контрольную обмотку через свободное пространство (щель). Подключаем лабораторный автотрансформатор к первичной обмотке и подаёте на неё напряжение, последовательно включаем контрольный амперметр, постепенно повышаем напряжение ЛАТР-ом, до начала появления тока холостого хода.

   Если вы планируете намотать трансформатор с достаточно «жёсткой» характеристикой, к примеру, это может быть усилитель мощности передатчика в режиме SSB, телеграфном, где происходят довольно резкие броски тока нагрузки при высоком напряжении ( 2500 -3000 в), например, тогда ток холостого хода трансформатора устанавливаем порядка 10% от максимального тока, при максимальной нагрузке трансформатора. Замерив полученное напряжение, намотанной вторичной контрольной обмотки, делаем расчет количества витков на вольт.
Пример: входное напряжение 220вольт, измеренное напряжение вторичной обмотки 7,8 вольта, количество витков 14.

Рассчитываем количества витков на вольт
14/7,8=1,8 витка на вольт.

Если нет под рукой амперметра, то вместо него можно использовать вольтметр, замеряя падение напряжение на резисторе, включенного в разрыв подачи напряжения к первичной обмотке, потом рассчитать ток из полученных измерений.

Вариант 2 расчета трансформатора.
Зная необходимое напряжение на вторичной обмотке (U2) и максимальный ток нагрузки (Iн), трансформатор рассчитывают в такой последовательности:

1. Определяют значение тока, протекающего через вторичную обмотку трансформатора:
I2 = 1,5 Iн,
где: I2 — ток через обмотку II трансформатора, А;
Iн — максимальный ток нагрузки, А.
2. Определяем мощность, потребляемую выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора:
P2 = U2 * I2,
где: P2 — максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки, Вт;
U2 — напряжение на вторичной обмотке, В;
I2 — максимальный ток через вторичную обмотку трансформатора, А.
3. Подсчитываем мощность трансформатора:
Pтр = 1,25 P2,
где: Pтр — мощность трансформатора, Вт;
P2 — максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки трансформатора, Вт.
Если трансформатор должен иметь несколько вторичных обмоток, то сначала подсчитывают их суммарную мощность, а затем мощность самого трансформатора.
4. Определяют значение тока, текущего в первичной обмотке:
I1 = Pтр / U1,
где: I1 — ток через обмотку I, А;
Ртр — подсчитанная мощность трансформатора, Вт;
U1 — напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение).
5. Рассчитываем необходимую площадь сечения сердечника магнитопровода:
S = 1,3 Pтр,
где: S — сечение сердечника магнитопровода, см2;
Ртр — мощность трансформатора, Вт.
6. Определяем число витков первичной (сетевой) обмотки:
w1 = 50 U1 / S,
где: w1 — число витков обмотки;
U1 — напряжение на первичной обмотке, В;
S — сечение сердечника магнитопровода, см2.
7. Подсчитывают число витков вторичной обмотки:
w2 = 55 U2 / S,
где: w2 — число витков вторичной обмотки;
U2 — напряжение на вторичной обмотке, В;
S-сечение сердечника магнитопровода, см2.
8. Высчитываем диаметр проводов обмоток трансформатора:
d = 0,02 I,
где: d-диаметр провода, мм;
I-ток через обмотку, мА.

Ориентировочный диаметр провода для намотки обмоток трансформатора в таблице 1.

  Таблица 1
Iобм, ma <25 25 — 60 60 — 100 100 — 160 160 — 250 250 — 400 400 — 700 700 — 1000
d, мм 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6

После выполнения расчетов, приступаем к выбору самого трансформаторного железа, провода для намотки и изготовление каркаса на которой намотаем обмотки. Для прокладки изоляции между слоями обмоток приготовим лакоткань, суровые нитки, лак, фторопластовую ленту. Учитываем тот факт, что Ш — образный сердечник имеют разную площадь окна, поэтому будет не лишним провести расчет проверки: войдут ли они на выбранный сердечник. Перед намоткой производим расчет — поместится ли обмотки на выбранный сердечник.
Для расчета определения возможности размещения нужного количества обмоток:
1. Ширину окна намотки делим на диаметр наматываемого провода, получаем количество витков наматываемый
на один слой — N¹.
2. Рассчитываем сколько необходимо слоев для намотки первичной обмотки, для этого разделим W1 (количество витков первичной обмотки) на N¹.
3. Рассчитаем толщину намотки слоев первичной обмотки. Зная количество слоев для намотки первичной обмотки умножаем на диаметр наматываемого провода, учитываем толщину изоляции между слоями.

4. Подобным образом считаем и для всех вторичных обмоток.
5. После сложения толщин обмоток делаем вывод: сможем ли мы разместить нужное количество витков всех обмоток на каркасе трансформатора.

Еще один способ расчета мощности трансформатора по габаритам.
Ориентировочно посчитать мощность трансформатора можно используя формулу:
P=0.022*S*С*H*Bm*F*J*Кcu*КПД;
P — мощность трансформатора, В*А;
S — сечение сердечника, см²
L, W — размеры окна сердечника, см;
Bm — максимальная магнитная индукция в сердечнике, Тл;
F — частота, Гц;
Кcu — коэффициент заполнения окна сердечника медью;
КПД — коэффициент полезного действия трансформатора;
Имея в виду что для железа максимальная индукция составляет 1 Тл.
   Варианты значений для подсчета мощности трансформатора КПД = 0,9, f =50, B = 1 — магнитная индукция [T], j =2.5 — плотность тока в проводе обмоток [A/кв.мм] для непрерывной работы, KПД =0,45 — 0,33.

Если вы располагаете достаточно распространенным железом — трансформатор ОСМ-0,63 У3 и им подобным, можно его перемотать?
Расшифровка обозначений ОСМ: О — однофазный, С — сухой, М — многоцелевого назначения.
По техническим характеристикам он не подходит в для включения однофазную сеть 220 вольт т.к. рассчитан на напряжение первичной обмотки 380 вольт.
Что же в этом случае делать?
Имеется два пути решения.
1. Смотать все обмотки и намотать заново.
2. Смотать только вторичные обмотки и оставить первичную обмотку, но так как она рассчитана на 380В, то с нее необходимо смотать только часть обмотки оставив на напряжение 220в.
При сматывании первичной обмотки получается примерно 440 витков (380В) когда сердечник Ш-образной формы, а когда сердечник трансформатора ОСМ намотан на ШЛ данные другие — количество витков меньше.

Данные первичных обмоток на 220в трансформаторов ОСМ Минского электротехнического завода 1980 год.

  • 0,063 — 998 витков, диаметр провода 0,33 мм
  • 0,1 — 616 витков, диаметр провода 0,41 мм
  • 0,16 — 490 витков, диаметр провода 0,59 мм
  • 0,25 — 393 витка, диаметр провода 0,77 мм
  • 0,4 — 316 витков, диаметр провода 1,04 мм
  • 0,63 — 255 витков, диаметр провода 1,56 мм
  • 1,0 — 160 витков, диаметр провода 1,88 мм

ОСМ 1,0 (мощность 1 кВт), вес 14,4кг. Сердечник 50х80мм. Iхх-300ма

Подключение обмоток трансформаторов ТПП

Рассмотрим на примере ТПП-312-127/220-50 броневой конструкции, параллельное включение вторичных обмоток.

ТПП-312 ТПП-312
В зависимости от напряжения в сети подавать напряжение на первичную обмотку можно на выводы 2-7, соединив между собой выводы 3-9, если повышенное — то на 1-7 (3-9 соединить) и т.д. На схеме подключение показано случае пониженного напряжение в сети.
Часто возникает необходимость применять унифицированные трансформаторы типа ТАН, ТН, ТА, ТПП на нужное напряжение и для получения необходимой нагрузочной способности, а простым языком нам надо подобрать, к примеру, трансформатор со вторичной обмоткой 36 вольт и чтобы он отдавал 4 ампера под нагрузкой, первичная конечно 220 вольт.
Как подобрать трансформатор?
С начало определяем необходимую мощность трансформатора, нам необходим трансформатор мощностью 150 Вт.
Входное напряжение однофазное 220 вольт, выходное напряжение 36 вольт.
После подбора по техническим данным определяем, что в данном случае нам больше всего подходит трансформатор марки ТПП-312-127/220-50 с габаритной мощностью 160 Вт (ближайшее значение в большую сторону ), трансформаторы марки ТН и ТАН в данном случае не подходят.
Вторичные обмотки ТПП-312 имеют по три раздельные обмотки напряжением 10,1в 20,2в и 5,05в, если соединить их последовательно 10,1+20,2+5,05=35,35 вольт, то получаем напряжение на выходе почти 36 вольт. Ток вторичных обмоток по паспорту составляет 2,29А, если соединить две одинаковые обмотки параллельно, то получим нагрузочную способность 4,58А (2,29+2,29).
После выбора нам только остается правильно соединить выходные обмотки параллельно и последовательно.
Последовательно соединяем обмотки для включения в сеть 220 вольт. Последовательно включаем вторичные обмотки, набирая нужное напряжение по 36В на обеих половинках трансформатора и соединяем их параллельно для получения удвоенного значения нагрузочной способности.
Самое важное, правильно соединить обмотки при параллельном и последовательном включении, как первичной так и вторичной обмоток.

Если неправильно включить обмотки трансформатора, то он будет гудеть и перегреваться, что потом приведет его к преждевременному выходу из строя.

По такому же принципу можно подобрать готовый трансформатор на практически любое напряжение и ток, на мощность до 200 Вт, конечно, если напряжение и ток имеют более или менее стандартные величины.
Разные вопросы и советы.
   1. Проверяем готовый трансформатор, а у него ток первичной обмотки оказывается завышенным, что делать? Чтобы не перематывать и не тратить лишнее время домотайте поверх еще одну обмотку, включив ее последовательно с первичной.

   2. При намотке первичной обмотки когда мы делаем большой запас, чтобы уменьшить ток холостого хода, то учитывайте, что соответственно уменьшается и КПД транса.
   3. Для качественной намотки, если применен провод диаметром от 0,6 и выше , то его обязательно надо выпрямить, чтоб он не имел малейшего изгиба и плотно ложился при намотке, зажмите один конец провода в тиски и протяните его с усилием через сухую тряпку, далее наматывайте с нужным усилием, постепенно наматывая слой за слоем. Если приходится делать перерыв, то предусмотрите фиксацию катушки и провода, иначе придется делать все заново. Порой подготовительные работы занимают много времени, но это того стоит для получения качественного результата.
   4. Для практического определения количества витков на вольт, для попавшегося железа в сарае, можно намотать на сердечник проводом обмотку. Для удобства лучше наматывать кратное 10, т.е. 10 витков, 20 витков или 30 витков, больше наматывать не имеет большого смысла. Далее от ЛАТРа постепенно подаем напряжение его увеличивая от 0 и пока не начнет гудеть испытываемый сердечник, вот это и является пределом. Далее делим полученное напряжение подаваемое от ЛАТРа на количество намотанных витков и получаем число витков на вольт, но это значение немного увеличиваем. На практике лучше домотать дополнительную обмотку с отводами для подбора напряжения и тока холостого хода.
   5. При разборке — сборке броневых сердечников обязательно помечайте половинки, как они прилегают друг к другу и собирайте их в обратном порядке, иначе гудение и дребезжание вам обеспечено. Иногда гудения избежать не удается даже при правильной сборке, поэтому рекомендуется собрать сердечник и скрепить чем либо (или собрать на столе, а сверху через кусок доски приложить тяжелый груз), подать напряжение и попробовать найти удачное положение половинок и только потом окончательно закрепить. Помогает и такой совет, поместить готовый собранный трансформатор в лак и потом хорошо просушить при температуре до полного высыхания (иногда используют эпоксидную смолу, склеивая торцы и просушка до полной полимеризации под тяжестью).

Соединение обмоток отдельных трансформаторов

Иногда необходимо получить напряжение нужной величины или ток большей величины, а в наличии имеются готовые отдельные унифицированные трансформаторы, но на меньшее напряжение чем нужно, встает вопрос: а можно ли отдельные трансформаторы включать вместе, чтобы получить нужный ток или величину напряжения?
Для того чтобы получить от двух трансформаторов постоянное напряжение, к примеру 600 вольт постоянного тока, то необходимо иметь два трансформатора которые бы после выпрямителя выдавали бы 300 вольт и после соединив их последовательно два источника постоянного напряжения получим на выходе 600 вольт.

ТПП-312

Как рассчитать количество витков первичной обмотки трансформатора

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

Оборванную обмотку можно размотать, восстановить обрыв и намотать заново. А вот сгоревшую обмотку придётся перемотать новым проводом. Конечно, самый простой способ, это при удалении первичной обмотки посчитать количество витков.

Если нет счётчика, а Вы, как и я, используете приспособление на основе ручной дрели, то можно вычислить величину редукции дрели и посчитать количество полных оборотов ручки дрели. До тех пот, пока мне не подвернулся на базаре счётчик оборотов, я так и делал.

Но, если обмотка сильно повреждена или её вообще нет, то рассчитать количество витков первичной обмотки трансформатора можно по приведённой формуле. Эта формула подходит для частоты сети равной 50 Герц.

ω = 44 / T * S

  • ω – число витков на один вольт,
  • 44 – постоянный коэффициент,
  • T – величина индукции в Тесла,
  • S – сечение магнитопровода в квадратных сантиметрах.

 

Пример.

Сечение моего магнитопровода – 6,25см².

Магнитопровод витой, броневой, поэтому я выбираю индукцию 1,5 Т.

44 / 1,5 * 6,25 = 4,693 вит./вольт

Определяем количество витков первичной обмотки с учётом максимального напряжения сети:

4,693 * 220 * 1,05 = 1084 вит.

Допустимые отклонение напряжения сети принятые в большинстве стран: -10… +5%. Отсюда и коэффициент 1,05.

Величину индукции можно определить по таблице

Тип магнитопровода Магнитная индукция max (Тл) при мощности трансформатора (Вт)
5-15 15-50 50-150 150-300 300-1000
Броневой штампованный 1,1-1,3 1,3 1,3-1,35 1,35 1,35-1,2
Броневой витой 1,55 1,65 1,65 1,65 1,65
Тороидальный витой 1,7 1,7 1,7 1,65 1,6

Не стоит использовать максимальное значение индукции, так как оно может сильно отличаться для магнитопроводов различного качества.

Видео: Расчет трансформатора питания. Простая электроника

Онлайн расчет трансформатора за 6 простых шагов

Ремонт современных электрических приборов и изготовление самодельных конструкций часто связаны с блоками питания, пускозарядными и другими устройствами, использующими трансформаторное преобразование энергии. Их состояние надо уметь анализировать и оценивать.

Считаю, что вам поможет выполнить расчет трансформатора онлайн калькулятор, работающий по подготовленному алгоритму, или старый проверенный дедовский метод с формулами, требующий вдумчивого отношения. Испытайте оба способа, используйте лучший.

Содержание статьи

Сразу заостряю ваше внимание на том вопросе, что приводимые методики не способны точно учесть магнитные свойства сердечника, который может быть выполнен из разных сортов электротехнических стали.

Поэтому реальные электрические характеристики собранного трансформатора могут отличаться на сколько-то вольт или число ампер от полученного расчетного значения. На практике это обычно не критично, но, всегда может быть откорректировано изменением числа количества в одной из обмоток.

Поперечное сечение магнитопровода передает первичную энергию магнитным потоком во вторичную обмотку. Обладая определенным магнитным сопротивлением, оно ограничивает процесс трансформации.

От формы, материала и сечения сердечника зависит мощность, которую можно преобразовывать и нормально передавать во вторичную цепь.

Как пользоваться онлайн калькулятором для расчета трансформатора пошагово

Подготовка исходных данных за 6 простых шагов

Шаг №1. Указание формы сердечника и его поперечного сечения

Лучшим распределением магнитного потока обладают сердечники, набранные из Ш-образных пластин. Кольцевая форма из П-образных составляющих деталей обладает большим сопротивлением.

Для проведения расчета надо указать форму сердечника по виду пластины (кликом по точке) и его измеренные линейные размеры:

  1. Ширину пластины под катушкой с обмоткой.
  2. Толщину набранного пакета.

Вставьте эти данные в соответствующие ячейки таблицы.

Шаг №2. Выбор напряжений

Трансформатор создается как повышающей, понижающей (что в принципе обратимо) или разделительной конструкцией. В любом случае вам необходимо указать, какие напряжения вам нужны на его первичной и вторичной обмотке в вольтах.

Заполните указанные ячейки.

Шаг №3. Частота сигнала переменного тока

По умолчанию выставлена стандартная величина бытовой сети 50 герц. При необходимости ее нужно изменить на требуемую по другому расчету. Но, для высокочастотных трансформаторов, используемых в импульсных блоках питания, эта методика не предназначена.

Их создают из других материалов сердечника и рассчитывают иными способами.

Шаг №4. Коэффициент полезного действия

У обычных моделей сухих трансформаторов КПД зависит от приложенной электрической мощности и вычисляется усредненным значением.

Но, вы можете откорректировать его значение вручную.

Шаг №5. Магнитная индуктивность

Параметр определяет зависимость магнитного потока от геометрических размеров и формы проводника, по которому протекает ток.

По умолчанию для расчета трансформаторов принят усредненный параметр в 1,3 тесла. Его можно корректировать.

Шаг №6. Плотность тока

Термин используется для выбора провода обмотки по условиям эксплуатации. Среднее значение для меди принято 3,5 ампера на квадратный миллиметр поперечного сечения.

Для работы трансформатора в условиях повышенного нагрева его следует уменьшить. При принудительном охлаждении или пониженных нагрузках допустимо увеличить. Однако 3,5 А/мм кв вполне подходит для бытовых устройств.

Выполнение онлайн расчета трансформатора

После заполнения ячеек с исходными данными нажимаете на кнопку «Рассчитать». Программа автоматически обрабатывает введенные данные и показывает результаты расчета таблицей.

Как рассчитать силовой трансформатор по формулам за 5 этапов

Привожу упрощенную методику, которой пользуюсь уже несколько десятков лет для создания и проверки самодельных трансформаторных устройств из железа неизвестной марки по мощности нагрузки.

По ней мне практически всегда получалось намотать схему с первой попытки. Очень редко приходилось добавлять или уменьшать некоторое количество витков.

Этап №1. Как мощность сухого трансформатора влияет на форму и поперечное сечение магнитопровода

В основу расчета положено среднее соотношение коэффициента полезного действия ŋ, как отношение электрической мощности S2, преобразованной во вторичной обмотке к приложенной полной S1 в первичной.

ŋ = S1 / S2

Потери мощности во вторичной обмотке оценивают по статистической таблице.

Мощность трансформатора, ватты Коэффициент полезного действия ŋ
15÷50 0,50÷0,80
50÷150 0,80÷0,90
150÷300 0,90÷0,93
300÷1000 0,93÷0,95
>1000 0.95÷0,98

Электрическая мощность устройства определяется произведением номинального тока, протекающего по первичной обмотке в амперах, на напряжение бытовой проводки в вольтах.

Она преобразуется в магнитную энергию, протекающую по сердечнику, полноценно распределяясь в нем в зависимости от формы распределения потоков:

  1. для кольцевой фигуры из П-образных пластин площадь поперечного сечения под катушкой магнитопровода рассчитывается как Qc=√S1;
  2. у сердечника из Ш-образных пластин Qc=0,7√S1.
Сердечники трансформаторов

Таким образом, первый этап расчета позволяет: зная необходимую величину первичной или вторичной мощности подобрать магнитопровод по форме и поперечному сечению сердечника;или по габаритам имеющегося магнитопровода оценить электрические мощности, которые сможет пропускать проектируемый трансформатор.

Этап №2. Особенности вычисления коэффициента трансформации и токов внутри обмоток

Силовой трансформатор создается для преобразования электрической энергии одной величины напряжения в другое, например, U1=220 вольт на входе и U2=24 V — на выходе.

Коэффициент трансформации в приведенном примере записывается как выражение 220/24 или дробь с первичной величиной напряжения в числителе, а вторичной — знаменателе. Он же позволяет определить соотношение числа витков между обмотками.

n = W1 / W2

Коэффициент трансформации трансформатора

На первом этапе мы уже определили электрические мощности каждой обмотки. По ним и величине напряжения необходимо рассчитать силу электрического тока I=S/U внутри любой катушки.

Этап №3. Как вычислить диаметры медного провода для каждой обмотки

При определении поперечного сечения проводника катушки используется эмпирическое выражение, учитывающее, что плотность тока лежит в пределах 1,8÷3 ампера на квадратный миллиметр.

Расчет диаметра провода

Величину тока в амперах для каждой обмотки мы определили на предыдущем шаге.

Теперь просто извлекаем из нее квадратный корень и умножаем на коэффициент 0,8. Полученное число записываем в миллиметрах. Это расчетный диаметр провода для катушки.

Он подобран с учетом выделения допустимого тепла из-за протекающего по нему тока. Если место в окне сердечника позволяет, то диаметр можно немного увеличить. Тогда эти обмотки будут лучше приспособлены к тепловым нагрузкам.

Когда даже при плотной намотке все витки провода не вмещаются в окне магнитопровода, то его поперечное сечение допустимо чуть уменьшить. Но, такой трансформатор следует использовать для кратковременной работы и последующего охлаждения.

При выборе диаметра провода добиваются оптимального соотношения между его нагревом при эксплуатации и габаритами свободного пространства внутри сердечника, позволяющими разместить все обмотки.

Этап №4. Определение числа витков обмоток по характеристикам электротехнической стали: важные моменты

Вычисление основано на использовании магнитных свойств железа сердечника. Промышленные трансформаторы собираются из разных сортов электротехнической стали, подбираемые под конкретные условия работы. Они рассчитываются по сложным, индивидуальным алгоритмам.

Домашнему мастеру достаются магнитопроводы неизвестной марки, определить электротехнические характеристики которой ему практически не реально. Поэтому формулы учитывают усредненные параметры, которые не сложно откорректировать при наладке.

Для расчета вводится эмпирический коэффициент ω’. Он учитывает величину напряжения в вольтах, которое наводится в одном витке катушки и связан с поперечным сечением магнитопровода Qc (см кв).

ω’=45/Qc (виток/вольт)

Расчет числа витков трансформатора

В первичной обмотке число витков вычислим, как W1= ω’∙U1, а во вторичной — W2= ω’∙U2.

Этап №5. Учет свободного места внутри окна магнитопровода

На этом шаге требуется прикинуть: войдут ли все обмотки в свободное пространство окна сердечника с учетом габаритов катушки.

Для этого допускаем, что провод имеет сечение не круглое, а квадрата со стороной одного диаметра. Тогда при совершенно идеальной плотной укладке он займет площадь, равную произведению единичного сечения на количество витков.

Увеличиваем эту площадь процентов на 30, ибо так идеально намотать витки не получится. Это будет место внутри полостей катушки, а она еще займет определенное пространство.

Далее сравниваем полученные площади для катушек каждой обмотки с окном магнитопровода и делаем выводы.

Второй способ оценки — мотать витки «на удачу». Им можно пользоваться, если новая конструкция перематывается проводом со старых рабочих катушек на том же сердечнике.

4 практических совета по наладке и сборке трансформатора: личный опыт

Сборка магнитопровода

Степень сжатия пластин влияет на шумы, издаваемые железом сердечника при вибрациях от протекающего по нему магнитного потока.

Одновременно не плотное прилегание железа с воздушными зазорами увеличивает магнитное сопротивление, вызывает дополнительные потери энергии.

Если для стягивания пластин используются металлические шпильки, то их надо изолировать от железа сердечника бумажными вставками и картонными шайбами.

Иначе по этому креплению возникнет искусственно созданный короткозамкнутый виток. В нем станет наводиться дополнительная ЭДС, значительно снижающая коэффициент полезного действия.

Состояние изоляции крепежных болтов относительно железа сердечника проверяют мегаомметром с напряжением от 1000 вольт. Показание должно быть не менее 0,5 Мом.

Расчет провода по плотности тока

Оптимальные размеры трансформатора играют важную роль для устройств, работающих при экстремальных нагрузках.

Для питающей обмотки, подключенной к бытовой проводке лучше выбирать плотность тока из расчета 2 А/мм кв, а для остальных — 2,5.

Способы намотки витков

Быстрая навивка на станке «внавал» занимает повышенный объем и нормально работает при относительно небольших диаметрах провода.

Качественную укладку обеспечивает намотка плотными витками один возле другого с расположением их рядами и прокладкой ровными слоями изоляции из конденсаторной бумаги, лакоткани, других материалов.

Хорошо подходят для создания диэлектрического слоя целлофановые (не из полиэтилена) ленты. Можно резать их от упаковок сигарет. Отлично справляется с задачами слоя изоляции кулинарная пленка для запекания мясных продуктов и выпечек.

Она же придает красивый вид внешнему покрытию катушки, одновременно обеспечивая ее защиту от механических повреждений.

Обмотки сварочных и пускозарядных устройств, работающие в экстремальных условиях с высокими нагрузками, желательно дополнительно пропитывать между рядами слоями силикатного клея (жидкое стекло).

Ему требуется дать время, чтобы засох. После этого наматывают очередной слой, что значительно удлиняет сроки сборки. Зато созданный по такой технологии трансформатор хорошо выдерживает высокие температурные нагрузки без создания межвитковых замыканий.

Как вариант такой защиты работает пропитка рядов провода разогретым воском, но, жидкое стекло обладает лучшей изоляцией.

Когда длины провода не хватает для всей обмотки, то его соединяют. Подключение следует делать не внутри катушки, а снаружи. Это позволит регулировать выходное напряжение и силу тока.

Замер тока на холостом ходу трансформатора

Мощные сварочные аппараты требуют точного подбора объема пластин и количества витков под рабочее напряжение, что взаимосвязано.

Выполнить качественную наладку позволяет замер тока холостого хода при оптимальной величине напряжения на входной обмотке питания.

Его значение должно укладываться в предел 100÷150 миллиампер из расчета на каждые 100 ватт приложенной мощности для трансформаторных изделий длительного включения. Когда используется режим кратковременной работы с частыми остановками, то его можно увеличить до 400÷500 мА.

Выполняя расчет трансформатора онлайн калькулятором или проверку его вычислений дедовскими формулами, вам придется собирать всю конструкцию в железе и проводах. При первых сборках своими руками можно наделать много досадных ошибок.

Чтобы их избежать рекомендую посмотреть видеоролик владельца Юность Ru. Он очень подробно и понятно объясняет технологию сборки и расчета. Под видео расположено много полезных комментариев, с которыми тоже следует ознакомиться.

Если заметите в ролике некоторые моменты, которые немного отличаются от моих рекомендаций, то можете задавать вопросы в комментариях. Обязательно обсудим.

Простейший расчет силового трансформатора

Простейший расчет силового трансформатора позволяет найти сечение сердечника, число витков в обмотках и диаметр провода. Переменное напряжение в сети бывает 220 В, реже 127 В и совсем редко 110 В. Для транзисторных схем нужно постоянное напряжение 10 — 15 В, в некоторых случаях, например для мощных выходных каскадов усилителей НЧ — 25÷50 В. Для питания анодных и экранных цепей электронных ламп чаще всего используют постоянное напряжение 150 — 300 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.

Силовой трансформатор выполняется на разборном стальном сердечнике из изолированных друг от друга тонких Ш-образных, реже П-образных пластин, а так же вытыми ленточными сердечниками типа ШЛ и ПЛ (Рис. 1).

Его размеры, а точнее, площадь сечения средней части сердечника выбираются с учетом общей мощности, которую трансформатор должен передать из сети всем своим потребителям.

Упрощенный расчет устанавливает такую зависимость: сечение сердечника S в см², возведенное в квадрат, дает общую мощность трансформатора в Вт.

Например, трансформатор с сердечником, имеющим стороны 3 см и 2 см (пластины типа Ш-20, толщина набора 30 мм), то есть с площадью сечения сердечника 6 см², может потреблять от сети и «перерабатывать» мощность 36 Вт. Это упрощенный расчет дает вполне приемлемые результаты. И наоборот, если для питания электрического устройства нужна мощность 36 Вт, то извлекая квадратный корень из 36, узнаем, что сечение сердечника должно быть 6 см².

Например, должен быть собран из пластин Ш-20 при толщине набора 30 мм, или из пластин Ш-30 при толщине набора 20 мм, или из пластин Ш-24 при толщине набора 25 мм и так далее.

Сечение сердечника нужно согласовать с мощностью для того, чтобы сталь сердечника не попадала в область магнитного насыщения. А отсюда вывод: сечение всегда можно брать с избытком, скажем, вместо 6 см² взять сердечник сечением 8 см² или 10 см². Хуже от этого не будет. А вот взять сердечник с сечением меньше расчетного уже нельзя т. к. сердечник попадет в область насыщения, а индуктивность его обмоток уменьшится, упадет их индуктивное сопротивление, увеличатся токи, трансформатор перегреется и выйдет из строя.

В силовом трансформаторе несколько обмоток. Во-первых, сетевая, включаемая в сеть с напряжением 220 В, она же первичная.

Кроме сетевых обмоток, в сетевом трансформаторе может быть несколько вторичных, каждая на свое напряжение. В трансформаторе для питания ламповых схем обычно две обмотки — накальная на 6,3 В и повышающая для анодного выпрямителя. В трансформаторе для питания транзисторных схем чаще всего одна обмотка, которая питает один выпрямитель. Если на какой-либо каскад или узел схемы нужно подать пониженное напряжение, то его получают от того же выпрямителя с помощью гасящего резистора или делителя напряжения.

Число витков в обмотках определяется по важной характеристике трансформатора, которая называется «число витков на вольт», и зависит от сечения сердечника, его материала, от сорта стали. Для распространенных типов стали можно найти «число витков на вольт», разделив 50—70 на сечение сердечника в см:

Так, если взять сердечник с сечением 6 см², то для него получится «число витков на вольт» примерно 10.

Число витков первичной обмотки трансформатора определяется по формуле:

Это значит, что первичная обмотка на напряжение 220 В будет иметь 2200 витков.

Число витков вторичной обмотки определяется формулой:

Если понадобится вторичная обмотка на 20 В, то в ней будет 240 витков.

Теперь выбираем намоточный провод. Для трансформаторов используют медный провод с тонкой эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ). Диаметр провода рассчитывается из соображений малых потерь энергии в самом трансформаторе и хорошего отвода тепла по формуле:

Если взять слишком тонкий провод, то он, во-первых, будет обладать большим сопротивлением и выделять значительную тепловую мощность.

Так, если принять ток первичной обмотки 0,15 А, то провод нужно взять 0,29 мм.

Силовые трансформаторы, простой расчет — Радиомастер инфо

Заставка vВ статье на конкретном примере приводится простой метод расчета силового трансформатора для блока питания или зарядного устройства.

 

 

  1. Перед тем, как использовать силовой трансформатор необходимо определиться с его мощностью.

Например, нужно рассчитать силовой трансформатор для зарядного устройства, которым будем заряжать автомобильные аккумуляторы емкостью до 60 А/час.

Как известно, ток заряда равен 0,1 от емкости аккумулятора, в нашем случае это 6 Ампер.

Напряжение для заряда аккумулятора должно быть не менее 15 В, плюс падение напряжения на диодах и  токоограничивающем резисторе, примем его около 5 В.

Итого, напряжение вторичной обмотки должно быть около 20 В, при токе до 6 А. Мощность при этом, будет равна Р = 6 А х 20 В = 120 Вт.

Схема 3нv

К.п.д. силового трансформатора при мощности до 60 Вт составляет 0,75. При мощности до 150 Вт 0,8 и при больших мощностях 0,85.

В нашем случае принимаем к.п.д. равным 0,8.

При мощности вторичной обмотки 120 Вт, с учетом к.п.д. мощность первичной обмотки равна:

120 Вт : 0,8 = 150 Вт.

  1. По этой мощности определяем площадь поперечного сечения сердечника, на котором будут расположены обмотки.

S (см2) = (1,0 ÷1,2) √Р

Коэффициент перед корнем квадратным из мощности зависит от качества электротехнической стали сердечника.

Принимаем его равным среднему значению 1,1 и получаем площадь сердечника равной 13,5 см2.

Сердечник 1v

  1. Теперь нужно определить дополнительную величину – количество витков на вольт. Обозначим ее N.

N = (50 ÷70)/S (см2)

Коэффициент от 50 до 70 зависит от качества стали. Возьмем среднее значение 60. Получаем количество витков на вольт равным:

N = 60/13,5 = 4,44

Округлим это значение до 4,5 витка на вольт.

Первичная обмотка будет работать от 220 В. Ее количество витков равно 220 х 4,5 = 990 витков.

Вторичная обмотка должна выдавать 20 В. Ее количество витков равно 20 х 4,5 = 90 витков.

  1. Осталось определить диаметр провода обмоток.

Для этого нужно знать ток каждой обмотки. Для вторичной обмотки ток нам известен, его величина 6 А.

Ток первичной обмотки определим, как мощность, деленную на напряжение. (Сдвиг фаз для упрощения расчета учитывать не будем).

I1 = 150 Вт / 220 В = 0,7 А

Диаметр провода определяем по формуле:

D(мм) = (0,7÷0,8)√I(А)

Коэффициент перед корнем квадратным влияет на плотность тока в проводе. Чем больше его значение, тем меньше будет греться провод при работе. Примем среднее значение.

Для меди плотность тока до 3,2 А/мм кв, для алюминиевых проводов до 2А/мм кв.

Диаметр провода первичной обмотки:

D1 = 0,75 √0,7 = 0,63 мм

Диаметр провода вторичной обмотки:

D2 = 0,75 √6 = 1,84 мм

Для намотки выбираем ближайший больший диаметр. Если нет толстого провода для вторичной обмотки, можно намотать ее в два провода. При этом суммарная площадь сечения проводов должна быть не меньше площади сечения для рассчитанного диаметра провода. Как известно, площадь сечения равна πr² , где π это 3,14, а r — радиус провода.

Вот и весь расчет.

Если вторичных обмоток несколько, сумма их мощностей не должна превышать величину, равную мощности первичной обмотки, умноженной на к.п.д. Количество витков на вольт одинаково для всех обмоток конкретного трансформатора. Если известно количество витков на вольт, можно намотать обмотку на любое напряжение, главное, чтобы она влезла в окно магнитопровода. Диаметр провода каждой обмотки определяется исходя из величины тока этой обмотки.

Овладев этой простой методикой, вы сможете не только изготовить нужный вам силовой трансформатор, но и подобрать уже готовый.

Материал статьи продублирован на видео:

Расчет понижающего трансформатора

Расчет понижающего трансформатораТипы магнитопроводов силовых трансформаторов.

Магнитопровод низкочастотного трансформатора состоит из стальных пластин. Использование пластин вместо монолитного сердечника уменьшает вихревые токи, что повышает КПД и снижает нагрев.

расчет трансформатора

Простой расчет понижающего трансформатора.

Магнитопроводы вида 1, 2 или 3 получают методом штамповки.
Магнитопроводы вида 4, 5 или 6 получают путём навивки стальной ленты на шаблон, причём магнитопроводы типа 4 и 5 затем разрезаются пополам.

Магнитопроводы бывают:

1, 4 – броневые,
2, 5 – стержневые,
6, 7 – кольцевые.

Чтобы определить сечение магнитопровода, нужно перемножить размеры «А» и «В». Для расчётов в этой статье используется размер сечения в сантиметрах.

расчет трансформатора

Трансформаторы с витыми стержневым поз.1 и броневым поз.2 магнитопроводами.

расчет трансформатора

Трансформаторы с штампованными броневым поз.1 и стержневым поз.2 магнитопроводами.

расчет трансформатора

Трансформаторы с витыми кольцевыми магнитопроводами.

Как определить габаритную мощность трансформатора.

Габаритную мощность трансформатора можно приблизительно определить по сечению магнитопровода. Правда, ошибка может составлять до 50%, и это связано с рядом факторов. Габаритная мощность напрямую зависит от конструктивных особенностей магнитопровода, качества и толщины используемой стали, размера окна, величины индукции, сечения провода обмоток и даже качества изоляции между отдельными пластинами.

Чем дешевле трансформатор, тем ниже его относительная габаритная мощность.
Конечно, можно путём экспериментов и расчетов определить максимальную мощность трансформатора с высокой точностью, но смысла большого в этом нет, так как при изготовлении трансформатора, всё это уже учтено и отражено в количестве витков первичной обмотки.
Так что, при определении мощности, можно ориентироваться по площади сечения набора пластин проходящего через каркас или каркасы, если их две штуки.

P = B * S² / 1,69

Где:
P – мощность в Ваттах,
B – индукция в Тесла,
S – сечение в см²,
1,69 – постоянный коэффициент.

расчет трансформатора

Пример:

Сначала определяем сечение, для чего перемножаем размеры А и Б.

S = 2,5 * 2,5 = 6,25 см²

Затем подставляем размер сечения в формулу и получаем мощность. Индукцию я выбрал 1,5Tc, так как у меня броневой витой магнитопровод.

P = 1,5 * 6,25² / 1,69 = 35 Ватт

Если требуется определить необходимую площадь сечения манитопровода исходя из известной мощности, то можно воспользоваться следующей формулой:

S = ²√ (P * 1,69 / B)

Пример:

расчет трансформатора Нужно вычислить сечение броневого штампованного магнитопровода для изготовления трансформатора мощностью 50 Ватт.

S = ²√ (50 * 1,69 / 1,3) = 8см²

О величине индукции можно справиться в таблице. Не стоит использовать максимальные значения индукции, так как они могут сильно отличаться для магнитопроводов различного качества.

Максимальные ориентировочные значения индукции.

расчет трансформатора

КАК РАССЧИТАТЬ ПОНИЖАЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР.

В домашнем хозяйстве бывает необходимо оборудовать освещение в сырых помещениях: подвале или погребе и т.д. Эти помещения имеют повышенную степень опасности поражения электрическим током.

В этих случаях следует пользоваться электрооборудованием, рассчитанным на пониженное напряжение питания, не более 42 вольт.
Можно пользоваться электрическим фонарем с батарейным питанием или воспользоваться понижающим трансформатором с 220 вольт на 36 вольт.

В качестве примера давайте рассчитаем и изготовим однофазный силовой трансформатор 220/36 вольт.
Для освещения таких помещений подойдет электрическая лампочка на 36 Вольт и мощностью 25 — 60 Ватт. Такие лампочки с цоколем под стандартный патрон продаются в магазинах электро-товаров.

Если вы найдете лампочку другой мощности, например на 40 ватт, нет ничего страшного — подойдет и она. Просто наш трансформатор будет выполнен с запасом по мощности.

СДЕЛАЕМ УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА 220/36 ВОЛЬТ.

Мощность во вторичной цепи: Р2 = U2 • I2 = 60 ватт

Где:
Р2 – мощность на выходе трансформатора, нами задана 60 ватт;
U2 — напряжение на выходе трансформатора, нами задано 36 вольт;
I2 — ток во вторичной цепи, в нагрузке.

КПД трансформатора мощностью до 100 ватт обычно равно не более η = 0,8.
КПД определяет, какая часть мощности потребляемой от сети идет в нагрузку. Оставшаяся часть идет на нагрев проводов и сердечника. Эта мощность безвозвратно теряется.

расчет трансформатора
Определим мощность потребляемую трансформатором от сети с учетом потерь:

Р1 = Р2 / η = 60 / 0,8 = 75 ватт.

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в магнитопроводе. Поэтому от значения Р1, мощности потребляемой от сети 220 вольт, зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S.

расчет трансформатора

Магнитопровод – это сердечник Ш – образной или О – образной формы, набранный из листов трансформаторной стали. На сердечнике будет располагаться каркас с первичной и вторичной обмотками.

Площадь поперечного сечения магнитопровода рассчитывается по формуле:

S = 1,2 • √P1

Где:
S — площадь в квадратных сантиметрах,
P1 — мощность первичной сети в ваттах.

S = 1,2 • √75 = 1,2 • 8,66 = 10,4 см².

По значению S определяется число витков w на один вольт по формуле:

w = 50 / S

В нашем случае площадь сечения сердечника равна S = 10,4 см.кв.

w = 50 / 10,4 = 4,8 витка на 1 вольт.

Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках.

Число витков в первичной обмотке на 220 вольт:



W1 = U1 • w = 220 • 4.8 = 1056 витка.

Число витков во вторичной обмотке на 36 вольт:

W2 = U2 • w = 36 • 4,8 = 172.8 витков, округляем до 173 витка.

В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на активном сопротивлении провода вторичной обмотки. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5-10 % больше рассчитанного. Возьмем W2 = 180 витков.

Величина тока в первичной обмотке трансформатора:

I1 = P1 / U1 = 75 / 220 = 0,34 ампера.

Ток во вторичной обмотке трансформатора:

I2 = P2 / U2 = 60 / 36 = 1,67 ампера.

Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток определяются по значениям токов в них исходя из допустимой плотности тока, количества ампер на 1 квадратный миллиметр площади проводника. Для трансформаторов плотность тока, для медного провода, принимается 2 А/мм² .

При такой плотности тока диаметр провода без изоляции в миллиметрах определяется по формуле:

d = 0,8 √I

Для первичной обмотки диаметр провода будет:

d1 = 0,8 √I 1 = 0,8 √0,34 = 0,8 * 0,58 = 0,46 мм. Возьмем 0,5 мм.

Диаметр провода для вторичной обмотки:

d2 = 0,8 √I 2 = 0,8 √1,67 = 0,8 * 1,3 = 1,04 мм. Возьмем 1,1 мм.

ЕСЛИ 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 формуле:

s = 0,8 • d²

где: d — диаметр провода.

Например: мы не смогли найти провод для вторичной обмотки диаметром 1,1 мм.

Площадь поперечного сечения провода диаметром 1,1 мм равна:

s = 0,8 • d² = 0,8 • 1,1² = 0,8 • 1,21 = 0,97 мм²

Округлим до 1,0 мм².

Из таблицы выбираем диаметры двух проводов сумма площадей поперечного сечения которых равна 1.0 мм².

расчет трансформатора

Например, это два провода диаметром по 0,8 мм. и площадью по 0,5 мм².

Или два провода:

— первый диаметром 1,0 мм. и площадью сечения 0,79 мм²,
— второй диаметром 0,5 мм. и площадью сечения 0,196 мм².
что в сумме дает: 0,79 + 0,196 = 0,986 мм².

Намотка катушки ведется двумя проводами одновременно, строго выдерживается равное количество витков обоих проводов. Начала этих проводов соединяются между собой. Концы этих проводов также соединяются.
Получается как бы один провод с суммарным поперечным сечением двух проводов.

И конечно можно воспользоватся программой для расчета

Еще записи по теме
Первичная и вторичная обмотка трансформатора. Трансформаторы

Трансформаторы являются одними из самых распространенных электротехнических устройств, которые находят применение в самых разных областях — энергетике, промышленности, электронике, в быту.

Коротко назначение трансформатора можно охарактеризовать так: это устройство, преобразующее переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Все трансформаторы предназначены для работы только с переменным напряжением.

Трансформатор нельзя включать в сеть постоянного тока, так как при подключении трансформатора к сети постоянного тока магнитный поток в нем будет неизменный во времени и, следовательно, не будет индуктировать ЭДС в обмотках; вследствие этого в первичной обмотке будет протекать большой ток, так как при отсутствии ЭДС он будет ограничиваться только относительно небольшим активным сопротивлением обмотки. Этот ток может вызвать недопустимый нагрев обмотки и даже ее перегорание.

Существуют повышающие и понижающие трансформаторы. В повышающем трансформаторе первичная обмотка имеет низкое напряжение, число витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной. В понижающем трансформаторе, наоборот, вторичная обмотка имеет низкое напряжение, а число витков вторичной обмотки меньше, чем в первичной.

Отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки называется коэффициентом трансформации и обозначается буквой К :

где U1 и U2 – это напряжения на входе и выходе из трансформатора, N1 и N2 — число витков первичной и вторичной обмоток, I1 и I2 – это токи первичной и вторичной цепей.

Принцип действия всех трансформаторов связан с явлением электромагнитной индукции.

Трансформатор состоит из ферромагнитного магнитопровода Ф, собранного из отдельных листов электротехнической стали, на котором расположены две обмотки (1 — первичная, 2 — вторичная), выполненные из изолированного провода.

Обмотку, подключенную к источнику питания, принято называть первичной, а обмотку, к которой подключены потребители — вторичной.

При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС во вторичной обмотке. Сила тока во вторичной обмотке, не присоединенной к цепи, потребляющей энергию, равна нулю. Если цепь подсоединена и происходит потребление электроэнергии, то в соответствии с законом сохранения энергии сила тока в первичной обмотке пропорционально возрастает.

Таким образом, и происходит преобразование и распределение электрической энергии.

Силовые трансформаторы — Данный вид трансформатора предназначен для преобразования электрической энергии в электрических сетях, для питания различного электрооборудования, в осветительных цепях.

Автотрансформаторы — у данного типа трансформаторов обмотки соединены между собой гальванически. В основном автотрансформаторы применяются для изменения и регулировки напряжения.

Трансформаторы тока — трансформатор, созданный для понижения первичного тока до величины применяемой в цепях измерения, защиты, управления и сигнализации. Номинальное значение вторичной обмотки 1А, 5А. Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке на коэффициент трансформации.

Разделительные трансформаторы — имеют первичную обмотку, которая не связана электрически со вторичными обмотками. Силовые разделительные трансформаторы служат для повышения безопасности в электросетях. Сигнальные разделительные трансформаторы предназначены для обеспечения гальванической развязки электрических цепей.

Переменного тока.

Принципиальная схема трансформатора приведена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема трансформатора


Основные части трансформатора: замкнутый стальной сердечник 1 и размещенные на этом сердечнике обмотки 2 и 3. Обмотки изолированы от стального сердечника и друг от друга, т. е. обмотки электрически не связаны между собой.

Сердечники трансформаторов набирают из листов специальной так называемой трансформаторной стали толщиной 0,35 или 0,5 мм.

Листы стали изолируют друг от друга специальной бумагой или лаковой изоляцией.

Трансформаторная сталь имеет повышенное по сравнению с обычной сталью электрическое сопротивление, способствующее, так же как и наличие прокладок и лака, уменьшению вихревых токов, индуктируемых в сердечнике, и связанных с ними потерь.

В трансформаторной стали потери, связанные с , меньше, чем в других сортах стали.

Обмотка трансформатора, к которой подводится электрическая энергия, называется первичной обмоткой , другая, к которой присоединяются приемники энергии, — вторичной обмоткой .

Соответственно все электрические величины (мощность, напряжение, ток, сопротивление и т. д.), относящиеся к электрической цепи первичной обмотки, называются первичными, а относящиеся ко вторичной обмотке, — вторичными.

Обмотка с более высоким напряжением называется обмоткой высшего напряжения (в. н.), обмотка, присоединенная к сети с меньшим напряжением, называется обмоткой низшего напряжения (н.н.).

Если вторичное напряжение меньше первичного, то трансформатор называется понижающим, а если больше — повышающим.

Режим работы трансформатора, при котором вторичная обмотка разомкнута, а к зажимам первичной подведено напряжение, называется холостым ходом .

Если к зажимам первичной обмотки подвести напряжение переменного тока U 1 , то в первичной обмотке потечет ток, который создаст переменный магнитный поток.

Преобладающая часть магнитных линий потока замкнется по стальному сердечнику, пронизывая все нитки первичной и вторичной обмоток. Эта часть магнитного потока называется основным, или рабочим, магнитным потоком Ф т.

Другая часть потока, обычно гораздо меньшая, замыкается через воздух, пронизывая только витки первичной обмотки, и называется потоком рассеяния первичной обмотки Ф s1 . При разомкнутой вторичной цепи (цепи, питаемой от вторичной обмотки) ток в ней отсутствует и с ней не связано никакое магнитное поле.

При замыкании вторичной цепи в ней появляется ток; связанное с ним магнитное поле образует два потока: один в сердечнике, другой, замыкающийся через воздух, Ф s2 ; таким образом, около вторичной обмотки также создается поток рассеяния.

Потоки рассеяния аналогичны магнитному потоку самоиндукции, который создает ток в любой катушке индуктивности и любом проводе. Эти потоки являются вредными.

Мощность, расходуемая на нагревание стального сердечника, называется потерями в стали и обозначается

Как работают трансформаторы | Проекты самодельных цепей

Согласно определению, данному в Википедии, электрический трансформатор — это стационарное оборудование, которое обменивает электроэнергию через пару близко намотанных катушек посредством магнитной индукции.

Постоянно изменяющийся ток в одной обмотке трансформатора генерирует переменный магнитный поток, который, следовательно, индуцирует переменную электродвижущую силу над второй катушкой, построенной на том же сердечнике.

Основной принцип работы

Трансформаторы в основном работают путем передачи электрической энергии между парой катушек посредством взаимной индукции, без зависимости от какой-либо формы прямого контакта между двумя обмотками.

Этот процесс передачи электричества посредством индукции был впервые подтвержден законом индукции Фарадея в 1831 году. Согласно этому закону индуцированное напряжение на двух катушках создается из-за переменного магнитного потока, окружающего катушку.

Основная функция трансформатора заключается в повышении или понижении переменного напряжения / тока в различных пропорциях в соответствии с требованиями применения. Пропорции определяются числом витков и коэффициентом витка обмотки.

Анализ идеального трансформатора

Мы можем представить идеальный трансформатор как гипотетический проект, который может быть практически без каких-либо потерь. Кроме того, эта идеальная конструкция может иметь свою первичную и вторичную обмотки, идеально связанные друг с другом.

Это означает, что магнитная связь между двумя обмотками осуществляется через сердечник, магнитная проницаемость которого бесконечна, и с индуктивностями обмотки при полной нулевой магнитодвижущей силе.

Мы знаем, что в трансформаторе приложенный переменный ток в первичной обмотке пытается усилить переменный магнитный поток в сердечнике трансформатора, который также включает в себя вторичную обмотку, окруженную вокруг него.

Из-за этого изменяющегося потока электродвижущая сила (ЭДС) индуцируется на вторичной обмотке посредством электромагнитной индукции. Это приводит к генерации потока на вторичной обмотке с величиной, противоположной, но равной потоку первичной обмотки, согласно закону Ленца.

Поскольку сердечник обладает бесконечной магнитной проницаемостью, весь (100%) магнитный поток может передаваться через две обмотки.

Это означает, что, когда первичная обмотка подвергается воздействию источника переменного тока, а нагрузка подключается к клеммам вторичной обмотки, ток протекает через соответствующую обмотку в направлениях, как показано на следующей диаграмме.В этом состоянии магнитная сила сердечника нейтрализуется до нуля.

Изображение предоставлено: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Transformer3d_col3.svg

В этой идеальной конструкции трансформатора, поскольку передача потока через первичную и вторичную обмотку составляет 100%, согласно закону Фарадея, Индуцированное напряжение на каждой из обмоток будет совершенно пропорционально числу витков обмотки, как показано на следующем рисунке:

Тестовое видео Проверка линейной зависимости между первичным / вторичным отношением витков.

ПОВОРОТНЫЕ И НАПРЯЖЕННЫЕ ОТНОШЕНИЯ

Попробуем разобраться в расчетах коэффициента витков:

Чистая величина напряжения, индуцированного от первичной к вторичной обмотке, определяется просто отношением числа витков наматывается на первичную и вторичную секции.

Однако это правило применяется, только если трансформатор близок к идеальному трансформатору.

Идеальный трансформатор — это тот трансформатор, который имеет незначительные потери в виде скин-эффекта или вихревого тока.

Давайте возьмем пример рисунка 1 ниже (для идеального трансформатора).

Предположим, что первичная обмотка состоит примерно из 10 витков, а вторичная — только с одной виткой. Благодаря электромагнитной индукции линии потока, создаваемые поперек первичной обмотки в ответ на вход переменного тока, попеременно расширяются и коллапсируют, прорезая 10 витков первичной обмотки. Это приводит к точно пропорциональному количеству напряжения, индуцируемого на вторичной обмотке, в зависимости от коэффициента поворота.

Обмотка, которая снабжается вводом переменного тока, становится первичной обмоткой, а дополняющая обмотка, которая производит выходной сигнал посредством магнитной индукции от первичной обмотки, становится вторичной обмоткой.

Рисунок (1)

Поскольку вторичная обмотка имеет только один виток, она испытывает пропорциональный магнитный поток через один виток относительно 10 витков первичной обмотки.

Следовательно, поскольку напряжение, приложенное к первичной обмотке, составляет 12 В, то каждая из ее обмоток будет подвергаться противо-ЭДС 12/10 = 1.2 В, и это в точности величина напряжения, которое будет влиять на один виток, присутствующий во вторичной секции. Это связано с тем, что он имеет одну обмотку, которая способна извлечь только ту же эквивалентную величину индукции, которая может быть доступна за один оборот первичной обмотки.

Таким образом, вторичное устройство с одним оборотом сможет извлечь 1,2 В из основного.

Приведенное выше объяснение указывает, что число витков на первичной обмотке трансформатора линейно соответствует напряжению питания на нем, а напряжение просто делится на число витков.

Таким образом, в приведенном выше случае, поскольку напряжение составляет 12 В, а число витков равно 10, ЭДС чистого счетчика, индуцированная на каждом из витков, будет равна 12/10 = 1,2 В

Пример №2

Сейчас давайте представим рисунок 2 ниже, он показывает тип конфигурации, аналогичный показанному на рисунке 1. ожидайте вторичного, который теперь имеет 1 дополнительный ход, то есть 2 числа ходов.

Излишне говорить, что теперь вторичное устройство будет проходить в два раза больше линий потока по сравнению с состоянием на рисунке 1, которое имело всего один оборот.

Таким образом, здесь вторичная обмотка будет показывать около 12/10 x 2 = 2,4 В, потому что на два витка будет влиять величина встречной ЭДС, которая может быть эквивалентной для двух обмоток на первичной стороне трафо.

Поэтому из вышеприведенного обсуждения в целом можно сделать вывод, что в трансформаторе соотношение между напряжением и числом витков на первичной и вторичной обмотках является довольно линейным и пропорциональным.

Число оборотов трансформатора

Таким образом, полученная формула для расчета числа оборотов для любого трансформатора может быть выражена как:

Es / Ep = Ns / Np

где,

  • Es = Вторичное напряжение ,
  • Ep = первичное напряжение,
  • Ns = число вторичных витков,
  • Np = количество первичных витков.

Отношение первичных вторичных оборотов

Интересно отметить, что приведенная выше формула указывает на прямую зависимость между отношением вторичного напряжения к первичному и вторичного к первичному числу витков, которые указаны пропорциональными и равно.

Следовательно, вышеприведенное уравнение можно также выразить как:

Ep x Ns = Es x Np

Далее мы можем вывести приведенную выше формулу для решения Es и Ep, как показано ниже:

Es = (Ep x Ns) / Np

аналогично,

Ep = (Es x Np) / Ns

Приведенное выше уравнение показывает, что при наличии любых трех величин четвертую величину можно легко определить, решив формулу ,

Решение практических проблем обмотки трансформатора

Пример № 1: Трансформатор имеет 200 оборотов в первичной секции, 50 оборотов во вторичной обмотке и 120 вольт, подключенных к первичной обмотке (Ep). Какое может быть напряжение на вторичной обмотке (E s)?

Дано:

  • Np = 200 витков
  • Ns = 50 витков
  • Ep = 120 вольт
  • Es =? вольт

Ответ:

Es = EpNs / Np

Замещение:

Es = (120 В x 50 витков) / 200 витков

Es = 30 вольт

Случай в точке # 2 : Предположим, у нас 400 витков провода в катушке с железным сердечником.

Предполагая, что катушка требуется в качестве первичной обмотки трансформатора, рассчитайте число витков, которые необходимо намотать на катушку, чтобы получить вторичную обмотку трансформатора, чтобы обеспечить вторичное напряжение в один вольт в ситуации где первичное напряжение 5 вольт?

Дано:

  • Np = 400 витков
  • Ep = 5 вольт
  • Es = 1 вольт
  • Ns =? повороты

Ответ:

EpNs = EsNp

Транспонирование для Ns:

Ns = EsNp / Ep

Замена:

Ns = (1 В x 400 витков) / 5 В

9862 Ns = 80 витков

Помните: Отношение напряжения (5: 1) эквивалентно отношению обмоток (400: 80).Иногда, в качестве замены определенных значений, вы обнаруживаете, что вам назначен коэффициент поворота или напряжения.

В подобных случаях вы можете просто принять любое произвольное число для одного из напряжений (или обмоток) и вычислить другое альтернативное значение из отношения.

В качестве иллюстрации, предположим, что коэффициент намотки назначен 6: 1, вы можете представить количество витков для первичной секции и вычислить эквивалентное вторичное число витков, используя такие же пропорции, как 60:10, 36: 6, 30: 5 и т. Д.

Трансформатор во всех приведенных выше примерах имеет меньшее число витков во вторичной секции по сравнению с первичной секцией. По этой причине вы можете найти меньшее количество напряжения на вторичной обмотке trafo, а не на первичной стороне.

Что такое повышающие и понижающие трансформаторы

Трансформатор, имеющий номинальное напряжение на вторичной стороне ниже номинального напряжения на первичной стороне, называется трансформатором STEP-DOWN.

Или, альтернативно, если вход переменного тока подается на обмотку с большим числом витков, то трансформатор действует как понижающий трансформатор.

Соотношение понижающего трансформатора четыре к одному записано как 4: 1. Трансформатор, который включает меньшее число витков на первичной стороне по сравнению со вторичной стороной, будет генерировать более высокое напряжение на вторичной стороне по сравнению с напряжением, подключенным на первичной стороне.

Трансформатор, у которого вторичная сторона имеет номинальное напряжение, превышающее напряжение на первичной стороне, называется STEP-UP трансформатором. Или, в качестве альтернативы, если вход переменного тока подается на обмотку с меньшим числом витков, то трансформатор действует как повышающий трансформатор.

Соотношение повышающего трансформатора от одного до четырех необходимо записать как 1: 4. Как видно из двух соотношений, величина первичной боковой обмотки постоянно упоминается в начале.

Можем ли мы использовать понижающий трансформатор в качестве повышающего трансформатора и наоборот?

Да, определенно! Все трансформаторы работают по тому же фундаментальному принципу, что и описанный выше. Использование повышающего трансформатора в качестве понижающего трансформатора просто означает переключение входных напряжений через их первичную / вторичную обмотку.

Например, если у вас есть обычный повышающий трансформатор источника питания, который обеспечивает выходной сигнал 12-0-12 В от входного переменного тока 220 В, вы можете использовать тот же трансформатор в качестве повышающего трансформатора для получения выходного напряжения 220 В от 12 В переменного тока.

Классическим примером является схема инвертора, где в трансформаторах нет ничего особенного. Все они работают с использованием обычных понижающих трансформаторов, подключенных противоположным образом.

Воздействие нагрузки

Всякий раз, когда нагрузка или электрическое устройство подключается через вторичную обмотку трансформатора, ток или усилители проходят через вторичную сторону обмотки вместе с нагрузкой.

Магнитный поток, генерируемый током во вторичной обмотке, взаимодействует с магнитными линиями потока, генерируемыми усилителями на первичной стороне. Этот конфликт между двумя линиями потоков возникает в результате общей индуктивности между первичной и вторичной обмотками.

Взаимный поток

Абсолютный поток в материале сердечника трансформатора преобладает как на первичной, так и на вторичной обмотке. Это также способ, с помощью которого электрическая энергия может мигрировать от первичной обмотки к вторичной обмотке.

В связи с тем, что этот поток объединяет обе обмотки, это явление обычно называют ВЗАИМНЫМ ПОТОКОМ. Кроме того, индуктивность, которая генерирует этот поток, преобладает в обеих обмотках и называется взаимной индуктивностью.

На рисунке (2) ниже показан поток, создаваемый токами в первичной и вторичной обмотках трансформатора при каждом включении тока питания в первичной обмотке.

Рисунок (2)

Всякий раз, когда сопротивление нагрузки подключено к вторичной обмотке, напряжение, возбужденное во вторичной обмотке, запускает ток, который циркулирует во вторичной обмотке.

Этот ток создает кольца потока вокруг вторичной обмотки (обозначены пунктирными линиями), которые могут быть альтернативой полю потока вокруг первичной обмотки (закон Ленца).

Следовательно, поток вокруг вторичной обмотки подавляет большую часть потока вокруг первичной обмотки.

При меньшем количестве потока, окружающем первичную обмотку, обратная эдс ослабляется, и из источника питания высасывается больше усилителя. Дополнительный ток в первичной обмотке высвобождает дополнительные линии потока, в значительной степени восстанавливая первоначальное количество линий абсолютного потока.

ПОВОРОТНЫЕ И ТЕКУЩИЕ СООТНОШЕНИЯ

Количество линий магнитного потока, образующихся в сердечнике trafo, пропорционально силе намагничивания

(В АМПЕРНЫХ ПОВОРОТАХ) первичной и вторичной обмоток.

Ампер-виток (I x N) указывает на магнитодвижущую силу; Можно понимать, что это магнитодвижущая сила, создаваемая одним током тока, протекающим в 1 витке катушки.

Поток, который имеется в сердечнике трансформатора, окружает первичную и вторичную обмотки.

Учитывая, что поток одинаков для каждой обмотки, ампер-витки в каждой, первичной и вторичной обмотках всегда должны быть одинаковыми.

По этой причине:

IpNp = IsNs

Где:

IpNp = ампер / витки в первичной обмотке
IsNs — ампер / витки во вторичной обмотке

Путем деления обеих сторон Выражение
Ip , получаем:
Np / Ns = Is / Ip

, так как: Es / Ep = Ns / Np

Тогда: Ep / Es = Np / Ns

Также: Ep / Es = Is / Ip

, где

  • Ep = напряжение на первичной обмотке в вольтах
  • Es = напряжение на вторичной обмотке в вольтах
  • Ip = ток на первичной обмотке в амперах
  • Is = ток в первичной обмотке вторичные в амперах

Обратите внимание, что уравнения показывают, что отношение ампер является обратной величиной обмотки или коэффициента поворота, а также коэффициента напряжения.

Это означает, что трансформатор, имеющий меньшее количество витков на вторичной стороне по сравнению с первичной, может понизить напряжение, но увеличит ток. Например:

Предположим, что трансформатор имеет отношение напряжений 6: 1.

Попробуйте найти ток или усилитель на вторичной стороне, если ток или усилитель на первичной стороне составляет 200 миллиампер.

Предположим,

Ep = 6 В (в качестве примера)
Es = 1 В
Ip = 200 мА или 0.2Amp
Is =?

Ответ:

Ep / Es = Is / Ip

Транспонирование для Is:

Is = EpIp / Es

Замена:

Is = (6 В x 0,2A) / 1 В
Is = 1,2A

В приведенном выше сценарии говорится, что, несмотря на тот факт, что напряжение на вторичной обмотке составляет одну шестую напряжения на первичной обмотке, усилители во вторичной обмотке в 6 раз превышают амперы в первичной обмотке.

Приведенные выше уравнения вполне можно рассматривать с альтернативной точки зрения.

Коэффициент намотки означает сумму, посредством которой трансформатор увеличивает или увеличивает или уменьшает напряжение, подключенное к первичной стороне.

Просто для иллюстрации, предположим, что если вторичная обмотка трансформатора имеет в два раза больше оборотов, чем первичная обмотка, то напряжение, возбужденное на вторичной стороне, вероятно, будет вдвое больше напряжения на первичной обмотке.

В случае, если вторичная обмотка несет половину числа витков первичной стороны, напряжение на вторичной стороне будет составлять половину напряжения на первичной обмотке.

Сказав это, коэффициент намотки вместе с коэффициентом усиления трансформатора составляют обратную связь.

В результате повышающий трансформатор 1: 2 может иметь половину усилителя на вторичной стороне по сравнению с первичной стороной. Понижающий трансформатор 2: 1 может иметь двукратное усиление во вторичной обмотке по отношению к первичной стороне.

Иллюстрация: Трансформатор с коэффициентом обмотки 1:12 имеет ток 3 А на вторичной стороне.Узнать величину ампер в первичной обмотке?

Дано:

Np = 1 виток (например)
Ns = 12 витков
Is = 3Amp
Lp =?

Ответ:

Np / Ns = Is / Ip

Замена:

Ip = (12 витков x 3 ампер) / 1 виток

Ip = 36A

Расчет взаимной индуктивности

Взаимная индукция — это процесс, в котором одна обмотка проходит индукцию ЭДС из-за скорости изменения тока соседней обмотки, приводящей к индуктивной связи между обмоткой.

Другими словами Взаимная индуктивность — это отношение индуцированной ЭДС на одной обмотке к скорости изменения тока на другой обмотке, выраженное в следующей формуле:

M = ЭДС / ди (т) / DT

Фазирование в трансформаторах:

Обычно, когда мы исследуем трансформаторы, большинство из нас полагает, что напряжение и токи первичной и вторичной обмоток находятся в фазе друг с другом. Однако это не всегда может быть правдой.В трансформаторах соотношение между напряжением, фазовым углом тока на первичной и вторичной обмотках зависит от того, как эти обмотки вращаются вокруг сердечника. Это зависит от того, находятся ли они оба в направлении против часовой стрелки или в направлении по часовой стрелке, или же одна обмотка повернута по часовой стрелке, а другая — против часовой стрелки.

Давайте посмотрим на следующие диаграммы, чтобы понять, как ориентация обмотки влияет на фазовый угол:

В приведенном выше примере направления обмотки выглядят одинаково, то есть первичная и вторичная обмотки повернуты по часовой стрелке.Благодаря этой идентичной ориентации фазовый угол выходного тока и напряжения идентичен фазовому углу входного тока и напряжения.

Во втором примере, приведенном выше, можно видеть направление намотки трансформатора с противоположной ориентацией. Как можно видеть, первичный, кажется, направлен по часовой стрелке, а вторичный намотан против часовой стрелки. Из-за этой противоположной ориентации обмотки фазовый угол между двумя обмотками составляет 180 градусов друг от друга, и индуцированный вторичный выход показывает синфазный ток и отклик напряжения.

Точечная нотация и Точечная конвенция

Чтобы избежать путаницы, Точечная нотация или Точечная конвенция используется для представления ориентации обмотки трансформатора. Это позволяет пользователю понять характеристики угла фазы на входе и выходе, независимо от того, находятся ли первичная и вторичная обмотка в фазе или в противофазе.

Соглашение о точках реализуется точечными метками на начальной точке обмотки, указывающими, находятся ли обмотка в фазе или против фазы относительно друг друга.

Следующая схема трансформатора имеет условное обозначение точки и означает, что первичная и вторичная части трансформатора находятся в фазе друг с другом.

Обозначение точек, используемое на иллюстрации ниже, показывает точки, расположенные поперек противоположных точек первичной и вторичной обмоток. Это указывает на то, что ориентация обмотки двух сторон не одинакова, и поэтому фазовый угол поперек двух обмоток будет сдвигаться по фазе на 180 градусов, когда на одну из обмоток подается вход переменного тока.

Потери в реальном трансформаторе

Расчеты и формулы, рассмотренные в предыдущих параграфах, основаны на идеальном трансформаторе. Однако в реальном мире и для настоящего трансформера сценарий может сильно отличаться.

Вы обнаружите, что в идеальной конструкции следующие основные линейные коэффициенты реальных трансформаторов будут игнорироваться:

(a) Многие типы потерь в сердечнике, вместе известные как потери тока намагничивания, могут включать в себя следующие типы потерь:

  • Гистерезисные потери: это вызвано нелинейными влияниями магнитного потока на сердечник трансформатора.
  • Потери на вихревые токи: эти потери возникают из-за явления, называемого джоулевым нагревом в сердечнике трансформатора. Он пропорционален квадрату напряжения, приложенного к первичной обмотке трансформатора.

(b) В отличие от идеального трансформатора, сопротивление обмотки в реальном трансформаторе никогда не может иметь нулевого сопротивления. Это означает, что обмотка в конечном итоге будет иметь некоторое сопротивление и индуктивность, связанные с ними.

  • Джоулевые потери: Как объяснено выше, сопротивление, генерируемое на клеммах обмотки, приводит к джоулевым потерям.
  • Поток утечки: мы знаем, что трансформаторы сильно зависят от магнитной индукции на их обмотке. Однако, поскольку обмотка построена на общем одноядерном устройстве, магнитный поток имеет тенденцию протекать через обмотку через сердечник. Это приводит к появлению полного сопротивления, называемого первичным / вторичным реактивным сопротивлением, которое способствует потерям трансформатора.

(c) Поскольку трансформатор также является своего рода индуктором, на него также влияют такие явления, как паразитная емкость и собственный резонанс, из-за распределения электрического поля.Эти паразитные емкости обычно могут быть в трех различных формах, как указано ниже:

  • Емкость, создаваемая между витками один над другим внутри одного слоя;
  • Емкость, создаваемая в двух или более смежных слоях;
  • Емкость, создаваемая между сердечником трансформатора и обмоточным слоем (слоями), лежащим рядом с сердечником;

Заключение

Из приведенного выше обсуждения можно понять, что в практических приложениях расчет трансформатора, особенно трансформатора с железным сердечником, может быть не таким простым, как идеальный трансформатор.

Чтобы получить наиболее точные результаты для данных обмотки, нам может потребоваться учитывать множество факторов, таких как: плотность потока, площадь сердечника, размер сердечника, ширина языка, площадь окна, тип материала сердечника и т. Д.

Вы можете узнать больше обо всех эти расчеты под этим постом:

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и учебными пособиями.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!

Принцип работы трансформатора — коэффициент поворота и трансформации

Основным принципом работы трансформатора является Закон Фарадея об электромагнитности Индукция или взаимная индукция между двумя катушками. Работа трансформатора объясняется ниже. Трансформатор состоит из двух отдельных обмоток, размещенных над многослойным сердечником из кремнистой стали.

Обмотка, к которой подключен источник переменного тока, называется первичной обмоткой, а к которой подключена нагрузка — вторичной обмоткой, как показано на рисунке ниже.Он работает на переменном токе только на , поскольку для взаимной индукции между двумя обмотками требуется переменный поток.

transformer-working-diagram

Содержание:

Когда источник переменного тока подается на первичную обмотку с напряжением V 1 , в сердечнике трансформатора устанавливается переменный поток ϕ, который соединяется со вторичной обмоткой, и в результате этого возникает эдс в нем называется взаимно индуцированной ЭДС . Направление этой наведенной ЭДС противоположно приложенному напряжению V 1 , это из-за закона Ленца, показанного на рисунке ниже:

working-of-transformer-circuit Физически, между двумя обмотками нет электрического соединения, но они магнитно связаны.Следовательно, электрическая мощность передается от первичной цепи во вторичную цепь через взаимную индуктивность.

Индуцированная ЭДС в первичной и вторичной обмотках зависит от скорости изменения связи потока, которая составляет (N dϕ / dt).

dϕ / dt — изменение потока и одинаково для первичной и вторичной обмоток. Индуцированная ЭДС E 1 в первичной обмотке пропорциональна числу витков N 1 первичной обмотки (E 1 ∞ N 1 ).Аналогично индуцируемая эдс во вторичной обмотке пропорциональна числу витков на вторичной стороне. (E 2 ∞ N 2 ).

Трансформатор от источника постоянного тока

Как обсуждалось выше, трансформатор работает от источника переменного тока и не может работать без источника постоянного тока. Если на первичную обмотку подается номинальное постоянное напряжение, в сердечнике трансформатора будет создаваться постоянный магнитный поток, и, следовательно, не будет никакого генерирования ЭДС, вызванного самоиндукцией, так как для связи потока с вторичной обмоткой должно быть необходим переменный поток, а не постоянный поток.

Согласно закону Ома

working-of-transformer-eq

Сопротивление первичной обмотки очень низкое, а ток первичной обмотки высокий. Таким образом, этот ток намного выше, чем номинальный ток первичной обмотки при полной нагрузке. Следовательно, в результате количество выделяемого тепла будет больше, и, следовательно, потери на вихревые токи (I 2 R) будут больше.

Из-за этого изоляция первичных обмоток будет сожжена, а трансформатор поврежден.

Коэффициент поворота

Определяется как отношение первичных и вторичных витков.
turn-ratio-eq Если N 2 > N 1 , трансформатор называется Повышающий трансформатор

Если N 2 1 , то трансформатор называется Трансформатор понижающий

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации определяется как отношение вторичного напряжения к первичному напряжению. Обозначается К.
transformation-ratio-of-transformer

As (E 2 ∞ N 2 и E 1 ∞ N 1 )

Это все о работе трансформатора.

,

Определение, Типы, Принцип работы, Диаграмма

    • Классы
      • Класс 1 — 3
      • Класс 4 — 5
      • Класс 6 — 10
      • Класс 11 — 12
    • КОНКУРСЫ
      • BBS
      • 000000000000 Книги
        • NCERT Книги для 5 класса
        • NCERT Книги Класс 6
        • NCERT Книги для 7 класса
        • NCERT Книги для 8 класса
        • NCERT Книги для 9 класса 9
        • NCERT Книги для 10 класса
        • NCERT Книги для 11 класса
        • NCERT Книги для 12-го класса
      • NCERT Exemplar
        • NCERT Exemplar Class 8
        • NCERT Exemplar Class 9
        • NCERT Exemplar Class 10
        • NCERT Exemplar Class 11
        • NCERT Exemplar Class 12
        • 9000al Aggar Agard Agard Agard Agard Agulis Class 12
          • RS Решения Aggarwal класса 10
          • RS Решения Aggarwal класса 11
          • RS Решения Aggarwal класса 10
          • 90 003 Решения RS Aggarwal класса 9
          • Решения RS Aggarwal класса 8
          • Решения RS Aggarwal класса 7
          • Решения RS Aggarwal класса 6
        • Решения RD Sharma
          • Решения класса RD Sharma
          • Решения класса 9 Шарма 7 Решения RD Sharma Class 8
          • Решения RD Sharma Class 9
          • Решения RD Sharma Class 10
          • Решения RD Sharma Class 11
          • Решения RD Sharma Class 12
        • ФИЗИКА
          • Механика
          • 000000 Электромагнетизм
        • ХИМИЯ
          • Органическая химия
          • Неорганическая химия
          • Периодическая таблица
        • МАТС
          • Теорема Пифагора
          • Отношения и функции
          • Последовательности и серии
          • Таблицы умножения
          • Детерминанты и матрицы
          • Прибыль и убыток
          • Полиномиальные уравнения
          • Делительные дроби
        • 000 ФОРМУЛЫ
          • Математические формулы
          • Алгебровые формулы
          • Тригонометрические формулы
          • Геометрические формулы
        • КАЛЬКУЛЯТОРЫ
          • Математические калькуляторы
          • S000
          • S0003
          • Pегипс Класс 6
          • Образцы документов CBSE для класса 7
          • Образцы документов CBSE для класса 8
          • Образцы документов CBSE для класса 9
          • Образцы документов CBSE для класса 10
          • Образцы документов CBSE для класса 11
          • Образец образца CBSE pers for Class 12
        • CBSE Предыдущий год Вопросник
          • CBSE Предыдущий год Вопросники Класс 10
          • CBSE Предыдущий год Вопросник класс 12
        • HC Verma Solutions
          • HC Verma Solutions Класс 11 Физика
          • Решения HC Verma Class 12 Physics
        • Решения Lakhmir Singh
          • Решения Lakhmir Singh Class 9
          • Решения Lakhmir Singh Class 10
          • Решения Lakhmir Singh Class 8
        • Примечания
        • CBSE
        • Notes
            CBSE Класс 7 Примечания CBSE
          • Класс 8 Примечания CBSE
          • Класс 9 Примечания CBSE
          • Класс 10 Примечания CBSE
          • Класс 11 Примечания CBSE
          • Класс 12 Примечания CBSE
        • Примечания пересмотра
        • CBSE Редакция
        • CBSE
        • CBSE Class 10 Примечания к пересмотру
        • CBSE Class 11 Примечания к пересмотру 9000 4
        • Замечания по пересмотру CBSE класса 12
      • Дополнительные вопросы CBSE
        • Дополнительные вопросы CBSE 8 класса
        • Дополнительные вопросы CBSE 8 по естественным наукам
        • CBSE 9 класса Дополнительные вопросы
        • CBSE 9 дополнительных вопросов по науке CBSE
        • 9000 Класс 10 Дополнительные вопросы по математике
        • CBSE Класс 10 Дополнительные вопросы по науке
      • Класс CBSE
        • Класс 3
        • Класс 4
        • Класс 5
        • Класс 6
        • Класс 7
        • Класс 8
        • Класс 9
        • Класс 10
        • Класс 11
        • Класс 12
      • Решения для учебников
    • Решения NCERT
      • Решения NCERT для класса 11
          Решения NCERT для физики класса 11
        • Решения NCERT для класса 11 Химия
        • Решения для класса 11 Биология
        • NCERT Решения для класса 11 Математика
        • 9 0003
.
Что такое авто трансформатор? — Работа, преимущества, недостатки и использование

Автотрансформатор — это трансформатор, намотанный только на одну обмотку на многослойном сердечнике. Автотрансформатор похож на двухобмоточный трансформатор, но отличается тем, как первичная и вторичная обмотки взаимосвязаны. Часть обмотки является общей как для первичной, так и для вторичной сторон.

В состоянии нагрузки часть тока нагрузки получается непосредственно от источника питания, а оставшаяся часть — от действия трансформатора.Авто трансформатор работает как регулятор напряжения .

Содержание :

Объяснение автотрансформатора с принципиальной схемой

В обычном трансформаторе первичная и вторичная обмотки электрически изолированы друг от друга, но соединены магнитно, как показано на рисунке ниже. В то время как в автотрансформаторе первичная и вторичная обмотки связаны как магнитно, так и электрически. Фактически, часть единой непрерывной обмотки является общей как для первичной, так и для вторичной обмотки.

AUTOTRANSFORMER-TWO-WINDING

Рисунок A: Обычный двухобмоточный трансформатор

Существует два типа автотрансформаторов в зависимости от конструкции. В одном типе трансформатора имеется непрерывная обмотка с отводами, выведенными в удобных точках, определяемых требуемым вторичным напряжением. Однако в другом типе автотрансформатора имеются две или более отдельных катушки, которые электрически соединены для образования непрерывной обмотки. Конструкция автотрансформатора показана на рисунке ниже.

AUTO TRANSFORMER

Рисунок B: Авто — Трансформатор

Первичная обмотка AB, из которой берется ответвление в C, так что CB действует как вторичная обмотка. Напряжение питания подается через AB, а нагрузка подключается через CB. Постукивание может быть фиксированным или переменным. Когда переменное напряжение V 1 прикладывается к AB, в сердечнике устанавливается переменный поток, в результате чего в обмотке AB возникает эдс E 1 . Часть этой наведенной ЭДС принимается во вторичной цепи.

лет,

  • В 1 — первичное приложенное напряжение
  • В 2 — вторичное напряжение на нагрузке
  • I 1 — первичный ток
  • I 2 — ток нагрузки
  • N 1 — число витков между A и B
  • N 2 — число витков между C и B

Пренебрегая током холостого хода, сопротивлением утечки и потерями,

В 1 = Е 1 и В 2 = Е 2

Следовательно, коэффициент трансформации:
auto-transformer-eq1

Поскольку вторичные ампер-витки противоположны первичным ампер-виткам, то ток I 2 находится в противофазе с I 1 .Вторичное напряжение меньше, чем первичное. Следовательно, ток I 2 больше, чем ток I 1 . Следовательно, результирующий ток, протекающий через участок BC, равен (I 2 — I 1 ).

Ампер-витки из-за сечения BC = ток x-витков
auto-transformer-eq2 Уравнение (1) и (2) показывает, что ампер-витки из-за сечения BC и AC уравновешивают друг друга, что характерно для действия трансформатора.

Экономия меди в автотрансформаторе по сравнению с обычным двухобмоточным трансформатором

Вес меди пропорционален длине и площади поперечного сечения проводника.

Длина проводника пропорциональна числу витков, а поперечное сечение пропорционально произведению тока и числа витков.

Теперь, согласно приведенному выше рисунку (B), показанному для автотрансформатора, вес меди, требуемой для автотрансформатора, составляет

W a = масса меди в секции AC + масса меди в секции CB

Следовательно,
auto-transformer-eq3

Если такая же нагрузка выполняется с обычным двухобмоточным трансформатором, показанным выше на рисунке (A), общий вес меди, требуемый в обычном трансформаторе, составляет

W 0 = масса меди на первичной обмотке + масса меди на вторичной обмотке

Следовательно,
auto-transformer-eq4

Теперь отношение веса меди в автотрансформаторе к массе меди в обычном трансформаторе составляет
auto-transformer-eq5

Экономия меди зависит от использования автоматического трансформатора = вес меди, требуемой в обычном трансформаторе — вес меди, требуемой в автоматическом трансформаторе

auto-transformer-eq6 Следовательно,

Экономия меди = K x масса меди, необходимая для двух обмоток трансформатора

Следовательно, экономия в меди увеличивается, когда коэффициент трансформации приближается к единице.Следовательно, автоматический трансформатор используется, когда значение K почти равно единице.

Преимущества Автотрансформатора

  • Менее затратный
  • Лучшее регулирование
  • Низкие потери по сравнению с обычными двухобмоточными трансформаторами одинакового номинала.

Недостатки автотрансформатора

Имеются различные преимущества автоматического трансформатора, но есть и один существенный недостаток, почему автоматический трансформатор не используется широко, — это то, что

  • Вторичная обмотка не изолирована от первичной обмотки.
    Если для подачи низкого напряжения от высокого напряжения используется автоматический трансформатор, и во вторичной обмотке имеется разрыв, полное вторичное напряжение поступает на вторичную клемму, что опасно для оператора и оборудования. Таким образом, автоматический трансформатор не должен использоваться для соединения систем высокого и низкого напряжения.
  • Используется только в ограниченных местах, где требуется небольшое отклонение выходного напряжения от входного напряжения.

Применение Авто трансформатор

  • Он используется в качестве стартера для подачи до от 50 до 60% полного напряжения на статор асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором во время запуска.
  • Используется для небольшого усиления распределительного кабеля для коррекции падения напряжения.
  • также используется в качестве регулятора напряжения
  • Используется в системах передачи и распределения электроэнергии, а также в аудиосистемах и на железных дорогах.
,

0 comments on “Число витков в первичной обмотке трансформатора: Как рассчитать трансформатор, количество витков намотки на вольт. Габаритная мощность трансформатора. Диаметр провода обмотки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *