Рассчитывать трансформатор меня научили еще в профессиональном училище в 1972году.Расчет приблизительный, но его вполне достаточно для практических конструкций радиолюбителей. Все результаты расчета округляются в ту сторону, при которой обеспечивается наибольшая надежность. И так начнем. Вам например нужен трансформатор на 12В и ток 1А т.е. на мощность Р2 = 12В х 1А = 12ВА. Это мощность вторичной обмотки. Если обмоток не одна, то общая мощность равна сумме мощностей всех вторичных обмоток.
Трансформатор тока всегда должен быть короткозамкнутым, если он не подключен к внешней нагрузке. Поскольку магнитная цепь трансформатора тока рассчитана на малый ток намагничивания при нагрузке, это значительное увеличение тока намагничивания будет создавать большой поток в магнитной цепи и заставлять трансформатор действовать как повышающий трансформатор, вызывая чрезмерное высокое напряжение во вторичной обмотке при отсутствии нагрузки.
Когда первичная обмотка трансформатора подпитывается переменным током, чередующиеся магнитные силовые линии, называемые «поток», циркулируют через сердечник, устанавливая магнитное поле. Трансформаторы эффективно передают электрическую энергию из одной цепи в другую с помощью магнитной индукции. Каждая фаза трансформатора состоит из двух отдельных катушечных обмоток, намотанных на общий сердечник.
Так как КПД трансформатора примерно 85%, то мощность забираемая от первичной сети первичной обмоткой будет в 1,2раза больше мощности вторичных обмоток и равна Р1 = 1,2 х Р2 = 14,4ВА. Далее, исходя из полученной мощности можно примерно прикинуть, какой нужен сердечник.
Sс=1,3√Р1, где Sс — площадь сечения сердечника, Р1 — мощность первичной обмотки.Данная формула справедлива для сердечников с Ш-образными пластинами и с обычным окном т.к. не учитывает площади последнего. От величины, которой в той же степени, что и от площади сердечника, зависит мощность трансформатора.
Первичная обмотка трансформатора получает электрическую энергию от источника питания. Когда первичная обмотка возбуждается переменным током, чередующиеся магнитные силовые линии, называемые «поток», циркулируют через сердечник, устанавливая магнитное поле.
Вторичная катушка с вдвое большим числом оборотов в качестве первичной будет срезаться в два раза больше, а при повторном приводе первичное напряжение будет вызвано вторичным. Этот трансформатор известен как повышающий трансформатор. Обратите внимание, что первичный сигнал всегда подключен к источнику питания, а вторичный сигнал всегда подключен к нагрузке. Либо обмотка высокого или низкого напряжения может быть первичной или вторичной.
Для сердечников с уширенным окном этой формулой пользоваться нельзя. Так же в формулах заложена частота первичной сети 50Гц. Итак мы получили:Sс = 1,3 х √14,4 = 4,93см. Примерно 5 квадратных сантиметров. Можно конечно взять сердечник и побольше, что обеспечит бо"льшую надежность. Зная площадь сечения сердечника можно определить число витков на один вольт. W1вольт = 50/Sс это для нашего случая значит, чтобы получить на выходе трансформатора 12 вольт нам надо намотать W2 = U2 х 50/Sс= 12 х 50/5= 120 витков. Естественно количество витков первичной обмотки будет равно W1вольт х 220 вольт. Получаем 2200 витков.
Общее индуцированное напряжение в каждой обмотке пропорционально числу витков в этой обмотке, а ток обратно пропорционален как напряжению, так и количеству оборотов. Если напряжение усиливается, ток должен быть снижен и наоборот. Число оборотов остается постоянным, если нет переключателя ответвлений. Если первичное напряжение трансформатора составляет 110 вольт, первичная обмотка имеет 100 оборотов, а вторичная обмотка имеет 400 оборотов, каково будет вторичное напряжение?
Если первичный ток составляет 20 А, какой будет вторичный ток? Поскольку между витками в первичной и вторичной цепях существует отношение от 1 до 4, должно быть отношение от 1 до 4 между первичным и вторичным напряжением и отношение 4 к 1 между первичным и вторичным токами.
D2 = 0,7 х √I2 ; где I2 — ток вторичной обмотки в амперах.
D2 = 0,7 х √1 = 0,7 мм.
Для определения диаметра провода первичной обмотки находим ток через её протекающий. I1 = Р1/U1 = 0,065А.
D1 = 0,7 х √0,065 = 0,18 мм.
Вот и весь расчет. Главным недостатком его является то, что нет возможности определить уберутся ли обмотки в окне сердечника, в остальном все в порядке.
По мере увеличения напряжения ток уменьшается, сохраняя вольт, умноженный на постоянный ток. Рассчитайте отношение каждой трехфазной обмотки на основе линии к нейтральному напряжению обмотки. Разделите линейное напряжение намотки на 732, чтобы получить правильное напряжение от линии к нейтрали.
Проверьте положение переключателя ответвления, чтобы убедиться, что он установлен там, где установлено напряжение на шильдике. В противном случае информация об измерении коэффициента вращения не может сравниваться с табличкой. Тест коэффициента вращения способен обнаруживать, что указывает на потерю изоляции, определяя, существует ли правильное соотношение оборотов. Закороченные повороты могут возникнуть в результате коротких замыканий или диэлектрических отказов.
И еще чуть-чуть. От коэффициента «50» в формуле расчета количества витков на один вольт зависит общее количество витков обмоток, в конкретном случае, чем больше вы выбираете этот коэффициент, тем больше витков в первичной обмотке, тем меньше ток покоя трансформатора, тем меньше его разогрев, тем меньше внешнее магнитное поле рассеяния, тем меньше наводок на монтаж радиоаппаратуры. Это очень актуально, когда вы занимаетесь аналоговыми системами. Однажды, давным-давно, когда ревербераторы были еще магнитофонными, ко мне обратились друзья одного из ВИА. У ревербератора, который они приобрели был повышенный фон переменного напряжения и довольно сильный. Увеличение емкости электролитических конденсаторов в фильтре блока питания ни к чему не привело. Пробовал экранировать платы — ноль. Когда открутил транс и стал менять его расположение относительно монтажа, стало ясно, что причиной фона является его магнитное поле рассеяния. И вот тогда я и вспомнил про этот «50». Разобрал тр-р. Определил, что для расчета количества витков использовался коэффициент 38. Пересчитал тр-р с коэфф. равным 50, домотал к обмоткам необходимое число витков(благо место позволяло) и фон пропал. Так что, если вы занимаетесь УНЧ аппаратурой и тем более имеющей чувствительные входа, то советую выбирать этот коэффициент вплоть до 60.
Измерения проводятся путем применения известного низкого напряжения на одной обмотке и измерения индуцированного напряжения на соответствующей обмотке. Низкое напряжение обычно подается через высоковольтную обмотку, так что индуцированное напряжение ниже, уменьшая.
Посмотрите на фазовую диаграмму паспортной таблички, чтобы узнать, какая обмотка на первичном соответствует обмотке вторичной. Коэффициент напряжения, полученный при испытании, сравнивается с отношением напряжения паспортной таблички. Для многих практических целей необходимо увеличить или уменьшить величину переменного тока. Трансформатор представляет собой электрическое устройство для преобразования напряжения низкого напряжения в высокое или наоборот, используя принцип взаимной индукции. Широкий спектр конструкций трансформаторов встречается в электронных и электрических приложениях.
И еще чуть-чуть. Это уже о надежности. Допустим, что вы имеете трансформатор с числом витков первичной обмотки на 220В для коэффициента равного 38, а я намотал число витков для коэффициента 55. Т.е. мое количество витков будет больше вашего примерно в полтора раза, значит и перегрузка сети в 220 х 1,45 = 318 вольт будет ему «по плечу». При увеличении этого коэффициента уменьшается напряжение между соседними витками и между слоями обмотки, a это уменьшает вероятность межвитковых и междуслоевых пробоев. Между тем его увеличение ведет к увеличению активного сопротивления обмоток, увеличению затрат на медь. Так что все должно быть в разумных пределах. Для расчета трансформаторов написано уже много программ и анализируя их, приходишь к выводу, что многие авторы выбирают минимальный коэффициент. Если у Вашего трансформатора, есть место для увеличения количества витков, обязательно увеличьте. До свидания. К.В.Ю.
Выше мы видим, что происходит, когда чрезмерная энергия передается по индукции, системы нагреваются, повышая сопротивление проводов, и в конечном итоге материал больше не может поддерживать необходимый ток, в результате чего трансформатор будет дуть. Трансформатор состоит из двух катушек, которые изолированы друг от друга, имеют неравное число оборотов и наматываются на мягко-железный сердечник. Катушка, к которой подается энергия, называется первичной катушкой, а катушка, из которой производится энергия, называется вторичной катушкой.
Число оборотов в каждом обозначается символами \\ и \\ соответственно. Конструкция простого трансформатора показана на следующем рисунке. Трансформатор работает по принципу взаимной индукции. Когда переменное напряжение подается на первичную обмотку, переменный ток создает переменный магнитный поток и, следовательно, меняющееся магнитное поле, падающее на вторичную катушку. Для идеального трансформатора, имеющего бесконечно большую магнитную проницаемость, можно предположить, что весь магнитный поток проходит через как первичные, так и вторичные катушки.
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 нужно постоянное напряжение 10 - 15 В, в некоторых случаях, например для мощных выходных каскадов НЧ - 25÷50 В. Для анодных и экранных цепей электронных ламп чаще всего используют постоянное напряжение 150 - 300 В, для накальных цепей ламп переменное напряжение 6,3 В. Все напряжения, необходимые для какого-либо устройства, получают от одного трансформатора, который называют силовым.
Разделив два соотношения, получим следующее уравнение для взаимной индукции. Пусть \\ и \\ - ток в любой момент в первичной и вторичной катушках соответственно. Поскольку предполагается идеальное поведение преобразователя, входная мощность должна быть равна выходной мощности.
Из соотношений для взаимной индукции и мощности мы находим. Где \\ - коэффициент трансформации \\. Найдите количество витков в первичной обмотке. Поэтому наш окончательный ответ - \\. \\. Трансформатор имеет 50 оборотов в первичной обмотке и 100 оборотов во вторичной обмотке.
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.
Поскольку ток не меняется, не будет никакого потока и, следовательно, нет взаимной индукции. Напряжение на вторичной катушке будет равно 0 В. \\. Вторичная напряженность и сила тока равны \\ и \\ соответственно. Какое из следующих утверждений верно? В этом электрическом трансформаторе нет потерь энергии.
Трансформатор, который увеличивает напряжение, называется повышающим трансформатором. \\ или \\. Поскольку вторичный ток меньше первичного тока, первичная катушка состоит из толстого провода для поддержания высокого тока. Эффективность трансформатора определяется как отношение выходной мощности к входной мощности. Он обозначается греческой буквой \\.
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, для электрического устройства нужна мощность 36 Вт, то извлекая квадратный корень из 36, узнаем, что сечение сердечника должно быть 6 см².
Однако из-за потерь реальная эффективность составляет менее 1, хотя эффективность порядка 99 может быть достигнута легко. Всегда существует некоторая утечка потока, т.е. не весь поток из первичной обмотки проходит через вторичную катушку либо из-за плохого сцепления, либо воздушных зазоров в сердечнике. Его можно уменьшить за счет обмотки катушек друг над другом.
Переменный магнитный поток индуцирует турбулентные вихревые токи в железном сердечнике и вызывает нагрев. Эффект снижается за счет наличия слоистого ядра. Намагниченность сердечника неоднократно меняется на противоположное магнитное поле. Результирующее расходование энергии в ядре проявляется в виде тепла и сведено к минимуму за счет использования магнитного материала с низкой гистерезисной потерей.
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.
Некоторые из многих применений трансформатора перечислены следующим образом. В Северной Америке и мне верят в Европу, электрические коды запрещают использование обычной электрической розетки в ванных комнатах, однако выходы, которые изолированы от земли, разрешены для питания электробритв. Ниже представлены вид спереди и сзади типичного выхода бритвы, который был когда-то распространен здесь в Канаде. С появлением прерывателей цепи замыкания на землю они в настоящее время в основном устарели, но их все еще можно найти в электрических магазинах по спасению.
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 ламповых обычно две обмотки - накальная на 6,3 В и повышающая для анодного выпрямителя. В трансформаторе для транзисторных чаще всего одна обмотка, которая питает один выпрямитель. на какой-либо каскад или узел нужно подать пониженное напряжение, то его получают от того же выпрямителя с помощью гасящего резистора или делителя напряжения.
В одном магазине рядом с моим домом есть бесконечная поставка, и они очень недороги. Вторичный фактически имеет несколько больше оборотов, чем первичный, чтобы компенсировать падение напряжения при полной нагрузке. Если бы эти трансформаторы имели обмотку нагревателя, они были бы идеальными. Как оказалось, довольно легко добавить намотку нагревателя.
Однако самое первое требование - убедиться, что трансформатор находится в хорошем рабочем состоянии. Первоначальные тесты должны быть выполнены, чтобы не было внутренних шорт. Таким образом, следующий тест состоял в том, чтобы поддерживать питание в течение длительного периода и проверять температуру каждые несколько минут. -грузочные условия, эти трансформаторы будут немного теплыми, но никогда не должны нагреваться. Если он становится более чем теплым, то он неисправен и не должен использоваться Если если эти начальные испытания пройдут, мы можем приступить к проведению нескольких простых измерений и добавить обмотку нагревателя.
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, взять сердечник с сечением 6 см², то для него получится "число витков на вольт" примерно 10.
Существует довольно много фотографий и много описания, что может означать, что это сложная процедура. Напротив, это довольно просто сделать, и, если у человека есть несколько основных ручных инструментов и разумная осторожность, проблем не должно быть. Трансформатор, используемый для этого примера, имеет следующие данные паспортной таблички.
Необходимо выяснить, сколько оборотов требуется на вторичном отопителе. Мы можем разобрать трансформатор и провести пробные обмотки, но, оказывается, что разборки не нужны. Вместо этого процедура заключается в том, чтобы оставить трансформатор неповрежденным и добавить испытательная обмотка приблизительно 10 оборотов очень маленькой проволоки с манометром, которая достаточно тонкая, чтобы ее можно было навинчивать через отверстие в сердечнике и немного наматывать на бобину.