Розраховувати трансформатор мене навчили ще у професійному училищі в 1972 році. Розрахунок приблизний, але його цілком достатньо для практичних конструкцій радіоаматорів. Усі результати розрахунку округляються у той бік, коли він забезпечується найбільша надійність. Тож почнемо. Вам, наприклад, потрібен трансформатор на 12В і струм 1А тобто. на потужність Р2 = 12В х 1А = 12ВА. Це потужність вторинної обмотки. Якщо обмоток не одна, то загальна потужність дорівнює сумі потужностей усіх вторинних обмоток.
Трансформатор струму завжди повинен бути короткозамкненим, якщо він не підключений до зовнішнього навантаження. Оскільки магнітний ланцюг трансформатора струму розрахований на малий струм намагнічування при навантаженні, це значне збільшення струму намагнічування буде створювати великий потік магнітного ланцюга і змушувати трансформатор діяти як підвищує трансформатор, викликаючи надмірну високу напругу у вторинній обмотці за відсутності навантаження.
Коли первинна обмотка трансформатора підживлюється змінним струмом, магнітні, що чергуються. силові лінії, Звані «потік», циркулюють через сердечник, встановлюючи магнітне поле. Трансформатори ефективно передають електричну енергіюз одного ланцюга до іншого за допомогою магнітної індукції. Кожна фаза трансформатора складається з двох окремих котушкових обмоток, намотаних на загальний сердечник.
Так як ККД трансформатора приблизно 85%, то потужність первинної обмоткою, що забирається від первинної мережі, буде в 1,2 раза більше потужностівторинних обмоток дорівнює Р1 = 1,2 х Р2 = 14,4ВА. Далі, виходячи з отриманої потужності можна приблизно прикинути, який потрібен сердечник.
Sс=1,3√Р1, де Sс — площа перерізу сердечника, Р1 — потужність первинної обмотки. Дана формула справедлива для сердечників із Ш-подібними пластинами та зі звичайним вікном т.к. не враховує площ останнього. Від величини, якою так само, як і від площі сердечника, залежить потужність трансформатора.
Первинна обмотка трансформатора отримує електричну енергію джерела живлення. Коли первинна обмотка збуджується змінним струмом, магнітні силові лінії, що чергуються, звані «потік», циркулюють через сердечник, встановлюючи магнітне поле.
Вторинна котушка з удвічі більшим числом оборотів як первинна буде зрізатися вдвічі більше, а при повторному приводі первинна напругабуде викликано вторинним. Цей трансформатор відомий як трансформатор, що підвищує. Зауважте, що первинний сигнал завжди підключений до джерела живлення, а вторинний сигнал завжди підключений до навантаження. Або обмотка високої чи низької напруги може бути первинною чи вторинною.
Для сердечників із розширеним вікном цією формулою користуватися не можна. Також у формулах закладено частота первинної мережі 50Гц. Отже ми отримали: Sс = 1,3 х √14,4 = 4,93см. Приблизно 5 квадратних сантиметрів. Можна звичайно взяти сердечник і побільше, що забезпечить більшу надійність. Знаючи площу перерізу сердечника можна визначити число витків на один вольт. W1вольт = 50/Sс це для нашого випадку означає, щоб отримати на виході трансформатора х 50/Sс = 12 х 50/5 = 120 витків.Природно кількість витків первинної обмотки буде дорівнює W1вольт х 220 вольт.
Загальна індукована напруга в кожній обмотці пропорційна числу витків у цій обмотці, а струм обернено пропорційний як напрузі, так і кількості оборотів. Якщо напруга посилюється, струм має бути знижений і навпаки. Число оборотів залишається постійним, якщо немає перемикача відгалужень. Якщо первинна напруга трансформатора становить 110 вольт, первинна обмотка має 100 оборотів, а вторинна обмотка має 400 оборотів, якою буде вторинна напруга?
Якщо первинний струм становить 20 А, якою буде вторинний струм? Оскільки між витками в первинній та вторинної ланцюгахіснує відношення від 1 до 4, має бути відношення від 1 до 4 між первинним та вторинним напругою і відношення 4 до 1 між первинним та вторинним струмами.
D2 = 0,7 х √I2; де I2 - Струм вторинної обмотки в амперах.
D2 = 0,7 х √1 = 0,7 мм.
Для визначення діаметра дроту первинної обмотки знаходимо струм через її протікає. I1 = Р1/U1 = 0,065А.
D1 = 0,7 х √0,065 = 0,18 мм.
Ось і весь розрахунок. Головним недоліком його є те, що немає можливості визначити чи заберуться обмотки у вікні сердечника, в іншому все гаразд.
У міру збільшення напруги струм зменшується, зберігаючи вольт, помножений на постійний струм. Розрахуйте ставлення кожної трифазної обмоткина основі лінії до нейтральної напруги обмотки. Розділіть лінійна напруганамотування на 732, щоб отримати правильну напругу від лінії до нейтралі.
Перевірте положення перемикача відгалуження, щоб переконатися, що він встановлений там, де напруга на шильдику. В іншому випадку інформація про вимірювання коефіцієнта обертання не може порівнюватися з табличкою. Тест коефіцієнта обертання здатний виявляти, що свідчить про втрату ізоляції, визначаючи, чи існує правильне співвідношення оборотів. Закорочені повороти можуть виникнути в результаті коротких замиканьабо діелектричних відмов.
І ще трохи. Від коефіцієнта «50» у формулі розрахунку кількості витків на один вольт залежить загальна кількість витків обмоток, у конкретному випадку, чим більше ви вибираєте цей коефіцієнт, тим більше витків у первинній обмотці, тим менше струм спокою трансформатора, тим менше його розігрів, тим менше зовнішнє магнітне поле розсіювання, тим менше наведень на монтаж радіоапаратури. Це дуже актуально, коли ви займаєтесь аналоговими системами. Якось, давно, коли ревербератори були ще магнітофонними, до мене звернулися друзі одного з ВІА. У ревербератора, який вони придбали, був підвищений фон змінної напруги і досить сильний. Збільшення ємності електролітичних конденсаторіву фільтрі блоку живлення ні до чого не спричинило. Пробував екранувати плати – нуль. Коли відкрутив транс і став змінювати його розташування щодо монтажу, зрозуміли, що причиною фону є його магнітне поле розсіювання. І ось тоді я згадав про цей «50». Розібрав тр-р. Визначив, що для розрахунку кількості витків використовувався коефіцієнт 38. Перерахував тр-р з коеф. рівним 50, домотал до обмоток необхідну кількість витків (благо місце дозволяло) і тло пропало. Отже, якщо ви займаєтеся УНЧ апаратурою і тим більше, що має чутливі входи, то раджу вибирати цей коефіцієнт аж до 60.
Вимірювання проводяться шляхом застосування відомої низької напруги на одній обмотці та вимірювання індукованої напруги на відповідній обмотці. Низька напруга зазвичай подається через високовольтну обмотку, так що напруга індукована нижче, зменшуючи.
Подивіться на фазову діаграму паспортної таблички, щоб дізнатися, яка обмотка на первинному відповідає вторинній обмотці. Коефіцієнт напруги, отриманий під час випробування, порівнюється зі ставленням напруги паспортної таблички. Для багатьох практичних цілей необхідно збільшити чи зменшити величину змінного струму. Трансформатор є електричним пристроєм для перетворення напруги низької напруги у високу або навпаки, використовуючи принцип взаємної індукції. Широкий спектр конструкцій трансформаторів зустрічається в електронних та електричних додатках.
І ще трохи. Це вже про надійність. Допустимо, що ви маєте трансформатор з числом витків первинної обмотки на 220В для коефіцієнта рівного 38, а я намотав число витків для коефіцієнта 55. Тобто. моя кількість витків буде більшою за вашу приблизно в півтора рази, значить і перевантаження мережі в 220 х 1,45 = 318 вольт буде йому «по плечу». При збільшенні цього коефіцієнта зменшується напруга між сусідніми витками між шарами обмотки, а це зменшує ймовірність міжвіткових і міжшарових пробоїв. Тим часом його збільшення веде до збільшення активного опоруобмоток, збільшення витрат за мідь. Отже, все має бути в розумних межах. Для розрахунку трансформаторів написано вже багато програм та аналізуючи їх, приходиш до висновку, що багато авторів обирають мінімальний коефіцієнт. Якщо у Вашого трансформатора є місце для збільшення кількості витків, обов'язково збільште. До побачення. К.В.Ю.
Вище бачимо, що відбувається, коли надмірна енергія передається по індукції, системи нагріваються, підвищуючи опір проводів, й у кінцевому підсумку матеріал більше може підтримувати необхідний струм, у результаті трансформатор дути. Трансформатор складається з двох котушок, які ізольовані один від одного, мають нерівну кількість обертів і намотуються на м'яко-залізний осердя. Котушка, до якої подається енергія, називається первинною котушкою, а котушка, з якої виробляється енергія, називається вторинною котушкою.
Число обертів у кожному позначається символами і відповідно. Конструкція простого трансформатора показана на малюнку. Трансформатор працює за принципом взаємної індукції. Коли змінна напруга подається на первинну обмотку, змінний струмстворює змінний магнітний потік і, отже, магнітне поле, що змінюється, що падає на вторинну котушку. Для ідеального трансформатора, що має нескінченно велику магнітну проникність, можна припустити, що весь магнітний потік проходить як первинні, так і вторинні котушки.
Найпростіший розрахунок силового трансформатора дозволяє знайти переріз сердечника, число витків в обмотках та діаметр дроту. Змінна напругав мережі буває 220, рідше 127 і дуже рідко 110. Для транзисторних потрібно постійна напруга 10 - 15 В, у деяких випадках, наприклад, для потужних вихідних каскадів НЧ - 25÷50 В. Для анодних та екранних ланцюгів електронних ламп найчастіше використовують постійну напругу 150 - 300 В, для напружених ланцюгів ламп змінну напругу 6,3 В. Всі напруги, необхідні для будь-якого пристрою, одержують від одного трансформатора, який називають силовим.
Розділивши два співвідношення, отримаємо наступне рівняння для взаємної індукції. Нехай \\ і \\ - струм у будь-який момент у первинній та вторинній котушках відповідно. Оскільки передбачається ідеальне поведінка перетворювача, вхідна потужність повинна дорівнювати вихідної потужності.
Зі співвідношень для взаємної індукції та потужності ми знаходимо. Де - коефіцієнт трансформації. Знайдіть кількість витків у первинній обмотці. Тому наша остаточна відповідь – \\. \\. Трансформатор має 50 оборотів у первинній обмотці та 100 оборотів у вторинній обмотці.
Силовий трансформатор виконується на розбірному сталевому сердечнику із ізольованих один від одного тонких Ш-подібних, рідше П-подібних пластин, а також витими стрічковими сердечниками типу ШЛ і ПЛ (Рис. 1).
Його розміри, а точніше, площа перерізу середньої частини осердя вибираються з урахуванням загальної потужності, яку трансформатор повинен передати із мережі всім своїм споживачам.
Оскільки струм не змінюється, немає жодного потоку і, отже, немає взаємної індукції. Напруга на вторинній котушці дорівнюватиме 0 В. \\. Вторинна напруженість і сила струму рівні і відповідно. Яке з наступних тверджень є вірним? У цьому електричному трансформаторі немає втрат енергії.
Трансформатор, який збільшує напругу, називається трансформатором, що підвищує. \\ або \\. Оскільки вторинний струм менший первинного струму, первинна котушка складається з товстого дроту підтримки високого струму. Ефективність трансформатора визначається як відношення вихідної потужності до вхідної потужності. Він позначається грецькою літерою.
Спрощений розрахунок встановлює таку залежність: переріз сердечника S в см², зведений квадрат, дає загальну потужність трансформатора в Вт.
Наприклад, трансформатор із сердечником, що має сторони 3 см і 2 см (пластини типу Ш-20, товщина набору 30 мм), тобто з площею перерізу сердечника 6 см², може споживати від мережі та "переробляти" потужність 36 Вт. Це спрощений розрахунок дає цілком прийнятні результати. І навпаки, для електричного пристроюпотрібна потужність 36 Вт, витягуючи квадратний корінь з 36, дізнаємося, що перетин сердечника має бути 6 см².
Однак через втрати реальна ефективність становить менше 1, хоча ефективність порядку 99 може бути досягнута легко. Завжди існує певний витік потоку, тобто. не весь потік з первинної обмотки проходить через вторинну котушку чи через погане зчеплення, чи повітряних зазорів у сердечнику. Його можна зменшити за рахунок обмотки котушок один над одним.
Змінний магнітний потік індукує турбулентні вихрові струми в залізному сердечнику та викликає нагрівання. Ефект знижується за рахунок наявності шаруватого ядра. Намагніченість сердечника неодноразово змінюється протилежне магнітне полі. Результуюче витрати енергії в ядрі проявляється у вигляді тепла і зведено до мінімуму за рахунок використання магнітного матеріалу з низькою гістерезисною втратою.
Наприклад, повинен бути зібраний з пластин Ш-20 при товщині набору 30 мм, або пластин Ш-30 при товщині набору 20 мм, або з пластин Ш-24 при товщині набору 25 мм і так далі.
Перетин осердя потрібно узгодити з потужністю для того, щоб сталь осердя не потрапляла в область магнітного насичення. А звідси висновок: перетин завжди можна брати з надлишком, скажімо, замість 6 см ² взяти сердечник перетином 8 см ² або 10 см ². Найгірше від цього не буде. А ось взяти сердечник з перетином менше розрахункового вже не можна тому, що сердечник потрапить в область насичення, а індуктивність його обмоток зменшиться, впаде їхній індуктивний опір, збільшаться струми, трансформатор перегріється і вийде з ладу.
Деякі з багатьох застосувань трансформатора перераховані в такий спосіб. У Північній Америці і мені вірять у Європу, електричні коди забороняють використання звичайної електричної розеткиу ванних кімнатах, проте виходи, які ізольовані від землі, дозволені для живлення електробритв. Нижче представлений вид спереду та ззаду типового виходу бритви, який колись був поширений тут у Канаді. З появою переривників ланцюга замикання на землю вони в даний час в основному застаріли, але їх все ще можна знайти в електричних порятунку.
У силовий трансформаторкілька обмоток. По-перше, мережна, що включається в мережу з напругою 220, вона ж первинна.
Крім мережевих обмоток, в мережевому трансформаторі може бути кілька вторинних, кожна на свою напругу. У трансформаторі для лампових зазвичай дві обмотки - напружена на 6,3 і підвищує для анодного випрямляча. У трансформаторі для транзисторних найчастіше одна обмотка, яка живить один випрямляч. на якийсь каскад чи вузол потрібно подати знижена напруга, то його отримують від того ж випрямляча за допомогою резистора, що гасить, або дільника напруги.
В одному магазині поряд з моїм будинком є нескінченне постачання, і вони дуже недорогі. Вторинний фактично має трохи більше обертів, ніж первинний, щоб компенсувати падіння напруги при повному навантаженні. Якби ці трансформатори мали обмотку нагрівача, вони були б ідеальними. Як виявилося, досить легко додати намотування нагрівача.
Однак перша вимога - переконатися, що трансформатор перебуває в хорошому робочому стані. Початкові тести повинні бути виконані, щоб не було внутрішніх шортів. Таким чином, наступний тест полягав у тому, щоб підтримувати харчування протягом тривалого періоду та перевіряти температуру кожні кілька хвилин. -Вантажні умови, ці трансформатори будуть трохи теплими, але ніколи не повинні нагріватися. Якщо він стає більш ніж теплим, то він несправний і не повинен використовуватися. Якщо ці початкові випробування пройдуть, ми можемо приступити до проведення декількох простих вимірювань і додати обмотку нагрівача.
Число витків в обмотках визначається за важливою характеристикою трансформатора, яка називається "число витків на вольт", і залежить від перерізу осердя, його матеріалу, від сорту сталі. Для поширених типів сталі можна знайти "число витків на вольт", розділивши 50-70 на переріз сердечника в см:
Так, взяти сердечник із перетином 6 см², то для нього вийде "число витків на вольт" приблизно 10.
Існує досить багато фотографій та багато описів, що може означати, що це складна процедура. Навпаки, це досить просто зробити, і, якщо людина має кілька основних ручних інструментів і розумну обережність, проблем не повинно бути. Трансформатор, використовуваний цього прикладу, має такі дані паспортної таблички.
Необхідно з'ясувати, скільки оборотів потрібно на вторинному опалювачі. Ми можемо розібрати трансформатор і провести пробні обмотки, але виявляється, що розбирання не потрібні. Замість цього процедура полягає в тому, щоб залишити трансформатор непошкодженим і додати випробувальна обмотка приблизно 10 оборотів дуже маленького дроту з манометром, який досить тонкий, щоб його можна було накручувати через отвір у сердечнику і трохи намотувати на бобіну.