Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Простой расчет силового трансформатора | hardware

На этой страничке приведен простой метод расчета параметров трансформатора для сетей питания промышленной частоты (для России это 220V 50 Гц). Это может понадобиться для радиолюбительского творчества, ремонта и модификации трансформаторов. Обратите внимание, что даже если приведенный метод расчета и некоторые уравнения могли быть обобщены, здесь для упрощения вычислений принимались во внимание только классические сердечники трансформаторов с закрытым магнитным потоком, составленные из стальных пластин.

[Шаг 1. Определение размеров магнитопровода]

Когда разрабатывается трансформатор, первый шаг в разработке состоит в выборе подходящего сердечника, чтобы трансформатор мог передать необходимую мощность. Обычно чем больше мощность, тем больше должны быть размеры трансформатора. В действительности нет теоретических или физических ограничений на то, чтобы трансформатор меньшего размера мог передавать большую мощность. Но по практическим соображениям на сердечнике малого размера недостаточно места для размещения всех обмоток, поэтому можно выбрать только лишь сердечник не меньше определенного размера. Хороший базовый выбор может дать следующая эмпирическая формула (для рабочей частоты трансформатора 50 Гц):

P = η * S2 / 14000

Это выражение связывает (допустимую) мощность P трансформатора с площадью поверхности поперечного сечения S, с учетом эффективности сердечника η (греческая буква “eta”). При измерении поверхности поперечного сечения следует удалить 5%, чтобы учесть толщину лака на ферромагнитных пластинах, составляющих сердечник трансформатора. Площадь поперечного сечения S соответствует минимальному сечению магнитного потока в трансформаторе, и S можно определить по размерам участка магнитопровода, на котором расположены обмотки, как показано на рисунке ниже:

S=a*b

Рисунок выше показывает сердечник с двумя петлями магнитного потока, который применяется чаще всего из-за незначительного магнитного поля рассеивания, небольшого размера и технологичности в изготовлении трансформатора. Это так называемый Ш-образный сердечник. Две петли магнитного потока получаются потому, что обмотки в таком трансформаторе находятся в середине трансформатора, и их магнитное поле разветвляется на 2 половины справа и слева от обмотки. Если в Вашем трансформаторе одна петля магнитного потока (это трансформатор наподобие тороидального), то тогда не имеет значения, в каком месте сердечника определять площадь его поперечного сечения.

Эффективность η зависит от материала сердечника, и если Вы не знаете значение этого параметра, то следующая таблица даст грубую подсказку:

Таблица 1. Значение эффективности η и плотности магнитного потока φ для некоторых типов сердечника.

Материал сердечника
η (коэффициент) φ (единицы Wb/m2)
Холоднокатаная текстурированная сталь, легированная кремнием (grain-oriented silicon steel), M5 0.88 1.3
То же самое, толщина пластин 0.35 мм, M6 0.84 1.2
Обычная сталь, легированная кремнием, толщина пластин 0.5 мм, M7 0.82 1.1
Обычная кремниевая сталь (или сталь для повышенной прочности) 0.80 1.0
Мягкая низкоуглеродистая сталь (mild steel) 0.70 0.8

Чтобы упростить расчет трансформатора, ниже вставлен онлайн-калькулятор:

В этом калькуляторе уже учтены 5% для уменьшения площади сечения сердечника из-за их лакового покрытия.

[Шаг 2. Определение плотности магнитного потока в сердечнике

]

После того, как были определены размеры сердечника, нужно определить плотность магнитного потока φ (греческая буква “phi”). Она тоже зависит от типа материала сердечника, и если Вы не знаете этот параметр, то можно снова воспользоваться таблицей 1. Если предполагается, что трансформатор будет непрерывно работать долгое время, или условия его работы подразумевают плохой теплообмен (плохую вентиляцию), то следует немного снизить плотность магнитного потока (например на 10%). Это снизит потери и трансформатор будет меньше нагреваться, но повысятся затраты на железо сердечника и медь для обмоток, хотя учет подобных затрат может быть важен только для промышленного производства, но не для радиолюбительской практики. Противоположное решение (без снижения плотности магнитного потока) может быть принято если важны затраты на материалы трансформатора, и только если трансформатор не предназначен для работы длительное время на полной мощности.

Как только плотность магнитного потока была определена, по следующей формуле можно вычислить константу трансформатора γ, выражающую количество витков на 1 вольт:

γ = 106 * sqrt(2) / (2 * pi * f * φ * S)

Множитель 106 учитывает, что площадь поперечного сечения сердечника S выражена в мм2. Следует сделать еще несколько замечаний по этой формуле: например, низкие частоты требуют больше витков, и поэтому трансформаторы на 60 Гц обычно получаются меньшего размера, чем трансформаторы на 50 Гц. Таким образом, сниженная плотность магнитного потока (и сниженные потери в сердечнике) потребует больше витков, даже если это кажется парадоксальным. И конечно, чем больше размер сердечника, тем меньше требуется витков: если Вы когда-нибудь видели большие, мощные высоковольтные трансформаторы, используемые энергетическими компаниями для своих высоковольтных линий, то у них имеется всего лишь несколько сотен витков для преобразования многих киловольт, в то время как маленький трансформатор на 230V в Вашем маленьком будильнике содержит тысячи витков.

[Шаг 3. Вычисление числа витков]

Теперь мы знает константу трансформатора γ, и по ней можно очень просто вычислить количество витков N для каждой обмотки трансформатора в зависимости от напряжения обмотки U:

N = γ * U

Обратите внимание, что все напряжения и токи учитываются в СКЗ (эта аббревиатура соответствует английской RMS), в то время как плотность магнитного потока выражена в своем пиковом значении, чтобы избежать насыщения. Этот факт объясняет наличие корня из 2 в формуле вычисления константы трансформатора γ.

Для вторичной обмотки хорошей практикой будет увеличить количество витков примерно на 5%, что скомпенсирует потери энергии в трансформаторе.

Чтобы упростить все расчеты, можно использовать следующий онлайн-калькулятор:

В этом калькуляторе уже учтена поправка 5% для количества витков вторичной обмотки.

Как уже отмечалось, количество витков в трансформаторе зависит от размеров сердечника и плотности магнитного потока в нем, но не от мощности трансформатора. Таким образом, если Ваш трансформатор требует больше одной вторичной обмотки, просто повторите описанное вычисление количества витков для каждой обмотки. Однако в этом случае может потребоваться выбор сердечника большего размера, чтобы на нем поместились все обмотки, или другими словами, следует выбирать размер сердечника по общей мощности, снимаемой со всех вторичных обмоток. Также используйте площадь сечения сердечника достаточно большую, чтобы трансформатор мог передавать требуемую мощность.

[Шаг 4. Как правильно выбрать провода для обмоток трансформатора]

На последнем шаге следует вычислить диаметр провода для каждой обмотки. Чтобы сделать это, для провода выбирается плотность тока c. Хорошим компромиссом будет выбор 2.5 A/мм

2. Если выбрать значение c меньше, то для обмоток понадобится больше меди, но в трансформаторе будет меньше потерь: этот вариант подойдет для мощных трансформаторов. Выбор значения c больше приведет к меньшим затратам на провод и удешевит трансформатор, но он будет больше нагреваться, и это может быть допустимо только когда трансформатор используется недолго на своей полной мощности, или на полной мощности понадобится дополнительное охлаждение. Обычно выбирают значение в диапазоне 2..3 A/мм2. Как только была определена плотность тока в проводе, то диаметр провода может быть вычислен по следующей формуле:

d = 2 * sqrt( I / (pi * c) )

Или для c = 2.5 A/мм2:

d = 0.72 * sqrt(I)

Чтобы упростить расчет диаметра провода, используйте следующий онлайн-калькулятор:

[Практика в изготовлении трансформатора]

Теперь, когда все вычисления завершены, начинаются сложности: поместятся ли вычисленные витки обмоток на выбранном сердечнике трансформатора? Ответ непростой, и зависит от множества факторов: сечения и вида провода, качества намотки (виток к витку или “внавал”), наличия и толщины изоляции между слоями обмотки и отдельными обмотками, и так далее. Другими словами, тут некоторый опыт окажется полезнее, чем множество уравнений.

Обычно сложно купить пустой сердечник трансформатора, и поэтому домашние проекты часто начинаются с перемотки старого трансформатора. Не все трансформаторы можно разобрать: некоторые сердечники проклеены смолой, которая слишком прочна, чтобы её удалить, не изгибая пластины сердечника. К счастью, многие трансформаторы можно разобрать, если снять с них верхний кожух, который скрепляет пластины. Кожух обычно снимается, если отогнуть или зашлифовать ушки крепления. Иногда сердечники имеют специальные не залитые краской винты, стягивающие сердечник, такой трансформатор разобрать проще всего. Каждая пластина сердечника должна быть аккуратно удалена, чтобы получить доступ к обмоткам трансформатора. Изогнутые или поцарапанные пластины сердечника следует выбросить, потому что они будут производить лишние потери и дополнительный шум в работе трансформатора.

Если получится, то можно использовать готовую первичную обмотку трансформатора, перемотав только вторичные обмотки. Это возможно, когда первичная обмотка намотана первой, и не закрывает собой вторичные обмотки трансформатора. В принятии решения, стоит ли перематывать или снимать конкретную обмотку, или она должна быть сохранена, полезно узнать количество витков этой обмотки, однако это невозможно, не разматывая её, если обмотка намотана в несколько слоев или “внавал”. К счастью, есть трюк для определения количества витков обмоток: перед разборкой сердечника нужно намотать временную обмотку из малого количества витков изолированного провода (например, 10 витков), подключить трансформатор к сети, и измерить напряжение на полученной тестовой обмотке. По измеренному напряжению можно просто рассчитать количество витков на 1 вольт, и по нему достаточно точно вычислить количество витков каждой обмотки по её напряжению, без необходимости разматывать обмотки и считать их витки.

После того, как новые обмотки намотаны, время снова собрать трансформатор, поместив пластины сердечника на свое место. Бывает сложно без дополнительных усилий вернуть все пластины обратно на место, однако даже если одна или две пластины не будут вставлены, то все равно трансформатор будет нормально работать. Но по этой причине при выборе сердечника по площади поперечного сечения следует немного повысить требования к его размерам. Когда на трансформатор подано напряжение сети, важно, чтобы все пластины были при этом плотно сжаты или склеены друг с другом, иначе сердечник трансформатора будет вибрировать и издавать неприятный шум.

Многие трансформаторы имеют пластины сердечника в форме букв E и I (в России их называют Ш-образными сердечниками), наподобие таких, как показаны на картинке выше. Когда собираете трансформатор, такие пластины следует вставлять друг в друга с чередованием E-I на одном слое и I-E на следующем, и так далее. Это минимизирует воздушный зазор в магнитном потоке и повышает взаимосвязь обмоток.

Для обмоток всегда используйте эмалированный провод. Использовать провод в изоляции ПВХ (PVC, это обычные электрические провода) очень плохая идея, потому что слой изоляции у них слишком толстый, будет потеряно слишком много пространства под обмотки. Также ПВХ-изоляция очень плохо проводит тепло и может даже оплавиться, что приведет к замыканиям. Ваш трансформатор быстро перегреется и может выйти из строя.

Всегда размещайте слой изоляции между первичной и вторичной обмотками, чтобы снизить риск удара током при касании вторичных электрических цепей. Для изоляции используйте тонкие материалы, желательно негорючие, которые служат хорошим изолятором и проводником тепла. Часто для межвитковой изоляции используют лакоткань, слюду и пропитанную воском бумагу. Я использую ленту Каптона, и иногда обычную матерчатую изоленту.

Изоляция эмалированного провода хорошо выдерживает напряжение до 1000V (пиковое значение. Когда это возможно, обращайтесь к спецификации производителя. Если напряжение обмоток превышает это значение, то лучше поделить обмотку на несколько слоев, проложив изоляцию между ними.

[Общие выводы]

Самостоятельная намотка или перемотка трансформаторов требуется в специальных случаях ремонта, или когда требуется получить напряжения, которых нет в готовом трансформаторе. Но перед тем, как разбирать трансформатор, делать на нем новые обмотки и собирать его обратно, лучше всего провести некоторые расчеты, чтобы получить нужные результаты с первой попытки и не тратить лишнее время.

[Используемые символы]

Символ Описание Единица измерения
S Площадь поперечного сечения мм2
d Диаметр провода мм
f Рабочая частота трансформатора Гц
I СКЗ тока обмотки A
N Количество витков обмотки количество
P Передаваемая трансформатором мощность VA (Вт)
U СКЗ напряжения обмотки V
γ Количество витков на 1 вольт витков/V
η Эффективность сердечника коэффициент
φ Плотность магнитного потока в сердечнике Wb/m2

Примечание: 1 Wb/m2 = 1 T = 10000 Gauss

[Ссылки]

1. Calculating mains frequency power transformers site:giangrandi.ch.
2. Coil and transformer calculator site:dicks-website.eu.
3. РАСЧЕТ СЕТЕВОГО ТРАНСФОРМАТОРА site:rcl-radio.ru.

Калькулятор расчета трансформатора

Результаты расчета

Мощность:

Первичная обмотка

Ток (A):

Количество витков (Шт):

Диаметр провода (мм):

Вторичная обмотка

Ток (A):

Количество витков (Шт):

Диаметр провода (мм):

Трансформаторы часто используются для питания цепей управления, для освещения и в различных электронных устройствах. С такой задачей, как расчет трансформатора тока, сталкиваются не только специалисты в данных областях, но и обычные любители. Поэтому очень часто мы сталкиваемся с проблемой, когда не знаем, как производится простой расчет трансформатора и расчет параметров трансформатора. К счастью существует решение этой проблемы.

Расчет трансформатора онлайн

Существует формула расчета трансформатора, которая помогает совершить расчет трансформатора питания. Чтобы упростить себе жизнь и избежать ошибок в вычислениях, вы можете воспользоваться данной программой. Она позволит вам конструировать трансформаторы на различные напряжения и мощности очень быстро и без проблем. Это очень удобный калькулятор для радиолюбителей и профессионалов. Он поможет не только рассчитать трансформатор, но и поможет изучить его устройство, как всё работает. Это самый простой и быстрый способ всё рассчитать. Для этого нужно заполнить все известные вам данные и нажать кнопку. Получается вам нужно нажать одну кнопку, чтобы произвести расчет трансформатора!

Достоинство и плюсы этого способа

  • Вам не нужно ничего считать
  • Вы можете самостоятельно мотать трансформатор для своих целей
  • По размеру сердечника можно определить необходимые расчёты
  • Упрощенный расчет трансформатора
  • Всё понятно даже для новичков
  • Есть инструкция
  • Для расчёта нужно нажать всего одну кнопку!

Магнит проводы бывают трёх конструкций: броневая, тороидальная и стержневая. Существует и другие более редкие конструкция, но обычно для их расчёта требуются всегда: входное напряжение, частота, выходное напряжение, выходной ток, габаритные размеры магнитопровода.

Мы получаем рабочий онлайн калькулятор трансформатора, способный решить наши задачи по формулам расчёта. Если вы взяли старый, отработавший свой срок трансформатор, теперь вы сможете всё рассчитать для безопасной работы с ним. Полученные расчёты окажутся оптимальными, скорее даже идеальными, поэтому провода подходящего диаметра может просто не быть. Поэтому подбирайте максимально близкое значение к оптимальному.

Персональный сайт – Расчет трансформатора

Трансформаторами называются электромагнитные устройства, имеющие две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенные для изменения величины переменного напряжения (тока). Трансформатор состоит из магнитопровода (сердечника) и расположенных на нем обмоток. Обмотка, подключаемая к источнику преобразуемого напряжения, называется первичной, а обмотки, к которым подключены потребители электрической энергии, – вторичными. В зависимости от назначения трансформаторы подразделяются на трансформаторы питания, согласующие и импульсные.

В радиолюбительских условиях обычно имеются трансформаторы извлеченные из отработавших свой срок устройств. Исходя из этих соображений следует производить расчет. Расчет по распространенному варианту(где исходные данные выходное напряжение и ток) на практике трудно реализовать, не всега можно найти нужное железо и провод для намотки. В результате приходится использовать имеющийся магнитопровод большей мощности, превышающий потребности и следовательно увеличивающий размеры.

Магнитопроводы имеют три основные конструкции: броневая, стержневая, торроидальная.

Торроидальная представляет из себя кольцо на котором намотаны обмотки. Магнитное излучение такой конструкции наименьшее из всех трех. Намотка обмоток представляет некоторые трудности и поэтому применяется в радиолюбительской практике редко.

У стержневой конструкции две катушки и обмотки как правило делятся пополам и соединяются последовательно. Здесь могут возникнуть трудности с направлением намотки катушек и их последующего соединения. Среди достоинств следует отметить что применяя данную конструкцию можно уменьшить высоту устройства если расположить трансформатор горизонтально. Стержневые конструкции применяются в основном для мощных трансформаторов.

Наиболее популярной является броневая конструкция(на рисунке). У броневой конструкции одна катушка и её удобно наматывать. Броневая конструкция применяется для трансформаторов малой и средней мощности, что как правило является достаточным в радиолюбительской практике.

Поскольку чаще всего применяется броневая конструкция, то расчет будет производится для нее.

Основной целью расчета является оптимальное использование имеющегося железа.

Главным выходным параметром при таком расчете является напряжение. Выходной ток будет рассчитываться и по результатам расчета принимается решение о пригодности магнитопровода.

Расчет

Исходные данные:

Входное напряжение, частота, выходное напряжение, выходной ток, габаритные размеры магнитопровода.

Частота 50 Гц. Измерить a, b, c, h и ввести в программу. Измерения производить в сантиметрах.

Программа призвана сокращать время расчета и исходя из этих соображений входное напряжение уже введено и равняется 220 В. При расчете с другим входным напряжением следует это значение исправить.

В качестве разделителя целой и дробной частей используется точка.

Ввести выходное напряжение. Нажать на кнопку расчет.

Полученные расчетные данные являются оптимальными(идеальными) для используемого магнитопровода. На практике рассчитанного диаметра провода как правило не оказывается. В этом случае выбирается ближайший меньший расчетного или тот что имеется. Если применить провод с диаметром больше расчетного, то обмотки не смогут уместиться в окне магнитопровода.

После выбора провода обмотки можно уточнить выходной ток и принять решение о пригодности магнитопровода

Заказать изготовление программ по индивидуальным условиям можно через форму обратной связи.

расчет мощности трансформатора,расчет трансформатора напряжения,расчет трансформатора тока,обмотки трансформатора,расчет тороидального трансформатора,программа расчета трансформаторов,рассчет трансформаторов,Трансформаторы,Высоковольтные трансформаторы ,Изготовление трансформатора ,Измерительные трансформаторы ,Импульсный трансформатор ,Куплю трансформатор ,Мощность трансформатор ,Обмотки трансформатора ,Продам трансформаторы ,Производство трансформаторов ,Разделительные трансформаторы ,Расчет трансформатора ,Расчет импульсного трансформатора ,Расчет трансформаторов тока,Ремонт трансформатора,Силовые трансформаторы ,Строчные трансформаторы ,Строчный трансформатор ,Сухие трансформаторы ,Схемы трансформаторов ,Тороидальный трансформатор

Онлайн расчет трансформатора за 6 простых шагов


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.

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.

Расчёт трансформатора на калькуляторе в домашних условиях

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

Также можно рассчитать и по формулам, они приведены ниже. Описание вводимых и расчётных полей программы: поле светло-голубого цвета — исходные данные для расчёта, поле жёлтого цвета — данные выбранные автоматически из таблиц, в случае установки флажка для корректировки этих значений, поле меняет цвет на светло-голубой и позволяет вводить собственные значения, поле зелёного цвета — рассчитанное значение.

Фактическое сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;. Расчётное сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки трансформатора;. Расчёт сечения провода для каждой из обмоток для I1 и I2 ;. В тороидальных трансформаторах относительная величина полного падения напряжения в обмотках значительно меньше по сравнению с броневыми трансформаторами. Формула для расчёта максимальной мощности которую может отдать магнитопровод;.

Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов из таблиц. О нас Обратная связь Карта сайта. YouTube Instagram Instagram. Расчет трансформатора с тороидальным магнитопроводом. Юра Гость. Нужно сделать расчёт для каждой из обмоток. Потом сложить рассчитанные мощности. Далее сравниваем сложенную мощность с габаритной мощностью сердечника. Если габаритная мощность больше, то всё нормально. Если нет, то трансформатор с нагрузкой не справится.

Юрий Гость. Большое спасибо за ваш ответ но не совсем понимаю. Мои данные. В сумме все обмотки 76 Вольт. Если не трудно По моим данным покажите правильность расчёта.

Олег Николаевич Гость. Мы делаем на службе электронный стабилизатор на семисторах на 4кВт и столкнулись с тем что нам нужен тороидальный трансформатор на соответствующюю мощность Как бы нам получить правильные расчётные данные у вас по намотке такого трансформатора?

У нас есть старый тороидальный трансформатор. По паспорту к изделию на котором он работал его мощность составляет 4,5кВт Однообмоточные трансформаторы такого типа это ЛАТРы автотрансформаторы , мы ещё пока на практике такие не делали.

Тема интересная может как нибудь попробуем. Но к сожалению пока ни чем помочь не можем. Sintetik Гость. Pc max — это максимальная мощность магнитопровода, которую сердечник может передать от первичной обмотки к вторичным? Jurij Гость. У меня что-то не получается. Вторички 64 В 6А, 13 В 3А. Тор D d Мне надо сложить P2 обоих вторичек и Pгаб обоих вторичек, и сравнить? У меня получилось общая PВт, Pгаб общая,1Вт. Транс не подойдёт? Как рассчитать какой тор мне нужен? Я пробовал в Вашем калькуляторе в полях D,d,h менять размеры, но цифры в полях P2 и Pг не меняются.

Помогите пожалуйста, что я не так делал? Заранее благодарен. Владимир Гость. Добрый день! К сожалению данная программа не имеет оболочки для обычного запуска на компьютере.

Если найдёте какие недочёты пишите, исправим. В принципе-то норм, но как же частота? Такой важный параметр, а его нет От частоты многое зависит, поэтому считаю калькулятор не удобным. Мы создавали данный калькулятор для намотки сетевого трансформатора вольт 50 герц по этому частота фиксированная.

На будущее учтём, может и доработаем или создадим новую версию. Вячеслав Гость. Мне нужно знать какой провод нужен для намотки первичной намотки диаметр и сколько грамм не витков для намотки первичной обмотки на В? С уважением Вячеслав Вячеслав, где вы нашли такое железо. Может быть размеры у вас все же в милл иметрах? У меня нашлось еще одно тороидальное железо,которое нужно намотать.

Мне нужно знать какого диаметра провод нужен для намотки первичной обмотки и сколько грамм будет весить общее количество витков первичной обмотки? Весовые характеристики в данной версии калькулятора не расчитываются.

Анатоль Гость. А этот метод подойдёт для расчёта сварочного трансформатора? Михаил Гость. А в чем считать? Еденицы не подписаны. Например, диаметр трансформатора, диаметр проволоки? В чем будет выражена расчетная площадь магнитопровода? Иван Гость. Запомнить меня. Подписаться на рассылку о публикациях новых статей.

Рекомендации по сборке и намотке

При сборке трансформатора своими руками пластины сердечника собираются «вперекрышку». Магнитопровод стягивается обоймой или шпилечными гайками. Для того чтобы не нарушить изоляцию, шпильки закрываются диэлектриком. Стягивать «железо» нужно с усилием: если его окажется недостаточно при работе устройства возникнет гул.

Проводники наматываются на катушку плотно и равномерно, каждый последующий ряд изолируется от предыдущего тонкой бумагой или лавсановой плёнкой. Последний ряд обматывается киперной лентой или лакотканью. Если в процессе намотки выполняется отвод, то провод разрывается, а на место разрыва впаивается отвод. Это место тщательно изолируется. Закрепляются концы обмоток с помощью ниток, которыми привязываются провода к поверхности сердечника.

При этом существует хитрость: после первичной обмотки не следует наматывать всю вторичную обмотку сразу. Намотав 10—20 витков, нужно измерить величину напряжения на её концах.

По полученному значению можно представить, сколько витков потребуется для получения нужной амплитуды выходного напряжения, тем самым контролируя полученный расчёт при сборке трансформатора.

Данный онлайн расчет трансформатора выполнен по типовым расчетам электрооборудования. В типовых расчётах все начинается с определения необходимой мощности вторичной обмотки, а уж потом с поправкой на КПД — коэффициент полезного действия, находим мощность всего трансформатора, и на основании этого рассчитываем необходимое сечение и тип сердечника и так далее.

Изначально так и было в моём расчете. Пока не появились предложения от посетителей сайта внести изменения в расчет. По имеющимся размерам трансформаторного железа рассчитываем полную мощность трансформатора, а уж потом видим, какой ток и напряжение можно снять с этого железа. Далее все как по типовому расчёту, выбираем тип: броневой или стержневой, указываем напряжение первичной обмотки, вторичной, частоту переменного тока и так далее.

В результате получаем необходимые расчетные данные трансформатора, например сечение обмоточных проводов, которые сравниваются со стандартными обмоточными проводами и представляются для дальнейшего расчёта. Диапазон обмоточных проводов сечением от 0,000314 до 4,906 мм 2 , всего 63 позиции. На основании имеющихся данных рассчитывается площадь занимаемой обмотками трансформатора, для определения возможности их размещения в окнах трансформатора. Хотелось бы узнать в комментариях ваше мнение, и практические результаты, чтобы если это возможно сделать более качественный расчёт.

Просмотр и ввод комментариев к статье

Как правильно провести расчет трансформаторов разных видов, формулы и примеры

Код для вставки без рекламы с прямой ссылкой на сайт. Код для вставки с рекламой без прямой ссылки на сайт. Скопируйте и вставьте этот код на свою страничку в то место, где хотите, чтобы отобразился калькулятор. Калькулятор справочный портал. Избранные сервисы. Кликните, чтобы добавить в избранные сервисы. Расчет трансформатора, онлайн калькулятор позволит вам рассчитать параметры трансформатора, такие как мощность, ток, количество витков и диаметр провода в обоих обмотках, по его размерам, входному и выходному напряжению. Входное напряжение: В Габаритный размер a: см Габаритный размер b: см Габаритный размер c: см Габаритный размер h: см Выходное напряжение: В Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, состоящее из двух или более индуктивно-связанных обмоток, намотанных на общий ферромагнитный сердечник, предназначенное для преобразования напряжения переменного тока посредством электромагнитной индукции.

Принцип работы устройства

Трансформатор — это электротехническое устройство, предназначенное для передачи энергии без изменения её формы и частоты. Используя в своей работе явление электромагнитной индукции, устройство применяется для преобразования переменного сигнала или создания гальванической развязки. Каждый трансформатор собирается из следующих конструктивных элементов:

  • сердечника;
  • обмотки;
  • каркаса для расположения обмоток;
  • изолятора;
  • дополнительных элементов, обеспечивающих жёсткость устройства.

В основе принципа действия любого трансформаторного устройства лежит эффект возникновения магнитного поля вокруг проводника с текущим по нему электрическим током. Такое поле также возникает вокруг магнитов. Током называется направленный поток электронов или ионов (зарядов). Взяв проволочный проводник и намотав его на катушку и подключив к его концам прибор для измерения потенциала можно наблюдать всплеск амплитуды напряжения при помещении катушки в магнитное поле. Это говорит о том, что при воздействии магнитного поля на катушку с намотанным проводником получается источник энергии или её преобразователь.

В устройстве трансформатора такая катушка называется первичной или сетевой. Она предназначена для создания магнитного поля. Стоит отметить, что такое поле обязательно должно всё время изменяться по направлению и величине, то есть быть переменным.

Читать также: Как собрать простой электрогенератор своими руками

Классический трансформатор состоит из двух катушек и магнитопровода, соединяющего их. При подаче переменного сигнала на контакты первичной катушки возникающий магнитный поток через магнитопровод (сердечник) передаётся на вторую катушку. Таким образом, катушки связаны силовыми магнитными линиями. Согласно правилу электромагнитной индукции при изменении магнитного поля в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). Поэтому в первичной катушки возникает ЭДС самоиндукции, а во вторичной ЭДС взаимоиндукции.

Количество витков на обмотках определяет амплитуду сигнала, а диаметр провода наибольшую силу тока. При равенстве витков на катушках уровень входного сигнала будет равен выходному. В случае когда вторичная катушка имеет в три раза больше витков, амплитуда выходного сигнала будет в три раза больше, чем входного — и наоборот.

От сечения провода, используемого в трансформаторе, зависит нагрев всего устройства. Правильно подобрать сечение возможно, воспользовавшись специальными таблицами из справочников, но проще использовать трансформаторный онлайн-калькулятор.

Отношение общего магнитного потока к потоку одной катушки устанавливает силу магнитной связи. Для её увеличения обмотки катушек размещаются на замкнутом магнитопроводе. Изготавливается он из материалов имеющих хорошую электромагнитную проводимость, например, феррит, альсифер, карбонильное железо. Таким образом, в трансформаторе возникают три цепи: электрическая — образуемая протеканием тока в первичной катушке, электромагнитная — образующая магнитный поток, и вторая электрическая — связанная с появлением тока во вторичной катушке при подключении к ней нагрузки.

Правильная работа трансформатора зависит и от частоты сигнала. Чем она больше, тем меньше возникает потерь во время передачи энергии. А это означает, что от её значения зависят размеры магнитопровода: чем частота больше, тем размеры устройства меньше. На этом принципе и построены импульсные преобразователи, изготовление которых связано с трудностями разработки, поэтому часто используется калькулятор для расчёта трансформатора по сечению сердечника, помогающий избавиться от ошибок ручного расчёта.

Расчет трансформатора, онлайн калькулятор

Сложные многофункциональные устройства, способные преобразовывать электроэнергию из одной величины в другую, на языке электротехники, называют трансформаторами. Для создания такого оборудования, в зависимости от конкретных величин преобразования, применяется специальный расчет. Как правильно проводить расчет трансформаторов, знать в нем основные параметры и формулы, правильно их использовать, уметь пользоваться упрощенной системой проектирования трансформаторов распространенных энерговеличин и становится целью содержания этой статьи. Любая энергосистема, установка, особенно в сети трехфазного 3ф тока и напряжения просто не могла и не может обойтись без такого функционального устройства, как трансформатор.

Одним из часто применяемых устройств в областях энергетики, электроники и радиотехники является трансформатор. Часто от его параметров зависит надёжность работы приборы в целом.

Расчет трансформатора на стержневом сердечнике в онлайн

Энергосистема опознала нового радиотехника и приветливо моргнула всем домом. А тем временем традиционные линейные источники питания на силовых трансформаторах всё чаще стали вытесняться своими импульсными коллегами. При этом, что бы там не говорили авторитетные товарищи про многочисленные технические достоинства импульсных преобразователей, плюс у них только один — массогабаритные показатели. Всё остальное — сплошной минус. Однако этот единственный плюс оказался настолько жирным, что заслонил собой все многочисленные минусы, особенно в тех замесах, когда к электроустройствам не предъявляется каких-либо жёстких требований.

Использование онлайн калькулятора для расчета трансформатора

Ведь не всегда найдётся, например, готовый сетевой трансформатор. Более актуальным этот вопрос становится, когда нужен анодно-накальный или выходной трансформатор для лампового усилителя. Здесь остаётся лишь запастись проволокой и подобрать хорошие сердечники. Достать нужный магнитопровод порой оказывается непросто и приходится выбирать из того, что есть. Для быстрого расчёта габаритной мощности был написан приведённый здесь онлайн калькулятор. По размерам сердечника можно быстро провести все необходимые расчёты, которые выполняются по приведённой ниже формуле, для двух типов: ПЛ и ШЛ.

Онлайн расчёт мощности ленточного сердечника Ведь не всегда найдётся , например, готовый сетевой трансформатор. Более.

Как сделать расчет трансформатора. Расчёт и изготовление силового трансформатора

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как определить мощность трансформатора, несколько способов
Занимаясь расчетами мощного источника питания, я столкнулся с проблемой — мне понадобился трансформатор тока, который бы точно измерял ток. Литературы по этой теме не много. А в Интернете только просьбы — где найти такой расчет. Прочитал статью ; зная, что ошибки могут присутствовать, я детально разобрался с данной темой. Ошибки, конечно, присутствовали: нет согласующего резистора Rc см.

Такая методика расчета трансформаторов конечно очень приблизительная но для радиолюбительской практики вполне подходит.

Как выбрать ферритовый кольцевой сердечник?

Выбрать примерный размер ферритового кольца можно при помощи калькулятора для расчета импульсных трансформаторов и справочника по ферритовым магнитопроводам. И то и другое Вы можете найти в «Дополнительных материалах».

Вводим в форму калькулятора данные предполагаемого магнитопровода и данные, полученные в предыдущем параграфе, чтобы определить габаритную мощность срдечника.

Не стоит выбирать габариты кольца впритык к максимальной мощности нагрузки. Маленькие кольца мотать не так удобно, да и витков придётся мотать намного больше.

Если свободного места в корпусе будущей конструкции достаточно, то можно выбрать кольцо с заведомо бо’льшей габаритной мощностью.

В моём распоряжении оказалось кольцо М2000НМ типоразмера К28х16х9мм. Я внёс входные данные в форму калькулятора и получил габаритную мощность 87 Ватт. Этого с лихвой хватит для моего 50-ти Ваттного источника питания.

Запустите программу. Выберете «Pacчёт тpaнcфopмaтopa пoлумocтoвoго пpeoбpaзoвaтeля c зaдaющим гeнepaтopoм».

Чтобы калькулятор не «ругался», заполните нолями окошки, неиспользуемые для расчёта вторичных обмоток.

Вернуться наверх к меню.

Онлайн калькулятор расчета трансформатора

Силовой трансформатор является нестандартным изделием, которое часто применяется радиолюбителями, промышленности и при конструировании многих бытовых приборов. Под этим понятием подразумевается намоточное устройство, изготовленное на металлическом сердечнике, набранном из пластин электротехнической стали. Стандартными являются немногие подобные изделия, поэтому чаще всего радиолюбители изготавливают их самостоятельно. Поэтому весьма актуален вопрос: как выполнить расчет трансформатора по сечению сердечника калькулятор использовав для этого? Для изготовления намоточного изделия необходимо руководствоваться множеством сведений. От этого напрямую будет зависеть качество, срок службы готового блока питания.

Выбор типа магнитопровода.

Наиболее универсальными магнитопроводами являются Ш-образные и чашкообразные броневые сердечники. Их можно применить в любом импульсном блоке питания, благодаря возможности установки зазора между частями сердечника. Но, мы собираемся мотать импульсный трансформатор для двухтактного полумостового преобразователя, сердечнику которого зазор не нужен и поэтому вполне сгодится кольцевой магнитопровод. https://oldoctober.com/

Для кольцевого сердечника не нужно изготавливать каркас и мастерить приспособление для намотки. Единственное, что придётся сделать, так это изготовить простенький челнок.

На картинке изображён ферритовый магнитопровод М2000НМ.

Идентифицировать типоразмер кольцевого магнитопровода можно по следующим параметрам.

D – внешний диаметр кольца.

d – внутренний диаметр кольца.

H – высота кольца.

В справочниках по ферритовым магнитопроводам эти размеры обычно указываются в таком формате: КDxdxH.

Пример: К28х16х9

Вернуться наверх к меню.

Программа расчета импульсного трансформатора – RadioRadar

Из всех современных программ для расчета импульсных трансформаторов нашла действительную популярность лишь одна, под названием ExcellentIT. 

 

Данная программа расчета импульсного трансформатора отличается не только простотой в освоении, но и своей функциональностью. Рабочее окно разделено на три зоны, в каждой из которых содержится соответственная информация. В самом первом участке слева необходимо внести начальные данные, которые понадобятся для расчета. 

Программа постоянно выдает подсказки в виде всплывающих окон, что очень удобно при начале работы и ознакомлении с данным софтом. Разработчик ПО настоятельно рекомендует ознакомиться с файловым документом, который вложен в основной папке. Там описаны принципы работы программы для расчета импульсного трансформатора, которые помогут быстрее освоиться пользователю и сэкономить массу времени.

Особенности ПО

Помимо представленного ряда магнитопроводов имеется возможность создавать свои собственные, указав габариты и характеристики, чем не отличается практически ни одна русскоязычная программа. Также при помощи программы можно вычислить потребляемую мощность трансформатора, который рассчитывается, а также потери мощности в магнитопроводе, с учетом его перегрева. Отдельно показывается КПД преобразования, индуктивность обмотки, ток потребления и другие стандартные характеристики.

Магнитопровод можно выбирать не только по типу изготовления, но и по его форме, а также материалу, из которого он изготовлен. Собственно, по таким же параметрам создать можно и своё изделие, с последующим его использованием при расчетах. 

Отдельной особенностью программы ExcellentIT будет выбор стандарта проводов, с заданием их размера. 

При вводе начальных данных могут возникнуть незначительные трудности, что предусмотрено разработчиком, и поэтому пользователя постоянно сопровождают подсказки. 

Программа не требует установки на компьютер и является бесплатной в распространении. Потребуется лишь скачать файл. Разрабатывалась под Windows, но можно использовать и на Linux, при использовании дополнительного ПО.

Стоит обратить внимание, что была выпущена и более упрощенная версия программы под названием Lite-CalcIT, которая не обладает такой функциональностью и точностью расчетов, но упрощает процесс ввода информации и экономит время, при работе с несложными проектами, которые не требуют большой точности расчета и подбора трансформатора. 

При возникновении вопросов, всегда можно заглянуть на форумы, где активно обсуждается пользование этой программой, с 2010 года и по сей день. На многие вопросы уже есть ответы, а разработчик программы постоянно помогает всем желающим освоиться в пользовании его продуктом.

Калькулятор выбора трансформатора тока


Онлайн расчет трансформатора тока

Данный онлайн калькулятор позволяет произвести расчет и выбор измерительных трансформаторов тока (ИТТ/ТТ) для подключения электрического счетчика по мощности.
ПРИМЕЧАНИЕ: После расчета выбранный трансформатор тока необходимо проверить по загрузке при максимальных и минимальных значениях проходящих через него нагрузок.

В соответствии с п.1.5.17. ПУЭ при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока должен составлять не менее 40% номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке — не менее 5%.

Проверку выполнения данного требования можно произвести с помощью следующего онлайн калькулятора:

ПРИМЕЧАНИЕ: Максимальная загрузка должна составлять не менее 40%, а минимальная — не менее 5%, при этом загрузка в любом случае не должна составлять более 100%, данное значение будет означать перегрузку трансформатора тока.

В случае если рассчитанные значения максимальной и/или минимальной загрузок оказались меньше чем 40% и 5% соответственно необходимо выбрать трансформаторы тока с меньшим номиналом или, если это невозможно по условиям максимальной нагрузки, предусмотреть установку двух учетов электроэнергии: один — для максимальной нагрузки, второй — для минимальной.

Справочно: Расчет производится для счетчика с номинальным (базовым) током 5 Ампер.

Оказался ли полезен для Вас данный онлайн калькулятор? Или может быть у Вас остались вопросы? Напишите нам в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Источник




Выбор трансформаторов тока для присоединения расчетных счетчиков

Для правильного выбора трансформаторов тока (ТТ) для расчетных счетчиков, нам нужно правильно выбрать коэффициент трансформации трансформатора тока, исходя из того, что расчетная нагрузка присоединения, будет работать в аварийном режиме.

Коэффициент трансформации считается завышенным, если при 25%-ной нагрузке присоединения в нормальном режиме, ток во вторичной обмотке будет меньше 10% от номинального тока подключенного счетчика – 5 А.

Для того, чтобы присоединенные приборы, работали в требуемом классе точности (напоминаю что для счетчиков коммерческого учета класс точности трансформаторов тока должен быть – 0,2; 0,2S; для технического учета – 0,5; 0,5S), необходимо чтобы, подключаемая вторичная нагрузка Zн не превышала номинальной вторичной нагрузки трансформатора тока, для данного класса точности, при этом должно выполняться условие Zн ≤ Zдоп. Подробно это рассмотрено в статье: «Выбор трансформаторов тока на напряжение 6(10) кВ».

Еще одним условием правильности выбора трансформаторов тока, является проверка трансформаторов тока на токовую ΔI и угловую погрешность δ.

Угловая погрешность учитывается только в показаниях счетчиков и ваттметров, и определяется углом δ между векторами I1 и I2.

Токовая погрешность определяется по формуле [Л1, с61]:

  • Kном. – коэффициент трансформации;
  • I1 – ток первичной обмотки ТТ;
  • I2 – ток вторичной обмотки ТТ;

Пример выбора трансформатора тока для установки расчетных счетчиков

Нужно выбрать трансформаторы тока для отходящей линии, питающей трансформатор ТМ-2500/6. Расчетный ток в нормальном режиме составляет – 240,8А, в аварийном режиме, когда трансформатор будет перегружен на 1,2, ток составит – 289А.

Выбираем ТТ с коэффициентом трансформации 300/5.

1. Рассчитываем первичный ток при 25%-ной нагрузке:

2. Рассчитываем вторичный ток при 25%-ной нагрузке:

Как видим, трансформаторы тока выбраны правильно, так как выполняется условие:

I2 > 10%*Iн.счетчика, т. е. 1 > 0,5.

Рекомендую при выборе трансформаторов тока к расчетным счетчикам использовать таблицы II.4 – II.5.

Таблица II.5 Технические данные трансформаторов тока

Таблица II.4 Выбор трансформаторов тока

Максимальная расчетная мощность, кВАНапряжение
380 В10,5 кВ
Нагрузка, АКоэффициент трансформации, АНагрузка, АКоэффициент трансформации, А
101620/5
152330/5
203030/5
253840/5
304650/5
355350/5 (75/5)
406175/5
507775/5 (100/5)
6091100/5
70106100/5 (150/5)
80122150/5
90137150/5
100152150/5610/5
125190200/5
150228300/5
160242300/5910/5
1801010/5 (15/5)
200304300/5
240365400/51315/5
2501415/5
300456600/5
320487600/51920/5
400609600/52330/5
5608531000/53240/5
6309601000/53640/5
75011401500/54350/5
100015201500/55875/5

Онлайн калькулятор расчета трансформатора

Трансформаторы постоянно используются в различных схемах, при устройстве освещения, питании цепей управления и прочем электронном оборудовании. Поэтому довольно часто требуется вычислить параметры прибора, в соответствии с конкретными условиями эксплуатации. Для этих целей вы можете воспользоваться специально разработанным онлайн калькулятором расчета трансформатора. Простая таблица требует заполнения исходными данными в виде значения входного напряжения, габаритных размеров, а также выходного напряжения.

Преимущества онлайн калькулятора

В результате расчета трансформатора онлайн, на выходе получаются параметры в виде мощности, силы тока в амперах, количества витков и диаметра провода в первичной и вторичной обмотке.

Существуют формулы, позволяющие быстро выполнить расчеты трансформатора. Однако они не дают полной гарантии от ошибок при проведении вычислений. Чтобы избежать подобных неприятностей, применяется программа онлайн калькулятора. Полученные результаты позволяют выполнять конструирование трансформаторов для различных мощностей и напряжений. С помощью калькулятора осуществляются не только расчеты трансформатора. Появляется возможность для изучения его устройства и основных функций. Запрошенные данные вставляются в таблицу и остается только нажать нужную кнопку.

Благодаря онлайн калькулятору не требуется проводить каких-либо самостоятельных подсчетов. Полученные результаты позволяют выполнять перемотку трансформатора своими руками. Большинство необходимых расчетов осуществляется в соответствии с размерами сердечника. Калькулятор максимально упрощает и ускоряет все вычисления. Необходимые пояснения можно получить из инструкции и в дальнейшем четко следовать их указаниям.

Конструкция трансформаторных магнитопроводов представлена тремя основными вариантами – броневым, стержневым и тороидальным. Прочие модификации встречаются значительно реже. Для расчета каждого вида требуются исходные данные в виде частоты, входного и выходного напряжения, выходного тока и размеров каждого магнитопровода.

Онлайн калькулятор расчета тока по мощности

Источник

Типовой расчёт параметров

Довольно часто радиолюбители используют при расчёте трансформатора упрощённую методику. Она позволяет выполнить расчёт в домашних условиях без использования величин, которые трудно узнать. Но проще использовать готовый для расчёта трансформатора онлайн-калькулятор. Для того чтобы воспользоваться таким калькулятором, понадобится знать некоторые данные, а именно:

  • напряжение первичной и вторичной обмотки;
  • габаритны сердечника;
  • толщину пластины.

После их ввода понадобится нажать кнопку «Рассчитать» или похожую по названию и дождаться результата.

Стержневой тип магнитопровода

В случае отсутствия возможности расчёта на калькуляторе выполнить такую операцию самостоятельно несложно и вручную. Для этого потребуется определиться с напряжением на выходе вторичной обмотки U2 и требуемой мощностью Po. Расчёт происходит следующим образом:

  1. Рассчитывается ток нагрузки: In=Po/U2, А.
  2. Вычисляется величина тока вторичной обмотки: I2 = 1,5*In, А.
  3. Определяется мощность вторичной обмотки: P2 = U2*I2, Вт.
  4. Находится общая мощность устройства: Pт = 1,25*P2, Вт.
  5. Вычисляется сила тока первичной обмотки: I1 = Pт/U1, А.
  6. Находится необходимое сечение магнитопровода: S = 1,3*√ Pт, см².

Следует отметить, что если конструируется устройство с несколькими выводами во вторичной обмотке, то в четвёртом пункте все мощности суммируются, и их результат подставляется вместо P2.

После того как первый этап выполнен, приступают к следующей стадии расчёта. Число витков в первичной обмотке находится по формуле: K1 = 50*U1/S. А число витков вторичной обмотке определяется выражением K2= 55* U2/S, где:

  • U1 — напряжение первичной обмотке, В.
  • S — площадь сердечника, см².
  • K1, K2 — число витков в обмотках, шт.

Остаётся вычислить диаметр наматываемой проволоки. Он равен D = 0,632*√ I, где:

  • d — диаметр провода, мм.
  • I — обмоточный ток рассчитываемой катушки, А.

При подборе магнитопровода следует соблюдать соотношение 1 к 2 ширины сердечника к его толщине. По окончании расчёта выполняется проверка заполняемости, т. е. поместится ли обмотка на каркас. Для этого площадь окна вычисляется по формуле: Sо = 50*Pт, мм2.

Особенности автотрансформатора

Автотрансформаторы рассчитываются аналогично простым трансформаторам, только сердечник определяется не на всю мощность, а на мощность разницы напряжений.

Например, мощность магнитопровода 250 Вт, на входе 220 вольт, на выходе требуется получить 240 вольт. Разница напряжений составляет 20 В, при мощности 250 Вт ток будет равен 12,5 А. Такое значение тока соответствует мощности 12,5*240=3000 Вт. Потребление сетевого тока составляет 12,5+250/220=13,64А, что как раз и соответствует 3000Вт=220В*13,64А. Трансформатор имеет одну обмотку на 240 В с отводом на 220 В, который подключён к сети. Участок между отводом и выходом мотается проводом, рассчитанным на 12,5А.

Таким образом, автотрансформатор позволяет получить на выходе мощность значительно больше, чем трансформатор на таком же сердечнике при небольшом коэффициенте передачи.

Трансформатор тороидального типа

Тороидальные трансформаторы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими типами: меньший размер, меньший вес и при этом большее КПД. При этом они легко наматываются и перематываются. Использование онлайн-калькулятора для расчёта тороидального трансформатора позволяет не только сократить время изготовления изделия, но и «на лету» поэкспериментировать с разными вводными данными. В качестве таких данных используются:

  • напряжение входной обмотки, В;
  • напряжение выходной обмотки, В;
  • ток выходной обмотки, А;
  • наружный диаметр тора, мм;
  • внутренний диаметр тора, мм;
  • высота тора, мм.

Необходимо отметить, что почти все онлайн-программы не демонстрируют особой точности в случае расчёта импульсных трансформаторов. Для получения высокой точности можно воспользоваться специально разработанными программами, например, Lite-CalcIT, или рассчитать вручную. Для самостоятельного расчёта используются следующие формулы:

  1. Мощность выходной обмотки: P2=I2*U2, Вт.
  2. Габаритная мощность: Pg=P2/Q, Вт. Где Q — коэффициент, берущийся из справочника (0,76−0,96).
  3. Фактическое сечение «железа» в месте размещения катушки: Sch= ((D-d)*h)/2, мм2.
  4. Расчётное сечение «железа» в месте расположения катушки: Sw =√Pq/1.2, мм2
  5. Площадь окна тора: Sfh=d*s* π/4, мм2.
  6. Значение рабочего тока входной обмотки: I1=P2/(U1*Q*cosφ), А, где cosφ справочная величина (от 0,85 до 0,94).
  7. Сечение провода находится отдельно для каждой обмотки из выражения: Sp = I/J, мм2., где J- плотность тока, берущаяся из справочника (от 3 до 5).
  8. Число витков в обмотках рассчитывается отдельно для каждой катушки: Wn=45*Un*(1-Y/100)/Bm* Sch шт., где Y — табличное значение, которое зависит от суммарной мощности выходных обмоток.
  9. Остается найти выходную мощность и расчёт тороидального силового трансформатора считается выполненным. Pout = Bm*J*Kok*Kct* Sch* Sfh /0,901, где: Bm — магнитная индукция, Kok — коэффициент заполнения проводом, Kct —коэффициент заполнения железом.

Все значения коэффициентов берутся из справочника радиоаппаратуры (РЭА). Таким образом, проводить вычисления в ручном режиме несложно, но потребуется аккуратность и доступ к справочным данным, поэтому гораздо проще использовать онлайн-сервисы.

Расчет трансформатора: онлайн калькулятор или дедовский метод для дома — выбери сам

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.

  • Как пользоваться онлайн калькулятором для расчета трансформатора пошагово Подготовка исходных данных за 6 простых шагов
  • Выполнение онлайн расчета трансформатора
  • Как рассчитать силовой трансформатор по формулам за 5 этапов
      Как мощность сухого трансформатора влияет на форму и поперечное сечение магнитопровода
    • Особенности вычисления коэффициента трансформации и токов внутри обмоток
    • Как вычислить диаметры медного провода для каждой обмотки
    • Определение числа витков обмоток по характеристикам электротехнической стали: важные моменты
    • Учет свободного места внутри окна магнитопровода
  • 4 практических совета по наладке и сборке трансформатора: личный опыт
  • 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.

    Необходимые сведения

    Для изготовления намоточного изделия необходимо руководствоваться множеством сведений. От этого напрямую будет зависеть качество, срок службы готового блока питания. Следует грамотно подойти к процессу расчета, учесть такие показатели, как магнитную индуктивность, КПД и плотность тока. Иначе изделие получится ненадежным и скоро выйдет из строя. К основным характеристикам следует отнести:

    • Входное напряжение сети. Оно зависит от источника, к которому будет подключен трансформатор. Стандартными являются: 110 В, 220 В, 380 В, 660 В. На практике оно может быть любым, что зависит от характеристик промежуточных цепей.
    • Выходное напряжение трансформатора — величина, требуемая для обеспечения стабильной работы потребителя. Часто требуется изготовить изделие с несколькими номиналами или с регулируемым напряжением. Тогда необходимо учитывать максимальную его величину.
    • Ток в нагрузке. При фиксированном значении рассчитываются жесткие характеристики устройства, но часто требуется обеспечить регулируемую величину, тогда потребуется учесть максимальную его величину.
    • Частота сети. У нас применяется европейский стандарт, то есть 50 Гц.
    • Мощность нагрузки. Это не основной параметр, потому что ее можно определить по напряжению и току.
    • Количество выходных обмоток. В некоторых электронных приборах используются блоки питания с несколькими выходными напряжениями. Для изготовления силовой электроники используется в основном один номинал, например, для сварочных трансформаторов.

    Также потребуется учесть тип сердечника, потому что от его конструкции напрямую зависит принцип расчета показателей изделия. Существует много разновидностей как конструкций, так и материалов. Если учитывать последние нет смысла из-за незначительных погрешностей, то форма и размеры имеют большое значение. Поэтому необходимы разные алгоритмы расчета, что зависит от этого критерия. Начнем с самого простого и распространенного.

    Не всегда требуется расчет вести с требуемых данных. Нередко в наличии есть какое-то железо, тогда потребуется определить мощность трансформатора по сечению магнитопровода. Программы онлайн, имеющиеся в интернете, позволяют определять параметры любым порядком.

    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.

    Расчет броневого трансформатора

    Распространен вид трансформаторов, используемый практически во всех устройствах от зарядных аппаратов для шуруповертов, заканчивая боками питания магнитофонов. В процессе эксплуатации всех этих устройств часто возникают поломки в питателе, связанные со сгоревшим намоточным изделием. Тогда для его восстановления потребуется перемотка, но это проблемы не решает.

    Часто требуется увеличить мощность источника, тогда как рассчитать трансформатор, чтобы его железо не перегревалось? Потребуется выбрать железо больших размеров и использовать более толстый провод. Такой ход поможет сохранить работоспособность устройства и даже улучшить характеристики, сделав его стабильнее и устойчивее при скачках напряжений в сети.

    К сожалению, не все производители учитывают этот фактор, а ведь наша сеть неустойчива и регулярно в ней наблюдаются помехи в виде высоковольтных игольчатых импульсов. Также возникают ситуации, когда наблюдается просадка сети до 170 В, что характерно в зимний период. Тогда необходимо предусмотреть запас по напряжению как минимум на 40−45%, увеличив мощность и компенсационного стабилизатора. Часто такие ситуации наблюдаются в частном секторе.

    Вернемся к расчету Ш-образного трансформатора на ШП-сердечнике. Принцип будет одинаков и с сердечником типа ПЛ при условии размещения обмотки на средней части. Для чего потребуется выполнить следующие шаги:

    • Определить площадь поперечного сечения средней части сердечника. Она выражается буквой S сеч. и находится из произведения ее сторон. Взяв линейку, измеряем параметры сечения, перемножаем и получаем значение в квадратных сантиметрах.
    • На следующем этапе решается вопрос, как рассчитать мощность трансформатора. Это расчетная величина, которую можно определить, возведя S сеч. в квадрат. Значение будет измеряться в Вт и обозначаться буквой «P».
    • При расчете мощности сердечника необходимо учитывать тип использованных пластин. Например, если были применены для набора Ш-20, то общая толщина сердечника должна быть 30 мм при мощности в 36 Вт. Если для трансформатора были использованы пластины Ш-30, то толщина набора будет достаточно в 20 мм, а при использовании Ш-24 — 25 мм. Существуют справочные таблицы, в которых можно найти мощность трансформатора по сечению магнитопровода для конкретной ситуации. Для обеспечения наилучшей стабильности работы источников питания следует использовать железо с избытком мощности как минимум на 25%. То есть, если ранее была расчетная мощность равна 6 Вт, то для надежности работы и исключения насыщения сердечника следует брать в расчет как минимум 8 Вт. Это обязательное условие. Если использовать магнитопровод с меньшей площадью сечения сердечника, то трансформатор быстро выйдет из строя, потому что железо окажется в насыщении, что приведет к увеличению токов в обмотках.
    • На следующем этапе необходимо определиться с количеством обмоток. Для современных транзисторных устройств достаточно будет всего одной или сдвоенной со средней точкой. Поэтому рассмотрим пример расчета именно такого трансформатора. Для этого потребуется воспользоваться понятием «вольт на виток». Значение определяется следующим образом: W /В=(50÷70) / S сеч. Формула справедлива только для сердечников типа ШП и П. Л. При расчете первичной и вторичной обмоток потребуется взять произведение полученного отношения и входного напряжения: W1 = W / B∙U1, W2 = 1,2 ∙ W /B∙U2.
    • Выполняется расчет и выбор диаметра провода. Он выбирается исходя из хорошего теплоотвода и изоляции, для чего рекомендуется применять ПЭЛ или ПЭВ, покрытые лаком. Определить его размер можно по формуле: d =0,7∙√ I. Величина выражается в мм. Провод выбирается с небольшим запасом до 4−6%.

    Все программы расчета трансформаторов позволяют находить параметры изделий в любом порядке. Они используют стандартные алгоритмы, по которым выводятся значения. При необходимости можно создать собственный калькулятор с помощью таблиц Excel. Подобным образом работает и калькулятор расчета трансформатора на стержневом сердечнике.

    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.

    Потери мощности во вторичной обмотке оценивают по статистической таблице.

    Мощность трансформатора, ваттыКоэффициент полезного действия ŋ
    15÷500,50÷0,80
    50÷1500,80÷0,90
    150÷3000,90÷0,93
    300÷10000,93÷0,95
    >10000.95÷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.

    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.

    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.

    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.

    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).

    Принцип работы устройства

    Трансформатор — это электротехническое устройство, предназначенное для передачи энергии без изменения её формы и частоты. Используя в своей работе явление электромагнитной индукции, устройство применяется для преобразования переменного сигнала или создания гальванической развязки. Каждый трансформатор собирается из следующих конструктивных элементов:

    • сердечника;
    • обмотки;
    • каркаса для расположения обмоток;
    • изолятора;
    • дополнительных элементов, обеспечивающих жёсткость устройства.

    В основе принципа действия любого трансформаторного устройства лежит эффект возникновения магнитного поля вокруг проводника с текущим по нему электрическим током. Такое поле также возникает вокруг магнитов. Током называется направленный поток электронов или ионов (зарядов). Взяв проволочный проводник и намотав его на катушку и подключив к его концам прибор для измерения потенциала можно наблюдать всплеск амплитуды напряжения при помещении катушки в магнитное поле. Это говорит о том, что при воздействии магнитного поля на катушку с намотанным проводником получается источник энергии или её преобразователь.

    В устройстве трансформатора такая катушка называется первичной или сетевой. Она предназначена для создания магнитного поля. Стоит отметить, что такое поле обязательно должно всё время изменяться по направлению и величине, то есть быть переменным.

    Классический трансформатор состоит из двух катушек и магнитопровода, соединяющего их. При подаче переменного сигнала на контакты первичной катушки возникающий магнитный поток через магнитопровод (сердечник) передаётся на вторую катушку. Таким образом, катушки связаны силовыми магнитными линиями. Согласно правилу электромагнитной индукции при изменении магнитного поля в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). Поэтому в первичной катушки возникает ЭДС самоиндукции, а во вторичной ЭДС взаимоиндукции.

    Количество витков на обмотках определяет амплитуду сигнала, а диаметр провода наибольшую силу тока. При равенстве витков на катушках уровень входного сигнала будет равен выходному. В случае когда вторичная катушка имеет в три раза больше витков, амплитуда выходного сигнала будет в три раза больше, чем входного — и наоборот.

    От сечения провода, используемого в трансформаторе, зависит нагрев всего устройства. Правильно подобрать сечение возможно, воспользовавшись специальными таблицами из справочников, но проще использовать трансформаторный онлайн-калькулятор.

    Отношение общего магнитного потока к потоку одной катушки устанавливает силу магнитной связи. Для её увеличения обмотки катушек размещаются на замкнутом магнитопроводе. Изготавливается он из материалов имеющих хорошую электромагнитную проводимость, например, феррит, альсифер, карбонильное железо. Таким образом, в трансформаторе возникают три цепи: электрическая — образуемая протеканием тока в первичной катушке, электромагнитная — образующая магнитный поток, и вторая электрическая — связанная с появлением тока во вторичной катушке при подключении к ней нагрузки.

    Правильная работа трансформатора зависит и от частоты сигнала. Чем она больше, тем меньше возникает потерь во время передачи энергии. А это означает, что от её значения зависят размеры магнитопровода: чем частота больше, тем размеры устройства меньше. На этом принципе и построены импульсные преобразователи, изготовление которых связано с трудностями разработки, поэтому часто используется калькулятор для расчёта трансформатора по сечению сердечника, помогающий избавиться от ошибок ручного расчёта.

    Расчет автотрансформатора своими руками

    При проектировании трансформатора, основной параметр устройства представлен показателями его мощности.
    Зная, как рассчитать мощность трансформатора, можно самостоятельно выбрать и приобрести качественный прибор, позволяющий преобразовывать напряжение в большие или меньшие значения.

    Как рассчитать мощность трансформатора

    Особенность работы стандартного трансформатора представлена процессом преобразования электроэнергии переменного тока в показатели переменного магнитного поля и наоборот. Самостоятельный расчет трансформаторной мощности может быть выполнен в соответствии с сечением сердечника и в зависимости от уровня нагрузки.


    Расчет обмотки преобразователя напряжения и его мощности

    По сечению сердечника

    Электромагнитный аппарат имеет сердечник с парой проводов или несколькими обмотками. Такая составляющая часть прибора, отвечает за активное индукционное повышение уровня магнитного поля. Кроме всего прочего, устройство способствует эффективной передаче энергии с первичной обмотки на вторичную, посредством магнитного поля, которое концентрируется во внутренней части сердечника.

    Параметрами сердечника определяются показатели габаритной трансформаторной мощности, которая превышает электрическую.

    Расчетная формула такой взаимосвязи:

    Sо х Sс = 100 х Рг / (2,22 х Вс х А х F х Ко х Кc), где

    • Sо — показатели площади окна сердечника;
    • Sс — площадь поперечного сечения сердечника;
    • Рг — габаритная мощность;
    • Bс — магнитная индукция внутри сердечника;
    • А — токовая плотность в проводниках на обмотках;
    • F — показатели частоты переменного тока;
    • Ко — коэффициент наполненности окна;
    • Кс — коэффициент наполненности сердечника.

    Показатели трансформаторной мощности равны уровню нагрузки на вторичной обмотке и потребляемой мощности из сети на первичной обмотке.

    Самые распространенные разновидности трансформаторов производятся с применением Ш —образного и П — образного сердечников.

    По нагрузке

    При выборе трансформатора учитывается несколько основных параметров, представленных:

    • категорией электрического снабжения;
    • перегрузочной способностью;
    • шкалой стандартных мощностей приборов;
    • графиком нагрузочного распределения.

    В настоящее время типовая мощность трансформатора стандартизирована.


    Варианты трансформаторов

    Чтобы выполнить расчет присоединенной к трансформаторному прибору мощности, необходимо собрать и проанализировать данные обо всех подключаемых потребителях. Например, при наличии чисто активной нагрузки, представленной лампами накаливания или ТЭНами, достаточно применять трансформаторы с показателями мощности на уровне 250 кВА.

    В системах электрического снабжения показатели трансформаторной мощности приборов должны позволить обеспечивать стабильное питание всех потребителей электроэнергии.

    Как намотать импульсный трансформатор?

    Вначале нужно подготовить ферритовое кольцо.

    Для того чтобы провод не прорезал изоляционную прокладку, да и не повредился сам, желательно притупить острые кромки ферритового сердечника. Но, делать это не обязательно, особенно если провод тонкий или используется надёжная прокладка. Правда, я почему-то всегда это делаю.

    При помощи наждачной бумаги скругляем наружные острые грани.

    То же самое проделываем и с внутренними гранями кольца.

    Чтобы предотвратить пробой между первичной обмоткой и сердечником, на кольцо следует намотать изоляционную прокладку.

    В качестве изоляционного материала можно выбрать лакоткань, стеклолакоткань, киперную ленту, лавсановую плёнку или даже бумагу.

    При намотке крупных колец с использованием провода толще 1-2мм удобно использовать киперную ленту.

    Иногда, при изготовлении самодельных импульсных трансформаторов, радиолюбители используют фторопластовую ленту – ФУМ, которая применяется в сантехнике.

    Работать этой лентой удобно, но фторопласты обладают холодной текучестью, а давление провода в области острых краёв кольца может быть значительным.

    Во всяком случае, если Вы собираетесь использовать ленту ФУМ, то проложите по краю кольца полоску электрокартона или обычной бумаги.

    При намотке прокладки на кольца небольших размеров очень удобно использовать монтажный крючок.

    Монтажный крючок можно изготовить из куска стальной проволоки или велосипедной спицы.

    Аккуратно наматываем изолирующую ленту на кольцо так, чтобы каждый очередной виток перехлёстывал предыдущий с наружной стороны кольца. Таким образом, изоляция снаружи кольца становится двухслойной, а внутри – четырёх-пятислойной.

    Для намотки первичной обмотки нам понадобится челнок. Его можно легко изготовить из двух отрезков толстой медной проволоки.

    Необходимую длину провода обмотки определить совсем просто. Достаточно измерить длину одного витка и перемножить это значение на необходимое количество витков. Небольшой припуск на выводы и погрешность вычисления тоже не помешает.

    34(мм) * 120(витков) * 1,1(раз) = 4488(мм)

    Если для обмотки используется провод тоньше, чем 0,1мм, то зачистка изоляции при помощи скальпеля может снизить надёжность трансформатора. Изоляцию такого провода лучше удалить при помощи паяльника и таблетки аспирина (ацетилсалициловой кислоты).

    Будьте осторожны! При плавлении ацетилсалициловой кислоты выделяются ядовитые пары!

    Если для какой-либо обмотки используется провод диаметром менее 0,5мм, то выводы лучше изготовить из многожильного провода. Припаиваем к началу первичной обмотки отрезок многожильного изолированного провода.

    Изолируем место пайки небольшим отрезком электрокартона или обыкновенной бумаги толщиной 0,05… 0,1мм.

    Наматываем начало обмотки так, чтобы надёжно закрепить место соединения.

    Те же самые операции проделываем и с выводом конца обмотки, только на этот раз закрепляем место соединения х/б нитками. Чтобы натяжение нити не ослабло во время завязывания узла, крепим концы нити каплей расплавленной канифоли.

    Если для обмотки используется провод толще 0,5мм, то выводы можно сделать этим же проводом. На концы нужно надеть отрезки полихлорвиниловой или другой трубки (кембрика).

    Затем выводы вместе с трубкой нужно закрепить х/б нитью.

    Поверх первичной обмотки наматываем два слоя лакоткани или другой изолирующей ленты. Это межобмоточная прокладка необходима для надёжной изоляции вторичных цепей блока питания от осветительной сети. Если используется провод диаметром более 1-го миллиметра, то неплохо в качестве прокладки использовать киперную ленту.

    Если предполагается использовать выпрямитель с нулевой точкой, то можно намотать вторичную обмотку в два провода. Это обеспечит полную симметрию обмоток. Витки вторичных обмоток также должны быть равномерно распределены по периметру сердечника. Особенно это касается наиболее мощных в плане отбора мощности обмоток. Вторичные обмотки, отбирающие небольшую, по сравнению с общей, мощность, можно мотать как попало.

    Если под рукой не оказалось провода достаточного сечения, то можно намотать обмотку несколькими проводами, соединёнными параллельно.

    На картинке вторичная обмотка, намотанная в четыре провода.

    Определение габаритной мощности трансформатора

    Показатели габаритной мощности трансформатора могут быть приблизительно определены в соответствии с сечением магнитопровода. В этом случае уровень погрешности часто составляет порядка 50%, что обусловлено несколькими факторами.

    Трансформаторная габаритная мощность находится в прямой зависимости от конструкционных характеристик магнитопровода, а также качественных показателей материала и толщины стали. Немаловажное значение придаётся размерам окна, индукционной величине, сечению проводов на обмотке, а также изоляционному материалу, который располагается между пластинами.


    Схема трансформатора

    Безусловно, вполне допустимо экспериментальным и стандартным расчётным способом выполнить самостоятельное определение максимальной трансформаторной мощности с высоким уровнем точности. Однако, в приборах заводского производства такие данные учтены, и отражаются количеством витков, располагающихся на первичной обмотке.

    Таким образом, удобным способом определения этого показателя является оценка размеров площади сечения пластин: Р = В х S² / 1,69

    В данной формуле:

    • параметром P определяется уровень мощности в Вт;
    • B — индукционные показатели в Тесла;
    • S — размеры сечения, измеряемого в см²;
    • 1,69 — стандартные показатели коэффициента.

    Индукционная величина — табличные показатели, которые не могут быть максимальными, что обусловлено риском значительного отличия магнитопроводов с разным уровнем качественных характеристик.

    При выборе прибора, преобразующего показатели напряжения, следует помнить, что более дешевые трансформаторы обладают невысокой относительной габаритной мощностью.

    Расчет понижающего трансформатора

    Выполнить самостоятельно расчет показателей мощности для однофазного трансформатора понижающего типа – достаточно легко. Поэтапное определение:

    • показателей мощности на вторичной трансформаторной обмотке;
    • уровня мощности на первичной трансформаторной обмотке;
    • показателей поперечного сечения трансформаторного сердечника;
    • фактического значения сечения трансформаторного сердечника;
    • токовых величин на первичной обмотке;
    • показателей сечения проводов на первичной и вторичной трансформаторных обмотках;
    • количества витков на первичной и вторичной обмотках;
    • общего числа витков на вторичных обмотках с учетом компенсационных потерь напряжения в кабеле.

    На заключительном этапе определяются показатели площади окна сердечника и коэффициента его обмоточного заполнения. Определение сечения сердечника, как правило, выражается посредством его размеров, в соответствии с формулой: d1=А х В, где «А» — это ширина, а «В» — толщина.

    Следует отметить, что при самостоятельном расчете, необходимо увеличивать количество витков на вторичной обмотке примерно на 5-10%.

    Правильный расчет силового трансформатора

    Упрощенный расчет 220/36 В

    Стандартный трансформатор с 220/36 В, представлен тремя основными компонентами в виде первичной и вторичной обмотки, а также магнитопровода. Упрощенный расчет силового трансформатора включает в себя определение сечения сердечника, количества обмоточных витков и диаметра кабеля. Исходные данные для простейшего расчета представлены напряжением на первичной U1 и на вторичной обмотке – U2, а также током на вторичной обмотке или I2.

    В результате упрощенного расчета устанавливается зависимость между сечением сердечника Sсм², возведенным в квадрат и общей трансформаторной мощностью, измеряемой в Вт. Например, прибором с сердечником, имеющим сечение 6,0 см², легко «перерабатывается» мощность в 36 Вт.


    Понижающий трансформатор

    При расчете используются заведомо известные параметры в виде мощности и напряжения на вторичной цепи, что позволяет вычислить токовые показатели первичной цепи. Одним из важных параметров является КПД, не превышающий у стандартных трансформаторов 0,8 единиц или 80%.

    Сами занимаетесь установкой электрооборудования? Схема подключения трансформатора представлена на нашем сайте.

    Подозреваете, что трансформатор неисправен? О том, как проверить его мультиметром, вы можете почитать тут.

    Чем отличается трансформатор от автотрансформатора, вы узнаете из этой темы.

    Показатели полной или полезной мощности многообмоточных трансформаторов, являются суммой мощностей на всех вторичных обмотках прибора. Знание достаточно простых формул позволяет не только легко произвести расчёт мощности прибора, но также самостоятельно изготовить надежный и долговечный трансформатор, функционирующий в оптимальном режиме.

    Сергей Комаров

    Сразу оговорюсь, что буду рассматривать однофазные трансформаторы для питания наземной стационарной радиоаппаратуры мощностью в десятки — сотни ватт, что имеет самое распространенное применение.

    Прежде, чем приступить к расчетам трансформатора, которых может быть великое множество, необходимо договориться о критериях его качества, что непременно отразится на построении расчетных формул. Я считаю, что главный качественный показатель силового трансформатора для радиоаппаратуры это его надежность. Следствие надежности — это минимальный нагрев трансформатора при работе (иными словами он должен быть всегда холодным!) и минимальная просадка выходных напряжений под нагрузкой (иными словами, трансформатор должен быть «жестким»).

    Другие критерии оптимизации кроме надежности, как-то: экономия меди, минимальные габариты или вес, высокая удельная мощность, удобство намотки, минимизация стоимости, ограниченный срок службы (чтобы новые покупали чаще, взамен сгоревших) я не считаю приемлемыми в инженерной практике. Методики «вышибания» из имеющегося типоразмера сердечника наимаксимальнейшей мощности, я тоже считаю неприемлемыми. — Такие трансформаторы долго не работают и греются как черти.

    Хотите экономить — покупайте китайскую дешевку или советский ширпотреб. Но помните: «Скупой всегда платит дважды!».

    Трансформатор должен работать и не создавать проблем. Это его главная функция. Исходя из этого, будем его и рассчитывать! Прежде всего, необходимо уяснить для себя некоторую минимальную теорию.

    Итак: силовой трансформатор. Не идеальный. А по сему, эти неидеальности нужно понимать и правильно учитывать. Главных неидеальностей у силового трансформатора — две. 1. Потери на активном сопротивлении провода обмоток (зависят от материала провода и от плотности, протекающего через него тока). 2. Потери на перемагничивание в сердечнике, — на неком «магнитном сопротивлении» (зависят от материала сердечника и от значения магнитной индукции).

    Именно эти две неидеальности должны быть разумно-минимальными, чтобы трансформатор удовлетворял требованиям надежности.

    Активное сопротивление обмоток и, как следствие, их нагрев, определяется заложенной при расчете плотностью тока в проводе. А по сему, ее значение должно быть оптимальным. На основании большого практического опыта рекомендую использовать значение плотности тока в медном проводе не более 3,2 ампера на квадратный миллиметр сечения. При использовании серебряного провода, плотность тока можно увеличить до 3,5 ампер на квадратный миллиметр. А вот, для алюминиевого провода она не должна превышать значение 2 ампера на квадратный миллиметр. Указанные значения плотности тока категорически превышать нельзя! И из этих значений мы выведем формулы для определения диаметра провода обмоток, коими будем пользоваться в расчете.

    Мотать обмотки более толстым проводом (при меньшем значении плотности тока) — можно. Более тонким — категорически нет! Однако, и более толстым проводом мотать обмотки не стоит, поскольку тогда мы рискуем не уложить нужное число витков в окно сердечника. А в хорошем трансформаторе должно быть много витков, чтобы свести к минимуму магнитные потери и чтобы не грелся его сердечник.

    Большинство холоднокатаных электротехнических сталей сохраняют свою линейность до значения магнитной индукции 1,35 Тесла или 13500 Гаусс. Но надо не забывать, что напряжение в розетке электросети может иметь разброс от 198 до 242 вольт, что соответствует нормированному 10-и процентному отклонению от номинала как в плюс, так и в минус. То есть, если мы хотим, чтобы во всем диапазоне питающих напряжений наш трансформатор работал надежно, надо его рассчитать так, чтобы сердечник не подходил бы к нелинейности при любом допустимом напряжении питающей сети. В том числе и при 242 вольтах. А по сему, на номинальном напряжении 220 вольт, магнитная индукция должна выбираться не более 1,2 Тесла или 12000 Гаусс.

    Соблюдение этих двух указанных требований обеспечит высокий КПД трансформатора и высокую стабильность выходных напряжений при изменении тока нагрузки от нуля до максимального значения. Иными словами, мы получим очень «жесткий» трансформатор. Что и нужно! А вот увеличение расчетного значения индукции более 1,2 Тесла приведет не только к нагреву сердечника, но и к снижению «жесткости» трансформатора. Если расчитывать трансформатор на значение индукции более 1,3 Тесла, то мы получим «мягкий» трансформатор, выходные напряжения которого, плавно просаживаются при увеличении тока нагрузки от нуля до его номинального значения. Не для всех радиоустройств такие трансформаторы пригодны. Впрочем, в транзисторных схемах можно с успехом использовать стабилизатор выпрямленного напряжения. Но это — дополнительная схема, дополнительные габариты, дополнительная рассеиваемая мощность, дополнительные деньги и дополнительная ненадежность. Не лучше ли сразу сделать хороший трансформатор?

    У мягкого питающего трансформатора напряжения на одних вторичных обмотках зависит от потребляемых токов в других — за счет просадки в общих цепях — на активном сопротивлении первичной обмотки и на магнитном сопротивлении. Например, если мы питаем от мягкого трансформатора двухтактный ламповый усилитель, работающий в режиме класса В или АВ, то изменение потребления по анодной цепи приведет к дополнительным колебаниям напряжения накала ламп. И, поскольку, напряжение накала ламп имеет также допустимый разброс в 10% от номинала, мягкий трансформатор внесет в это напряжение дополнительную нестабильность еще в 10, а то и в 15 процентов. А это неизбежно, сначала сократит выходную мощность усилителя на больших громкостях (инерционные просадки громкости), а с течением времени приведет к более ранней потери эмиссии у ламп.

    Экономия на силовом трансформаторе аукается более дорогими потерями в радиолампах и в параметрах радиоустройств. Вот уж воистину: «Экономия — путь к разорению и нищете!»

    В настоящее время наиболее распространены магнитопроводы следующих конфигураций:

    Дальнейший расчет трансформатора будем вести по строгим классическим формулам из учебника электротехники:

    1. При соблюдении достигнутых договоренностей КПД трансформатора (при наиболее часто встречающихся мощностях 80 — 200 Вт) будет не ниже 95 процентов, а то и выше. Поэтому, в формулах будем использовать значение КПД = 0,95.

    2. Коэффициент заполнения окна сердечника медью для тороидальных трансформаторов составляет 0,35. Для обычных каркасных броневых или стержневых — 0,45. При широких каркасах и большой длине намотки одного слоя (h), значение Km может доходить и до значения 0,5 … 0,55, как, например, у магнитопроводов типа Б69 и Б35, параметры которых приведены на рисунке. При бескаркасной промышленной намотке Km может иметь значения и до 0,6 … 0,65. Для справки: теоретический предел значения Km для слоевого размещения круглого провода без изоляции в квадратном окне — 0,87.

    Приведенные практические значения Km достижимы лишь при ровной укладке провода строго виток к витку, тонкой межслойной и межобмоточной изоляции и заделке выводов за пределами окна сердечника (на боковых вылетах обмотки). При изготовлении каркасных обмоток в любительских условиях, в условиях лабораторного или опытного производства, лучше принимать значение Km = 0,45 … 0,5.

    Разумеется, все это касается обычных силовых трансформаторов для ламповой или транзисторной аппаратуры, с выходными и питающими напряжениями до 1000 вольт, где не предъявляются повышенные изоляционные требования к обмоткам и к заделке их выводов.

    3. Габаритная мощность трансформатора, в ваттах, на конкретно выбранном сердечнике определяется по формуле:

    Где: η

    = 0,95 — КПД трансформатора;
    Sc
    и
    So
    — площади поперечного сечения сердечника и окна, соответственно [кв. см];
    f
    — нижняя рабочая частота трансформатора [Гц];
    B
    = 1,2 — магнитная индукция [T];
    j
    — плотность тока в проводе обмоток [A/кв.мм];
    Km
    — коэффициент заполнения окна сердечника медью;
    Kc
    = 0,96 — коэффициент заполнения сечения сердечника сталью;

    4. Задавшись напряжениями обмоток, количество необходимых витков можно рассчитать по такой формуле:

    Где: U1

    ,
    U2
    ,
    U3
    , … — напряжения обмоток в вольтах, а
    n1
    ,
    n2
    ,
    n3
    , … — число витков обмоток.

    Если изначальные договоренности нами в точности соблюдены, и мы делаем жесткий трансформатор, то число витков как первичной, так и вторичной обмоток определяется по одной и той же формуле. Если же мы будем использовать трансформатор при предельном значении мощности для имеющегося типоразмера сердечника, рассчитанное по этой формуле, или мы проектируем маломощные трансформаторы (менее 50 Вт), с большим числом витков и тонким проводом обмоток, то число витков вторичных обмоток следует увеличить в 1/√η

    раз. С учетом нашей договоренности, это составит 1,026 или больше рассчетного на 2,6%.

    Что же касается напряжений накальных обмоток, то здесь стоит вспомнить указание самой главной книги по радиолампам: «Руководство по применению приемно-усилительных ламп», выпущенное для радиоинженеров-разработчиков Государственным комитетом по электронной технике СССР в 1964 году.

    Надо открыть это руководство на 13-ой странице, внимательно рассмотреть график на рисунке 1, и уяснить из него, что оптимальное напряжение накала радиоламп для сохранения их максимальной надежности и, соответственно, долговечности составляет 95% от номинала. Что для ламп с напряжением накала 6,3 вольта, составит ровно 6 вольт. Поэтому не надо увеличивать число витков накальных обмоток на 2,6%. Пусть будет, как есть.

    5. Определяем токи обмоток: Ток первичной обмотки: I1 = P / U1

    При использовании двухполупериодного выпрямителя средний ток каждой половины обмотки будет в 1,41 раза (корень из двух) меньше, чем необходимый выпрямленный ток нагрузки. В случае использования мостового полупроводникового выпрямителя, ток обмотки будет в 1,41 раза больше, чем выпрямленный ток нагрузки. Поэтому, надо не забыть в формулы для определения диаметров проводов подставлять потребления по постоянному току, в первом случае поделенные, а во втором, умноженные на 1,41.

    6. Рассчитываем диаметры проводов обмоток исходя из протекающих в них токов по следующим формулам (для меди, серебра или алюминия):

    Полученные значения округляем в сторону увеличения до ближайшего стандартного диаметра провода.

    7. Делаем проверку расчета. Мощность первичной обмотки — произведение питающего напряжения на потребляемый ток, должна быть равна сумме мощностей всех вторичных обмоток. То есть: U1 x I1 = U2 x I2 + U3 x I3 + U4 x I4 + …

    Намотав трансформатор, для проведения дальнейших расчетов выпрямителя необходимо замерить некоторые его параметры.

    • Активное сопротивление первичной обмотки.
    • Активное сопротивление вторичных обмоток.
    • Точные значения напряжений вторичных обмоток, разумеется, проверив, чтобы в сети при этом напряжение составляло 220 вольт. Если же оно отличается от номинала (но находится в пределах 198 — 242), то пропорционально пересчитать измеренные значения.
    • Ток холостого хода первичной обмотки (какой ток трансформатор потребляет из сети при отсутствии нагрузки на его вторичных обмотках).

    К примеру, Тороидальный силовой двухобмоточный трансформатор, мощностью 530 Ватт, который я сам, вручную, мотал в 1982 году на сердечнике от сгоревшего бытового переходного 400-ваттного автотрансформатора 127/220 вольт, называвшегося в торговой сети «Юг-400», имел следующие параметры: Магнитная индукция при напряжении 220 вольт — 1,2 Тесла, Число витков первичной обмотки (220 вольт) — 1100. Диаметр провода первичной обмотки — 0,96 мм. Число витков вторичной обмотки (127 вольт) — 635. Диаметр провода вторичной обмотки — 1,35 мм. При этом, ток холостого хода получился 7 (семь!) миллиампер.

    На протяжении восемнадцати лет, не выключаясь, через этот трансформатор у меня питался «холостяцкий» холодильник «Саратов-II» (тот самый, при работе с которым сгорел автотрансформатор «Юг») после перевода нашего района на напряжение сети 220 вольт.

    Для сравнения. «Родная», промышленная, обмотка того самого трансформатора «Юг» на 220 вольт содержала 880 витков. Не удивительно, что он грелся как сволочь, даже будучи лишь автотрансформатором, и в конце-концов сгорел. Да, это и понятно, ведь, советская бытовая промышленность была заинтересована в увеличении покупательского спроса. Ну, вот и достигалось это не широкой номенклатурой товаров, а ограниченным сроком их работы!

    Не надо экономить, — это, ведь, то же самое, что самому себе гадить.

    Желаю удачи!

    Программное обеспечение для расчета трансформаторов

    | Электронные схемы

    Transformer Calculation v0.1 – программа для расчета количества витков и толщины проводов.


    Если у вас есть опыт сборки трансформаторов, то эта программа идеально вам подойдет.
    Если вы ничего не знаете о сборке трансформаторов, пожалуйста, не используйте расчеты из этой программы для сборки собственного трансформатора!
    Неправильный расчет может повредить ваше электрическое устройство, подключенное к электросети, а ОН МОЖЕТ УБИТЬ ВАС !!!
    Вы по-прежнему можете использовать эту программу для определения размера сердечника EI трансформатора, если вы планируете покупать трансформатор.Обратите внимание, что существует много гибридных трансформаторов, поэтому, если вам нужен трансформатор для усилителя, купите трансформатор подходящего размера. Гибридные трансформаторы обычно имеют небольшие размеры и при высокой нагрузке могут перегреться.

    Эта программа может рассчитывать значения только для стандартного сердечника трансформатора, то есть профиля сердечника «W» и «U». Тороидальные трансформаторы
    (кольцевой профиль сердечника) и другие не поддерживаются.

    Размер квадрата сердечника IE трансформатора:

    • Высота и ширина пересечения жил.
    • Максимальная мощность сердечника.

    Первичная обмотка – параметры:

    • Входное напряжение трансформатора.
    • Кнопка добавления желаемого напряжения в список.
    • Список выбранного входного напряжения.
    • Список рассчитанной входной силы тока.
    • Текущая расчетная мощность.

    Вторичная обмотка – параметры:

    • Выходное напряжение трансформатора.
    • Сила тока на выходе трансформатора.
    • Кнопка Добавить / Изменить для добавления / изменения желаемого напряжения и силы тока в / в списки.
    • Список желаемого выходного напряжения.
    • Список желаемой выходной силы тока.

    Катушки, толщина проволоки:

    • Количество катушек на входе и выходе.
    • Толщина входного и выходного провода.

    Программа расчета трансформаторов

    Загрузить

    Теги: Программа калькулятора

    Скачать калькулятор трансформатора – толщина катушек и проводов на трансформаторе

    Transformer Calculation – это программа для расчета количества витков и толщины провода на трансформаторе.
    Если у вас есть опыт сборки трансформаторов, то эта программа идеально вам подойдет.
    Если вы ничего не знаете о сборке трансформаторов, пожалуйста, не используйте расчеты этой программы для сборки собственного трансформатора!
    Неправильный расчет может повредить ваше электрическое устройство, подключенное к электросети, а ОН МОЖЕТ УБИТЬ ВАС !!!
    Вы по-прежнему можете использовать эту программу для определения размера сердечника EI трансформатора, если вы планируете покупать трансформатор.Обратите внимание, что существует множество гибридных трансформаторов, поэтому, если вам нужен трансформатор для усилителя, купите трансформатор подходящего размера. Гибридные трансформаторы обычно имеют небольшие размеры и при высокой нагрузке могут перегреться.

    Приложение для расчета трансформаторов

    , ампер, ква, выходная мощность, онлайн-калькулятор трансформаторов

    Текущая версия может рассчитывать значения только для стандартного сердечника трансформатора, то есть профиля сердечника «W» и «U».
    Обратите внимание, что рабочая частота всех вычислений составляет 50 Гц (вы можете использовать ее и для 60 Гц), в следующем выпуске я добавлю возможность изменять эту частоту.Тороидальные трансформаторы
    (кольцевой профиль сердечника) и другие не поддерживаются.

    См. Тоже:

    Я начал собирать проволоку на катушке и понял, что проволока недостаточно длинная. Затем я пишу эту программу и теряю 3 минуты, чтобы сделать новый расчет для этого трансформатора с новым проводом.
    Трансформатор закончен и отлично работает в моем усилителе 2 × 7 Вт.

    Теги Калькулятор, Скачать, электронное программное обеспечение, усилители для калькулятора трансформатора, приложение для калькулятора трансформатора, калькулятор трансформатора Канада, диаграмма калькулятора трансформатора, калькулятор трансформатора Excel, калькулятор трансформатора ква, калькулятор трансформатора онлайн, выход калькулятора трансформатора, повороты калькулятора трансформатора, часы калькулятора трансформатора

    Предыдущая

    Регулируемый симметричный источник питания

    с LM317 и LM337

    Скачать X24 Led Calculator – Калькулятор ограничивающего резистора светодиода

    Далее

    Калькулятор катушек и трансформаторов

    Калькулятор катушек и трансформаторов

    Вернуться к оглавлению.

    Калькулятор катушек и трансформаторов.

    С помощью этого калькулятора катушек вы можете спроектировать и рассчитать свойства катушки. или трансформатор.
    Введите параметры в поля желтого цвета и затем нажмите кнопки расчета.

    Ниже калькулятора вы найдете дополнительные пояснения к расчетам.
    Используйте десятичную точку (не запятую), если вы хотите ввести десятичные дроби.

    рекомендую вы также можете прочитать эту веб-страницу по поводу катушек и трансформаторов, многие вещи, которые я использую в этом калькуляторе, имеют Я там учился.
    Он объясняет это очень ясно.

    Расшифровка терминов, используемых в этом калькуляторе

    Индуктивность: L

    Индуктивность катушки – это свойство, которое описывает соотношение между напряжением, индуцированным в катушке, и изменением тока через катушку.

    L = V L / (di / dt)

    Где:
    L = индуктивность катушки в Генри (Гн).
    В L = Напряжение, индуцированное в катушке в Вольтах
    di / dt = изменение тока через катушку в Амперах в секунду.

    Магнитный поток: Φ

    Магнитный поток, обычно обозначаемый как Φ, равен измеряется в единицах Вебера (Вб).
    Если у вас есть петля из провода, и вы подаете на нее 1 Вольт в течение 1 секунды, магнитный поток в петле изменится на 1 Вебера.
    Неважно, какого размера или формы петля, или из какого материала внутри петля есть.
    Вы можете представить себе единицу Wb как количество силовых линий магнитного поля, проходящих через петля.

    Для одиночного контура применяется:
    Φ = V.t

    Если катушка имеет более одного витка, мы можем использовать следующую формулу:
    Φ = Vt / N

    Где:
    Φ = изменение магнитного потока в катушке в Weber
    V = напряжение на катушке в вольтах
    t = время в секундах
    N = количество витков катушки

    Плотность магнитного потока: B

    Плотность магнитного потока B измеряется в единицах измерения. Тесла (Т).
    Плотность магнитного потока указывает магнитный поток через определенную область.

    Один Tesla – это один Вебер на квадратный метр
    Или в формуле:
    B = Φ / A

    Где:
    B = плотность магнитного потока в теслах
    Φ = магнитный поток в Weber
    A = площадь в квадратных метрах

    Максимальная плотность магнитного потока при низкой частота: Bmax = Bsat

    Магнитные материалы, используемые в сердечниках катушек и трансформаторов, могут использоваться до определенная максимальная плотность магнитного потока.
    Для низкочастотных приложений (включая постоянный ток) максимальная плотность потока ограничена магнитным насыщение материала сердечника, эта плотность потока называется: Bsat.
    В насыщенном состоянии все магнитные области в материале направлены одинаково. направление.

    Однако теоретически возможно увеличить плотность потока выше насыщения, из-за проницаемости вакуума.
    Но для этого требуется большой ток через катушку и чрезмерные потери мощности в обмотки.
    Выше насыщения катушка потеряет большую часть своей индуктивности и запустится. действует как катушка без материала катушки.
    Итак, держите плотность потока ниже Bsat.
    Значение Bsat указано в спецификации материала керна.
    Например, Bsat составляет около 0,3 Тл для ферритового материала и около 1,3 Тл для кремнистая сталь.

    Значение Bsat зависит от температуры, чем выше температура, тем больше в большинстве случаев ниже Bsat.
    В этом калькуляторе я использую значение Bsat при 100 ° C, которое автоматически появляется в поле Bmax при выборе материала сердцевины.
    Итак, это наиболее безопасное значение, при более низкой температуре, однако Bsat может быть выше.

    Максимальная плотность магнитного потока на более высокой частоте: Bmax
    Для более высокочастотных приложений максимальный поток плотность в ядре ограничена потерями мощности в ядре, а не ядром насыщенность.
    На более высоких частотах нам нужно уменьшить значение Bmax ниже Значение Bsat, чтобы избежать перегрева сердечника из-за потери собственной мощности.
    Чем выше частота, тем меньше значение Bmax.

    Для сердечников большего размера необходимо соблюдать плотность потока Bmax. ниже, чем для сердечников меньшего размера, чтобы избежать перегрева сердечника.
    Это потому, что объем сердечника (который производит тепло) увеличивается. быстрее, чем внешняя часть сердечника (которая должна рассеивать тепло).

    Мой калькулятор катушек и трансформаторов не рассчитывает для вас потери в сердечнике.
    Вместо этого вы должны ввести определенную максимальную плотность потока в калькулятор, что сохранит потери в сердечнике ниже желаемого уровня.


    Потери в сердечнике в сердечниках из кремнистой стали

    На следующих рисунках показаны некоторые примеры потерь в сердечнике в кремнистой стали (также называется: электротехническая сталь или трансформаторная сталь).


    Рисунок 1. Потери в сердечнике в кремнистой стали.

    На рисунке 1 приведены некоторые примеры потерь в сердечнике при различной толщине ламинирования. и частоты.
    Чем выше частота, тем больше потери.
    А более толстая ламинация дает большие потери.
    Чтобы преобразовать толщину ламинирования из “мил” в “мм”, умножьте на 0,0254.
    Однако потери в сердечнике (в ватт / кг) выше на более высоких частотах, Сердечник трансформатора можно сделать меньше на более высоких частотах.
    И вы можете получить высокочастотный трансформатор с меньшими потерями в сердечнике (в ваттах), по сравнению с низкочастотным трансформатором той же номинальной мощности.

    Для трансформаторов линий электропередач при 50 или 60 Гц потери в сердечнике обычно очень велики. ниже потери в обмотках при полной нагрузке.
    При 50 или 60 Гц вы можете использовать в конструкции трансформатора, плотность потока в ядро равно: Bsat.

    Для аудиопреобразователя вы разрабатываете самую низкую частоту звука. сигнал, если он не превышает 100 Гц, вы можете использовать Bsat в качестве максимальная плотность потока в сердечнике.
    Для более высоких звуковых частот ток намагничивания и плотность потока в ядро автоматически уменьшается.


    Рисунок 2, потери в сердечнике в кремнистой стали при различных частотах.
    Эти данные относятся к неориентированной кремнистой стали марки М-19 толщиной 14 мил или Толщина 0,36 мм.
    О, а 1 фунт равен 0,45359 кг.


    Потери в ферритовых сердечниках

    Ферритовые сердечники имеют гораздо меньшие потери мощности на высоких частотах, чем кремниевые стальные сердечники.
    Информация о максимальной плотности потока на определенной частоте может быть найдено в техническом описании ферритового материала, вот два примера:


    Рисунок 3. Потери в сердечнике феррита N27.

    На рисунке 3 показано соотношение между частотой, плотностью потока и потерями мощности в сердечник для ферритового материала N27, который насыщается при 0,41 Тл при 100 C.
    Предположим, мы хотим, чтобы максимальная потеря мощности в активной зоне составляла 100 кВт / м. , что равно 100 мВт / см, я обозначил это значение красной линией.
    Для сигнала 10 кГц (зеленая линия) мы находим максимальное пиковое значение для поток 300 мТл (= 0,3 Тл) при 100 C.
    А для 200 кГц (синяя линия) мы находим максимум 50 мТл (= 0.05 Тесла).


    Рисунок 4. Потери в сердечнике феррита 3C90.

    На рисунке 4 показаны потери в сердечнике для ферритового материала 3C90, здесь данные представлен немного иначе.
    Для потерь в сердечнике 100 кВт / м (= 100 мВт / см) мы найдите на частоте 200 кГц максимальную пиковую плотность потока 70 мТл (= 0,07 Тл).


    Эффективная площадь поперечного сечения сердечника: Ae

    Эффективная площадь поперечного сечения сердечника может быть найдена в лист данных ядра, это предпочтительный метод.
    Или можете измерить.
    Но только магнитный материал является частью эффективной площади поперечного сечения, поэтому любое изолирующее покрытие, которое может покрывать сердцевину.


    Рисунок 5: В сердечнике трансформатора EI эффективная площадь поперечного сечения (Ae), это площадь центральной ножки.
    Обе внешние ноги обычно имеют площадь 1/2 Ae.

    Когда вы уложили несколько жил, общая эффективная площадь поперечного сечения Ae (всего), равно значению Ae одного ядра, умноженному на количество ядра

    Максимальный магнитный поток в сердечнике: Φmax

    Максимальный магнитный поток в сердечнике рассчитывается по формуле:
    Φmax = Bmax.Ae (всего)

    Где:
    Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Weber
    Bmax = максимальная плотность магнитного потока в сердечнике в Tesla
    Ae (total) = Общая эффективная площадь поперечного сечения сердечника в квадратных метрах

    Относительная проницаемость керна: μr.

    Относительная проницаемость мкр жилы Материал показывает, насколько больше индуктивности будет у вашей катушки по сравнению с катушка с вакуумом в сердечнике.
    Вакуум имеет проницаемость (μ0) около 1.2566. 10 -6 Гн / м (Генри на метр).
    Относительная проницаемость не имеет единицы.
    Air имеет значение μr 1.00000037, поэтому практически равняется вакууму.
    Относительная проницаемость материала керна μr часто зависит от плотности магнитного потока в сердечнике.
    В этом калькуляторе я использую значение μr, близкое к нулю. плотность потока, в таблицах это обозначается как μi (относительная начальная проницаемость).
    Еще один параметр, который вы можете найти в таблицах данных: μa (относительная амплитудная проницаемость), которая является значением μr при более высокой плотности потока.

    Эффективная проницаемость керна: мкэ

    Если у вас есть катушка, намотанная на кольцевой сердечник, сердечник полностью состоит из сердечника. материал, и полностью закрыт ..
    Тогда эффективная проницаемость равна относительной проницаемости основной материал.

    Но многие сердечники состоят из двух частей, которые соединены вокруг катушки. бывший с обмотками на нем.
    Две основные части всегда будут иметь кое-где некоторый зазор или воздушный зазор в между ними, что, кажется, снижает проницаемость ядра.
    У вас есть керн с эффективной проницаемостью, которая меньше, чем относительная проницаемость материала сердечника.

    Иногда в сердечнике намеренно делают воздушный зазор, чтобы уменьшить эффективная проницаемость.
    При этом увеличивается максимальный ток через катушку, но не магнитный поток. плотность в ядре.
    Это дает тот же эффект, что и при использовании другого материала сердцевины с более низкой проницаемостью.

    Эффективная проницаемость сердечника с воздушным зазором составляет:

    мкэ = мкр.le / (le + (g .μr))

    Где:
    μe = эффективная проницаемость керна.
    мкм = относительная проницаемость материала сердечника.
    le = эффективная длина магнитного пути в сердечнике
    g = длина воздушного зазора (измеряется в тех же единицах, что и le)

    Эффективная длина магнитного пути в сердечнике: le

    Эффективная длина магнитного путь в ядре можно найти в даташит ядра.
    Или можно прикинуть по габаритам сердечника.
    Это длина линии магнитного поля в центре материала сердечника. поедет.
    Не включайте воздушный зазор в эту длину пути, а только путь в сердечнике сам материал.


    Воздушный зазор: g

    Воздушный зазор – это слой воздуха на магнитном пути сердечника.


    Рисунок 6: воздушный зазор в центральной ножке сердечника трансформатора EI.

    На рис. 6 показан воздушный зазор, вызванный укорочением центральной стойки трансформатора. затем две внешние ножки.
    Пунктирными линиями обозначены силовые линии магнитного поля длиной: le


    Рис. 7: воздушный зазор во всех выводах сердечника трансформатора EI.

    На рисунке 7 показан еще один сердечник трансформатора ЭУ с воздушным зазором.
    Здесь все ножки трансформатора имеют одинаковую длину, а воздушный зазор создается слегка раздвинув части «E» и «I».
    Видите ли, теперь силовые линии должны дважды перепрыгивать через слой воздуха, чтобы сформировать замкнутый цикл.
    Это означает, что мы должны рассчитывать с воздушным зазором, который вдвое превышает расстояние между частями «Е» и «И».

    Воздушный зазор необязательно заполнять воздухом или другими немагнитными материалами. как бумага или пластик, тоже пригодятся.
    В трансформаторах воздушный зазор в сердечнике приведет к снижению связи между обмотки, которые могут быть нежелательными.

    Коэффициент индуктивности: AL.

    Коэффициент индуктивности AL сердечника равен индуктивность одной обмотки вокруг этого сердечника.
    Если у вас более одной обмотки, индуктивность катушки будет:

    L = N.AL

    Где:
    L = индуктивность катушки
    N = количество витков
    AL = коэффициент индуктивности сердечника

    Если вам неизвестен коэффициент AL сердечника, это может быть рассчитано из эффективной проницаемости и размеров керна:

    AL = μ0. мкэ. Ae (всего) / le

    Где:
    AL = коэффициент индуктивности в H / N
    μ0 = проницаемость вакуума = 1,2566. 10 -6 Гн / м
    μe = эффективная проницаемость сердечника
    Ae (total) = общая эффективная площадь поперечного сечения сердечника в м
    le = эффективная длина магнитного пути в сердечнике в м.

    Объединение сердечников

    Объединение сердечников означает использование более одной жилы и пропускание обмоток через все эти ядра.
    По сравнению с катушкой с одним сердечником, индуктивность умножается на количество ядра сложены.


    Рисунок 8: катушка на стопке из 5 сердечников

    Сопротивление провода

    Провод, который вы используете для наматывания катушки или трансформатора, будет иметь некоторое сопротивление.
    Это сопротивление рассчитывается с помощью:

    R = ρ.l / A

    Где:
    R = сопротивление провода
    ρ = удельное сопротивление материала провода в Ом · м, для меди это около 1,75. 10 -8 Ом · м
    l = длина провода в метрах
    A = площадь поперечного сечения провода в квадратных метрах

    Общая площадь котла обмотки.

    Расчетное значение площади меди, как говорится, только для меди обмотки.
    На практике также приходится иметь дело с изоляцией проводов, воздух между витками и, вероятно, формирователь катушки.
    Итак, на практике вам нужно больше места для обмотки, скажем в 2,5 или 3 раза расчетное значение для меди.

    Максимальный ток (пиковое значение постоянного или переменного тока) через катушку

    Максимальный ток через катушку – это ток, который дает максимум допустимый магнитный поток в сердечнике.

    Imax = Φmax. Н / д

    Где:
    Imax = максимальный ток через катушку (пик постоянного или переменного тока)
    Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Weber
    N = количество витков
    L = индуктивность катушки в Генри


    Зарядка время до максимального тока.

    Когда вы подключаете катушку к источнику постоянного напряжения V, ток I будет увеличиваться с время.
    Другими словами, вы заряжаете катушку.
    Пока катушка не имеет сопротивления, ток увеличивается линейно, и время достижения определенного тока определяется по формуле:

    t = L.I / V

    Если катушка имеет сопротивление, увеличение тока больше не является линейным.
    Максимальный ток через катушку ограничен значением: I = V / R.
    Время зарядки катушки с сопротивлением рассчитывается по формуле:

    т = -л / р.LN (1- (I.R / V))

    Где:
    t = время в секундах для увеличения тока от нуля до значения I.
    L = индуктивность катушки в Генри.
    R = сопротивление катушки в Ом.
    LN = Натуральный логарифм.
    I = ток в амперах, для которого вы рассчитываете время зарядки.
    В = напряжение на катушке.

    В этом калькуляторе рассчитывается время, чтобы зарядить до максимальной катушки. ток, то есть ток, который дает в сердечнике плотность потока Bmax.

    Накопленная энергия в катушке

    Когда через катушку проходит ток, определенное количество энергии хранится в катушке.
    Накопленная энергия рассчитывается с помощью:

    E = 1/2. (L. I)

    Где:
    E = накопленная энергия в катушке в Джоулях
    L = индуктивность катушки в Генри
    I = Ток через катушку в амперах

    Максимальное напряжение переменного тока на катушке

    Максимальное напряжение переменного тока (синусоидальная волна), которое вы можете приложить к катушке, составляет рассчитано по формуле:

    Vmax = 4,44. Φмакс. N. f

    Где:
    Vmax = максимальное синусоидальное напряжение переменного тока на катушке в вольтах RMS
    Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Weber
    N = количество витков на катушке
    f = частота напряжения в герцах

    Фактор 4.44 – это произведение двух коэффициенты, которыми являются:
    4, поток изменяется от нуля до + Φmax за 1/4 цикла, следующая 1/4 цикла он возвращается к нулю, следующие две 1/4 цикла до -Φmax и обратно до нуль.
    Таким образом, за один цикл поток изменяется в 4 раза по Φmax.
    Умноженное на:
    1,11, это форм-фактор синусоидальной волны, который представляет собой отношение среднеквадратичного значения к среднее значение.

    Вот еще один способ вычисления максимального переменного напряжения на катушке:
    Vmax = Imax.2. пи. f .L / √2
    Здесь мы умножаем максимальный ток, проходящий через катушку, на полное сопротивление катушки при частоту f, а затем разделите ее на √2, чтобы преобразовать пиковое значение в среднеквадратичное значение.


    Число витков первичной обмотки трансформатора.

    Из формулы для максимального напряжения на катушке (см. Выше) мы легко можем найти формулу количества витков первичной обмотки трансформатора.

    Np = Vp / (4.44. Φmax. F) Эта формула предназначена для синусоидальной волны. напряжения.

    Где:
    Np = количество витков первичной обмотки
    Vp = первичное напряжение (= входное напряжение) трансформатора, действующее значение
    Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Weber
    f = частота напряжения в герцах

    Если вы используете трансформатор для прямоугольных напряжений, форм-фактор для напряжение равно 1 (вместо 1,11 для синусоид),
    , а количество витков трансформатора должно быть в 1,11 раза больше.

    Количество витков, которое мы теперь рассчитали, является минимальным количеством первичных оказывается.
    Если уменьшить количество витков первичной обмотки, сердечник трансформатора войдет в магнитное насыщение, которого необходимо избегать.
    Однако разрешено делать количество витков (как первичных, так и вторичных). выше, но это увеличит сопротивление обмоток, и тем самым потеря мощности трансформатора.
    Для трансформаторов линий электропередачи обычно сохраняется количество витков на минимально возможное значение, достаточное для предотвращения насыщения сердечника при максимальном вводе Напряжение.

    Число витков вторичной обмотки трансформатора

    В идеальном трансформаторе без потерь соотношение напряжений между вторичной и первичной обмотками сторона, такая же, как отношение витков между вторичной и первичной сторонами.
    Или в формуле:
    Vs / Vp = Ns / Np

    Где:
    Vs = Напряжение на вторичной стороне
    Vp = Напряжение на первичной стороне
    Ns = Число витков вторичной обмотки
    Np = Число витков первичной обмотки

    Отсюда следует:
    Ns = Np. Vs / Vp

    Мы могли бы также рассчитать его по формуле, очень похожей на формулу первичные витки:
    Ns = Vs / (4.44. Φmax. f) Эта формула предназначена для синусоидальной волны. напряжения.

    Индуктивность первичной обмотки трансформатора

    Это индуктивность первичной обмотки трансформатора.
    Вы можете измерить индуктивность первичной обмотки с помощью измерителя индуктивности.
    При этом вторичная обмотка ни к чему не должна подключаться.

    Или, если вы знаете количество витков первичной обмотки и коэффициент AL, первичный индуктивность можно рассчитать с помощью:

    Lp = Np. AL

    Где:
    Lp = первичная индуктивность
    Np = количество витков первичной обмотки
    AL = коэффициент индуктивности сердечника

    Значение первичной индуктивности необходимо для расчета намагничивания ток трансформатора.

    Ток намагничивания

    Ток намагничивания – это небольшой ток, который протекает через первичную обмотку. обмотка трансформатора, даже если выход трансформатора не нагружен.
    Ток намагничивания создает магнитный поток в трансформаторе. основной.
    Амплитуда тока намагничивания рассчитывается по формуле:

    Im = Vp / (2.pi.f.Lp)

    Где:
    Im = ток намагничивания в амперах RMS
    Vp = первичное напряжение в RMS вольтах
    f = частота в герцах
    Lp = индуктивность первичной обмотки трансформатора по Генри

    Ток намагничивания фактически такой же, как максимальный ток, который мы рассчитали для катушки.
    Но для максимального тока катушки мы вычислили пиковое значение, в ток намагничивания трансформатора мы вычисляем действующее значение, поэтому есть коэффициент 1.414 между.

    Если мы собираемся нагружать вторичную обмотку трансформатора, ток через первичная обмотка поднимется.
    Но поток в сердечнике останется прежним.
    Это потому, что ток во вторичной обмотке дает противоположный поток, который нейтрализует весь дополнительный магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой.
    Итак, в конце мы сохраняем только поток, вызванный током намагничивания, как бы тяжело мы ни нагружали трансформатор.

    Ну это должно быть так, если обмотки трансформатора имеют нулевое сопротивление.
    Однако на практике обмотки трансформатора имеют некоторое сопротивление.
    Ток через первичную обмотку дает определенное падение напряжения на сопротивление первичной обмотки.
    Это вызывает снижение напряжения на первичной индуктивности (Lp), и это уменьшит ток намагничивания (Im) и магнитный поток в сердечнике.

    Итак, для практических трансформаторов (с некоторым сопротивлением в обмотках) ток намагничивания и магнитный поток в сердечнике уменьшатся при загрузке трансформатор более тяжелый.
    Это вызвано не сердечником трансформатора, а сопротивлением первичной обмотки. обмотка.

    Номинальная мощность

    Мощность, которую может выдать трансформатор, ограничена сопротивлением обмотки, а не сам сердечник.

    Сопротивление обмоток приведет к понижению напряжения вторичного трансформатора. падение при более высоких токах нагрузки.
    Это один из ограничивающих факторов, какое падение напряжения допустимо для вашего заявление?

    Другой ограничивающий фактор: потери мощности в первичной и вторичной обмотке.
    Больший ток нагрузки во вторичной обмотке означает больше потерь мощности в первичной обмотке. и вторичные обмотки.
    Потеря мощности приведет к нагреву обмоток трансформатора.
    Во избежание перегрева трансформатора выходной ток трансформатора должен быть ограниченным ниже некоторого максимума.

    Чтобы сделать трансформатор с высокой номинальной мощностью, мы должны поддерживать сопротивление как можно ниже обмотки.
    В первую очередь это делают: сохраняя как можно меньшее количество витков, делая магнитный поток плотность в ядре как можно более высокая, чуть ниже насыщения.
    Еще одна полезная вещь: использование большого сердечника трансформатора, а не потому, что сердечник ограничивает мощность, а потому что:

    – Большой сердечник дает больше места для обмоток, поэтому мы можем использовать более толстую проволоку, чтобы уменьшить сопротивление.
    – Большая площадь сердечника означает, что вы можете увеличить поток (не поток плотность) за счет уменьшения количества витков.
    – Трансформатор большего размера может лучше рассеивать тепло, вызванное потерей мощности.

    Калькулятор трансформаторов рассчитает для вас падение напряжения на вторичной обмотке и потери мощности в обмотках.
    Вам решать, сколько падения напряжения и потери мощности приемлемы для ваш трансформатор.

    Входной ток первичной обмотки трансформатора

    Ток, идущий в первичную обмотку трансформатора (Ip), складывается из следующие токи:
    Ток намагничивания (Im), который составляет 90 за первичным напряжением.
    Ток, вызванный током вторичной нагрузки (Is), появляется ток нагрузки. на первичной обмотке величиной: Is. Ns / Np.

    Ip = √ (Im + (Is.Ns / Np))

    На самом деле существует также некоторый первичный ток, вызванный потерями в сердечнике, но я игнорирую это.
    Не то чтобы этот ток обязательно был незначительным, но я тоже его обнаружил. сложно реализовать потери в сердечнике в калькуляторе.
    Так что я просто опускаю его.
    Так или иначе, первичный ток трансформатора при полной нагрузке почти только в зависимости от вторичного тока нагрузки.

    Потери в трансформаторе

    В этом калькуляторе потери в трансформаторе рассчитываются на основе ток нагрузки, ток намагничивания и сопротивление обмоток постоянному току.

    Однако есть и другие причины потерь в трансформаторе, такие как:
    – Потери в сердечнике (гистерезисные потери и вихретоковые потери).
    – Емкость внутри и между обмотками.
    – Скин-эффект и эффект близости, увеличивающие сопротивление провода при более высоких частоты.
    Но я их опускаю, поэтому вам не нужно указывать все правильные параметры для эти эффекты, и для меня калькулятор не стал слишком сложным в изготовлении.

    Ток намагничивания играет незначительную роль в потерях трансформатора, но I реализовали это в калькуляторе, потому что это было довольно легко сделать.


    Рисунок 9

    Рисунок 9 показывает эквивалентную схему для трансформатора с первичной обмоткой. сопротивление (Rp), вторичное сопротивление (Rs) и первичная индуктивность (Lp).
    Резистор RL – это нагрузочный резистор, который вы подключаете к трансформатору. выход.
    «Идеальный трансформатор» в схеме – это воображаемое устройство без потерь, с бесконечная индуктивность и нулевое сопротивление.


    Рисунок 10: упрощение рисунка 9.

    На рисунке 10 показаны идеальные трансформаторы Rs и RL из рисунка 9. заменен одним резистором номиналом (Rs + RL). (Np / Ns).
    Теперь можно рассчитать напряжение на катушке Lp, а затем ток намагничивания.
    Я не буду подробно объяснять, как идет этот расчет, калькулятор есть делаем расчет за вас.
    Напряжение на Lp можно умножить на Ns / Np, чтобы получить напряжение на Rs + RL.
    Таким образом мы можем определить мощность во всех резисторах.


    Вернуться к оглавлению.

    Как построить понижающие трансформаторы с помощью расчетов

    Понижающий трансформатор – это устройство, которое снижает более высокий потенциал переменного тока до более низкого потенциала переменного тока в соответствии с его коэффициентом намотки и спецификациями.

    В этой статье мы собираемся обсудить, как спроектировать и сконструировать базовый понижающий трансформатор, который обычно применяется в источниках питания от сети.

    Введение

    Это, вероятно, поможет любителям электроники разработать и построить свои собственные трансформаторы, основанные на их конкретных потребностях. На следующих страницах представлен упрощенный метод компоновки, позволяющий получить удовлетворительно разработанные трансформаторы. С другой стороны, процесс проектирования может стать предметом некоторых экспериментов.

    Таблицы, представленные в этой статье, сокращают расчеты обрезки, которые помогают проектировщику найти подходящий размер проволоки или даже сердцевины для ламинирования. Здесь представлены исключительно относящиеся к делу данные и расчеты, чтобы проектировщик не был сбит с толку нежелательными деталями.

    Здесь мы конкретно обсудим трансформаторы, которые имеют 2 или более обмоток изолированного медного провода вокруг железного сердечника. Это: одна первичная обмотка и одна или несколько вторичных обмоток.

    Каждая обмотка электрически изолирована друг от друга, однако соединена магнитным полем с помощью многослойного железного сердечника. Небольшие трансформаторы имеют корпусную структуру, то есть обмотки окружены сердечником, как показано на рис. 1. Мощность, подаваемая вторичной обмоткой, фактически передается от первичной, хотя на уровне напряжения, зависящем от передаточного отношения обмотки a. пара обмоток.

    Видеоинтерпретация

    Базовая конструкция трансформатора

    На начальном этапе проектирования трансформатора необходимо четко выразить оценки первичного и вторичного напряжения и номинальный ток вторичной обмотки.

    После этого определите содержание сердечника, которое будет использоваться: штамповка из обычной стали или холоднокатаная штамповка с ориентированным зерном (CRGO). CRGO отличается большей допустимой плотностью потока и меньшими потерями.

    Наилучшее возможное поперечное сечение сердечника примерно определяется по:

    Площадь сердечника: 1,152 x √ (выходное напряжение x выходной ток) кв. См.

    Что касается трансформаторов, имеющих несколько вторичных обмоток, необходимо учитывать сумму произведения выходного напряжения на ампер каждой обмотки.

    Количество витков на первичной и вторичной обмотках определяется по формуле для отношения витков на вольт как:

    Оборотов на вольт = 1 / (4,44 x 10 -4 частота x площадь сердечника x плотность потока)

    Здесь частота обычно составляет 50 Гц для домашней электросети в Индии. Плотность потока можно рассматривать как приблизительно 1,0 Вебер / кв. М. предназначен для штамповки обычной стали и примерно 1,3 Вебера / кв.м. для штамповки CRGO.

    Расчет первичной обмотки

    Ток в первичной обмотке выражается формулой:

    Первичный ток = сумма вольт и ампер, деленных на первичные вольт x КПД

    КПД малого трансформаторы могут отклоняться между 0.От 8 до 0. §6. Значение 0,87 отлично подходит для обычных трансформаторов.

    Необходимо определить подходящий размер провода для обмотки. Диаметр проволоки зависит от номинального тока обмотки, а также от допустимой плотности тока в проволоке.

    Плотность тока может достигать 233 ампер / кв. См. в небольших трансформаторах и с минимальным током 155 ампер / кв. см. в больших.

    Данные обмотки

    Обычно значение 200 ампер / кв. См. можно считать, согласно которому создается Таблица №1.Количество витков в первичной обмотке выражается формулой:

    Первичная Оборотов = Число витков на вольт x Первичное напряжение

    Площадь, потребляемая обмоткой, определяется плотностью изоляции, техникой намотки и проводом. диаметр.

    В таблице № 1 приведены расчетные значения витков на квадратный см. через которое мы можем рассчитать площадь окна, потребляемую первичной обмоткой.

    Площадь первичной обмотки = Число витков первичной обмотки / Число витков на кв.см из Таблицы № 1

    Расчет вторичной обмотки

    Учитывая, что у нас есть предполагаемый номинальный вторичный ток, мы можем определить размер провода для вторичной обмотки, просто просматривая Таблицу № 1 напрямую.

    Количество витков на вторичной обмотке рассчитывается идентичным методом, когда дело касается первичной обмотки, но необходимо добавить около 3% лишних витков, чтобы компенсировать внутреннее падение напряжения вторичной обмотки трансформатора при нагрузке.Следовательно,

    Число витков вторичной обмотки = 1,03 (число витков на вольт x вторичное вольт)

    Площадь окна, необходимая для вторичной обмотки, определена в Таблице № 2 как

    Площадь вторичного окна = Число витков вторичной обмотки / число витков на квадратный см. (из Таблицы № 2 ниже)

    Расчет размера сердечника

    Основным критерием выбора сердечника может быть общая площадь окна доступного пространства обмотки.

    Общая площадь окна = площадь основного окна + сумма площадей второстепенных окон + пространство для бывшего окна и изоляция.

    Необходимо немного больше места для поддержки первого и изоляции между обмотками. Конкретное количество дополнительной области может отличаться, даже если для начала можно было бы рассмотреть 30%, хотя это может потребоваться настроить позже.

    Таблица размеров штамповки трансформатора

    Идеальные размеры сердечников, обладающих более значительным оконным пространством, обычно определяются из таблицы # 2 с учетом зазора между слоями при их укладке (элемент укладки сердечника может быть принят равным 0.9), теперь у нас есть

    Общая площадь ядра = Площадь ядра / 0,9 кв. См. В общем, предпочтительна квадратная центральная конечность.

    Для этого ширина язычка ламинирования составляет

    Ширина язычка = √ Общая площадь сердцевины (кв. См)

    Теперь еще раз обратитесь к Таблице № 2 и в качестве последнего пункта найдите подходящий размер сердцевины. , имеющей достаточную площадь окна и близкое значение ширины язычка согласно расчету. Измените высоту штабеля по мере необходимости, чтобы получить желаемую секцию сердечника.

    Высота штабеля = Общая площадь сердечника / Фактическая ширина язычка

    Стопка не должна быть намного ниже ширины язычка, а должна быть больше. Однако он не должен превышать ширину языка более чем в 11/2 раза.

    Схема сборки сердечника

    Как собрать трансформатор

    Намотка выполняется поверх изолирующего каркаса или бобины, которая устанавливается на среднюю стойку ламинированного сердечника. Обычно сначала наматывают первичную обмотку, а затем вторичную, сохраняя изоляцию между двумя слоями обмотки.

    Последний изолирующий слой наносится поверх обмотки, чтобы защитить их от механического повреждения и вибрации. Когда используются тонкие провода, их отдельные концы необходимо припаять к более тяжелым проводам, чтобы выводы выводились за пределы первого.

    Ламинирование, как правило, накладывается на основу альтернативным ламинированием в обратном порядке. Ламинирование должно быть плотно связано с помощью соответствующей зажимной рамы или с помощью гаек и болтов (в случае, если в ламинирующем узле предусмотрены сквозные отверстия).

    Как применять экранирование

    Это может быть разумной идеей использовать электростатический экран между первичной и вторичной обмотками, чтобы избежать электрических помех, передаваемых через вторичную обмотку от первичной обмотки.

    Экран для понижающих трансформаторов может быть изготовлен из медной фольги, которую можно намотать между двумя обмотками на несколько большее расстояние. Изоляция должна быть нанесена по всей фольге, и должны быть приняты соответствующие меры, чтобы два конца фольги никогда не соприкасались друг с другом.Кроме того, с этим экранирующим полем можно припаять провод и соединить его с линией заземления схемы или с пластиной трансформатора, которая может быть зажата с линией заземления схемы.

    Для проектирования тороидального трансформатора вы можете обратиться к следующему PDF-документу:

    https://www.homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2021/04/torroidal-transformer_compressed.pdf

    Программное обеспечение для проектирования трансформаторов | ИНТЕГРИРОВАННОЕ ПО для проектирования

    Конструкция трансформатора:

    INTEGRATED Engineering Software (IES) с гордостью предлагает инструменты, идеально подходящие для производства трансформаторов и оптимизации конструкции.Анализ трансформатора – одно из наиболее широко используемых приложений для нашего программного обеспечения для электромагнитного моделирования, и наши клиенты зависят от точных и надежных результатов. IES на протяжении десятилетий помогает отраслям энергетики, распределения и обрабатывающей промышленности, решая сложные проектные задачи, стремясь сделать энергосистемы и их компоненты более эффективными, доступными и экологически безопасными.

    Наши программы обращаются к наиболее фундаментальным аспектам работы трансформаторов среднего и высокого напряжения, предоставляя ответы на такие переменные конструкции трансформатора, как:

    • ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ расчеты: напряженность электрического поля, параметры линии передачи, емкость, анализ коронного кольца, анализ начального частичного разряда (PDI), потери импеданса, диэлектрическая прочность изоляционных конструкций между обмотками, выводами, хвостовиками вводов и башнями резервуаров.
    • МАГНИТНЫЕ расчеты: взаимные индуктивности катушек; пути потока; потеря мощности в активной зоне; потеря потока и паразитные взаимодействия с другим оборудованием.
    • ТЕПЛОВЫЕ расчеты: Джоулев нагрев катушек или потери в сердечнике (комбинация потерь на гистерезис и потерь на вихревые токи)

    Комплексный, интуитивно понятный и адаптивный набор решающих программ для моделирования от INTEGRATED обеспечивает не только возможность уверенного определения характеристик трансформатора, но также обеспечивает основу для оптимизации, а также определения наиболее идеальных параметров схемы для вашей конструкции.Благодаря использованию нашей полностью запатентованной технологии метода граничных элементов (BEM), IES предоставляет наиболее точные численные полевые решения для моделирования трансформаторов во всей отрасли. Для пользователей, которые предпочитают метод конечных элементов (МКЭ) в качестве стандарта анализа, многие из наших инструментов предлагают полностью двойной подход, включающий решения БЭМ и МКЭ, чтобы обеспечить гибкость и удобство для профессионалов отрасли.

    Программное обеспечение для моделирования INTEGRATED – это поистине бесценный инструмент для проектирования, позволяющий экономить время и деньги при оптимизации и производственном процессе, а также помогать понять проблемные области конструкции трансформаторов, уникальные для каждого пользователя.

    ИНТЕГРИРОВАННОЕ Программное обеспечение для проектирования, которое может применяться к различным аспектам проектирования ТРАНСФОРМАТОРА:

    Инструмент расчета потерь трансформатора

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

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

    Наш инструмент предоставляет информацию о потерях в трансформаторе при наличии гармоник в нагрузке.Результаты (в виде сводной таблицы и графиков, см. Пример здесь) предоставляют обзор потерь энергии и капитализированных затрат для выбранного трансформатора (-ов). Они хранятся в docx-файле, который можно открыть, например, программой Microsoft Office Word.

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

    Инструмент, включающий собственный графический интерфейс пользователя (GUI), построен на Python.В самом инструменте вы можете выбрать версию на английском, китайском, испанском или португальском языках. Ссылка для загрузки инструмента будет отправлена ​​вам по электронной почте. ZIP-файл с инструментом потери трансформатора составляет прибл. 60 МБ.

    Если у Вас возникнут вопросы, свяжитесь с нами. Мы более чем рады помочь вам. Наши FAQ и Руководство пользователя также могут ответить на любые ваши вопросы.


    Transformer Loss Tool – скриншот страницы расчета

    Заявление об отказе от ответственности
    Значения, рассчитанные этим инструментом, могут использоваться только для информации.DNV и ICA не несут ответственности за любой прямой, косвенный косвенный или случайный ущерб, который может возникнуть в результате использования информации данных или невозможности использования информации или данных.

    Расчет витков ферритового трансформатора

    на примере

    Из этой статьи вы узнаете, как рассчитать коэффициент витков трансформатора с ферритовым сердечником для высокочастотных импульсных инверторов питания. Трансформаторы с высоким ферритовым сердечником используются почти во всех схемах силовой электроники, таких как инверторы и инверторы синусоидальной волны .Они используются для повышения или повышения низкого постоянного напряжения батареи и других источников постоянного тока, таких как солнечные батареи. Трансформаторы с ферритовым сердечником также используются в изолированных преобразователях постоянного тока для повышения или понижения постоянного напряжения. Например, в изолированном понижающем преобразователе он используется для понижения постоянного напряжения, а в изолированном повышающем преобразователе они используются для повышения постоянного напряжения. В этой статье мы узнаем, как рассчитать коэффициент трансформации высокочастотного трансформатора с ферритовым сердечником на примерах.

    Расчет отношения витков ферритового сердечника

    Например, на этапе повышения мощности у нас есть два варианта использования преобразователей силовой электроники: двухтактная топология и полный мост. Я объясню оба метода один за другим. Формула и концепция расчета коэффициента трансформации остаются одинаковыми для обеих топологий. Единственное различие между двухтактной топологией и конструкцией полномостового трансформатора состоит в том, что двухтактный ферритовый сердечник трансформатора требует центрального отвода в первичной обмотке.Другими словами, двухтактный трансформатор имеет в два раза больший виток первичной обмотки, чем полный мостовой трансформатор.

    Расчет отношения витков ферритового сердечника с двухтактной топологией на примере

    Начнем с примера. Например, мы хотим разработать повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный на 250 Вт. Мы используем топологию push pull для этой конструкции. Мы используем аккумулятор на 12 вольт. Мы хотим повысить постоянное напряжение с 12 до 310 вольт. Частота переключения конструкции 50 кГц. Мы используем ферритовый сердечник ETD39 мощностью 250 Вт.О том, как выбрать ферритовый сердечник в соответствии с номинальной мощностью, выходит за рамки данной темы. Я постараюсь написать об этом отдельную статью. На выходе ферритового сердечника всегда будет высокочастотная прямоугольная волна 50 кГц. Нам нужно использовать полный выпрямитель, чтобы преобразовать его в постоянный ток 310 вольт. Вам также может потребоваться использовать LC-фильтр для гармоник или составляющих переменного тока на выходе.

    Расчет витков ферритового трансформатора

    Расчет витков первичной обмотки ферритового трансформатора

    Как вы знаете, напряжение аккумулятора не остается постоянным.По мере увеличения нагрузки на батарею напряжение батареи будет меньше 12 вольт. Без нагрузки с полностью заряженной батареей напряжение батареи будет около 13,5 вольт. Поэтому входное напряжение не является постоянным, это необходимо учитывать при расчете коэффициента трансформации трансформатора с ферритовым сердечником. Напряжение отключения аккумулятора обычно составляет 10,5 В. Мы можем принять это как минимально возможное значение входного напряжения для повышения преобразователя постоянного тока. Итак, у нас есть следующие параметры:

    Vinput = 10,5 вольт

    Vout = 310 вольт

    Как мы знаем, формула расчета коэффициента трансформации в трансформаторе

    N = Npri / Nsc = Vin / Vout

    Где Npri – число первичных витков, а Nsc – количество вторичных витков.4 Гуасс. Значение максимальной магнитной индукции обычно указывается в паспорте ферритового сердечника. Обычно мы принимаем значение Bmax от 1300G до 2000G. Обычно это приемлемый диапазон для всех трансформаторов с ферритовым сердечником. Примечание. Высокое значение плотности потока приведет к насыщению сердечника, а низкое значение плотности потока приведет к недостаточному использованию сердечника. Например, мы возьмем 1500G для примера преобразователя постоянного тока в постоянный.

  • f – импульсный преобразователь частоты. В нашем примере частота переключения преобразователя постоянного тока в постоянный составляет 50 кГц.8/4. 50000. 1500. 1,25 = 3,2

    Следовательно, Npri = 3,2 Но мы не можем использовать дробные витки. Таким образом, нам нужно округлить рассчитанное значение первичных витков до ближайшего целого числа 3. Ближайшее возможное целое число равно 3. Первичное число витков для ферритового сердечника равно 3. Но перед этим нам нужно проверить, что Npri = 3 Bmax находится в допустимых пределах. или не. Как я уже упоминал выше, приемлемый диапазон для Bmaz составляет 1300-2000G. Но вопрос в том, зачем нам снова проверять значение Bmax? Потому что мы регулируем значение первичных витков с 3.8/5 * 50000 * 3 * 1,25 = 1600G

    Таким образом, рассчитанное значение Bmax составляет 1600G, что находится в допустимом диапазоне максимальной плотности потока. Это означает, что для дальнейших вычислений мы можем принять Npri = 3. Первичное количество витков двухтактного ферритового трансформатора с центральным ответвлением составляет 3 + 3 витка. В любом дизайне вам нужно будет отрегулировать значение Npri, если оно дробное. Вы легко можете это отрегулировать. Но вам нужно каждый раз проверять значение Bmax. Начнем с предполагаемого значения Bmax и рассчитанного Npri. Но вы также можете начать с предполагаемого значения Npri и проверить значение максимальной плотности потока Bmax.Например, предположим, что значение Npri = 1, проверьте значение Bmax и продолжайте повторять этот процесс, пока оно не станет в приемлемом диапазоне.

    Расчет вторичных витков ферритового трансформатора

    Теперь перейдем к вторичному витку ферритового сердечника. В нашей конструкции выход преобразователя постоянного тока в постоянный составляет 310 вольт при любом входном напряжении. Входное напряжение регулируется от 10,5 до 13,5 вольт. Нам нужно будет реализовать обратную связь

    , чтобы получить регулируемое выходное напряжение 310. Поэтому мы возьмем немного большее значение выходного напряжения, чтобы при минимально возможном входном напряжении мы могли получить выходное напряжение 310 вольт, изменяя рабочий цикл ШИМ.Поэтому нам следует разработать трансформатор с ферритовым сердечником и вторичной обмоткой на 330 вольт. Обратная связь будет регулировать значение выходного напряжения, изменяя рабочий цикл ШИМ. Также следует позаботиться о потерях и падениях напряжения на коммутационных аппаратах и ​​учитывать их при проектировании трансформатора.

    Таким образом, трансформатор должен обеспечивать выходное напряжение 330 вольт при входном напряжении от 13,5 до 10,5 вольт. Максимальный рабочий цикл для ШИМ составляет 98%, а оставшиеся 2% остаются мертвыми. При минимально возможном входном напряжении рабочий цикл будет максимальным.При максимальном рабочем цикле 98% входное напряжение трансформатора составляет 0,98 * 10,5 = 10,29 вольт.

    Используя формулу соотношения напряжений трансформатора = соотношение напряжений = 330 / 10,29 = 32,1.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.