Авторизация






Забыли пароль?
Ещё не зарегистрированы? Регистрация

Реклама

Реклама 2

Выгоднее стабилизатор напряжения приобрести в интернете, чем в розничном магазине. . У нас дешевле - купить для ребенка планшет - частные объявления.
Главная arrow Самоделки arrow Радиоэлектронные устройства arrow Трансформатор своими руками

Трансформатор своими руками

Печать E-mail
Автор Administrator   
16.05.2009 г.

Трансформатор – это электронное  устройство для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Обычно трансформатор состоит из одной первичной обмотки, одной или нескольких изолированных проволочных вторичных обмоток и магнитопровода.

магнитопровод

Силовые трансформаторы – это очень распространенное устройства, одна из важных единиц электронного оборудования.

Силовой трансформатор - устройство, которое осуществляет преобразование энергии переменного тока в сетях энергоснабжения. Без силовых трансформаторов не обойтись  для работы радиотехники, систем автоматики и других устройств, питающихся от электросети.

 Трансформаторы тока были созданы для  существенного увеличения напряжения тока, которое поступает от электростанции. Еще такой силовой трансформатор называют повышающим трансформатором тока. С другой стороны, силовые трансформаторы (трансформаторы тока) сокращают высокое напряжение до необходимого для питания электрооборудования придела, к примеру, до 220 вольт. Это есть понижающие силовые трансформаторы.

Еще трансформатор тока, используется для измерения больших токов. Первичная обмотка такого трансформатора тока включается в цепь, по которой течет измеряемый переменный ток, а к вторичной подключаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.

Трансформатор напряжения — трансформатор, созданный для преобразования высокого напряжения в низкое напряжение в цепях, в измерительных цепях и цепях РЗиА. Использование трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты или(и) цепи измерения от цепи с высоким напряжением.

В практичных конструкциях трансформаторов у производителя есть выбор между двумя различными базовыми концепциями:

  • Стержневой

  • Броневой

 Любая из приведенных концепций не влияет на эксплуатационные характеристики и на эксплуатационную надёжность трансформатора, но имеются существенные различия в технологическом процессе их изготовления. Каждый производитель выбирает сторону, которую он считает наиболее удобной с точки зрения производства, и стремится к применению выбранной концепции на всём объёме производственного цикла.

Обмотки стержневого типа включают в себе сердечник, сердечник же броневого типа заключает в себе обмотки. Если посмотреть на действующий компонент (т.e. сердечник с обмотками) стержневого типа, его обмотки хорошо видны, но они скрывают за собой стержни магнитной системы сердечника.  В конструкции броневого типа сердечник скрывает в себе основную часть обмоток.

Ещё одно отличие состоит в оси обмоток, у стержневого типа, как правило, имеет вертикальное положение, в то время как в конструкции броневого типа она может быть либо  вертикальной, либо горизонтальной.

Для изготовления самодельного трансформатора необходимо сперва произвести его расчет.

Трансформатор Трансформатор 

 

Расчет трансформатора

 

Целью расчета является получение заданных выходных параметров трансформатора для сети с частотой 50 Гц при стремлении к его минимальной массе и габаритам.

Расчет трансформатора лучше всего начать с выбора его магнитопровода, т. е. определения  конфигурации и геометрических размеров.

Наиболее часто встречаются три типа конструкции магнитопровода:

выбор типа магнитопровода 

 

 Конструкции магнитопроводов трансформаторов: а) броневого пластинчатого; б) броневого ленточного;
в) кольцевого ленточного

 

При маленьких мощностях, от единиц до десятков Вт, наиболее удобны броневые трансформаторы. Они имеют всего один каркас с обмотками и весьма просты в изготовлении.

Трансформатор с кольцевым сердечником, так же именуемом торроидальным, может быть использован при мощностях от 30 до 1000 Вт, когда необходимо минимальное рассеяние магнитного потока или когда требуется минимальный объем. Имея некоторые преимущества в объеме и массе перед другими типами конструкций трансформаторов, торроидальные являются вместе с тем и наименее технологически удобными в изготовлении.

Начальными исходными данными для упрощенного расчета являются:

 

- напряжение первичной обмотки Ui;

- напряжение вторичной обмотки Uz;

- ток вторичной обмотки l2;

- мощность вторичной обмотки Р2 =I2 * U2 = Рвых

 

Важно, если обмоток много, то мощность, отдаваемая трансформатором, определяется суммой всех мощностей вторичных обмоток (Рвых).

 

НЕ ПОСРЕДСТВЕННО РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА

 

Габариты магнитопровода, выбираемой конструкции, необходимые для получения от трансформаторов требуемой мощности, могут быть найдены по следующей формуле:

 расчет трансформатора

 

,где:

 

Sст - сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки;

Sок - площадь окна в магнитопроводе;

Вмах - магнитная индукция, см. таблицу.

J - плотность тока, см. таблицу.

Кок - коэффициент заполнения окна, см. таблицу.

Кст - коэффициент заполнения магнитопровода сталью, см. таблицу.

 

Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов из таблиц.

 

Конструкция магнитопровода

Магнитная индукция Вмах, [Тл] при Рвых, [Вт]

5-15

15-50

50-150

150-300

300-1000

Броневая (пластинчатая)

1,1-1,3

1,3

1,3-1,35

1,35

1,35-1,2

Броневая (ленточная)

1,55

1,65

1,65

1,65

1,65

Кольцевая

1,7

1,7

1,7

1,65

1,6

 

Конструкция магнитопровода

Плотность тока J, [а/мм кв.] при Рвых, [Вт]

5-15

15-50

50-150

150-300

300-1000

Броневая (пластинчатая)

3,9-3,0

3,0-2,4

2,4-2,0

2,0-1,7

1,7-1,4

Броневая (ленточная)

3,8-3,5

3,5-2,7

2,7-2,4

2,4-2,3

2,3-1,8

Кольцевая

5-4,5

4,5-3,5

3,5

3,0

 

Коэффициент заполнения окна Кок приведен в следующей таблице, выполненных проводом круглого сечения с эмалевой изоляцией.

 

Коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью Кст зависит от толщины этой стали, в конструкции магнитопровода (пластинчатая или ленточная) и способа изоляции пластин, лент друг от друга. Величина коэффициента Кст для наиболее часто используемой толщины пластин может быть найдена из следующей таблицы.

 

Конструкция магнитопровода

Рабочее напряж. [В]

Коэффициент заполнения окна Кок при Рвых, [Вт]

5-15

15-50

50-150

150-300

300-1000

Броневая (пластинчатая)

до 100

0,22-0,29

0,29-0,30

0,30-0,32

0,32-0,34

0,34-0,38

100-1000

0,19-0,25

0,25-0,26

0,26-0,27

0,27-0,30

0,30-0,33

Броневая (ленточная)

до 100

0,15-0,27

0,27-0,29

0,29-0,32

0,32-0,34

0,34-0,38

100-1000

0,13-0,23

0,23-0,26

0,26-0,27

0,27-0,30

0,30-0,33

Кольцевая

 

0,18-0,20

0,20-0,26

0,26-0,27

0,27-0,28

 

Конструкция магнитопровода

Коэффициент заполнения Кст п

ри толщине стали, мм

0,08

0,1

0,15

0,2

0,35

Броневая (пластинчатая)

-

0,7(0,75)

-

0,85 (0,89)

0,9 (0,95)

Броневая (ленточная)

0,87

-

0,90

0,91

0,93

Кольцевая

0,85

0,88

 

 

ПРИМЕЧАНИЕ:

 

1. Для пластинчатых сердечников коэффициенты заполнения указаны в скобках при изоляции пластин лаком или фосфатной пленкой.

 

2. Для ленточных магнитопроводов коэффициенты заполнения указаны при изготовлении их методом штамповки и гибки ленты.

Определив величину Sст*Sок, можно выбрать необходимый линейный размер магнитопровода, имеющий соотношение площадей не менее, чем получено в результате расчета.

При расчете трансформатора, величину номинального тока первичной обмотки находим из выражения:

 

 

 расчет тока

 

,где величина h и COS j трансформатора, входящие в выражение, зависят от мощности трансформатора и могут быть ориентировочно определены по ниже  следующей таблице.

 

Величина

Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, [Вт]

2-15

15-50

50-150

150-300

300-1000

h броневой ленточный

0,5-0,6

0,6-0,8

0,8-0,9

0,90-0,93

0,93-0,95

0,76-8,88

0,88-0,92

0,92-0,95

0,95-0,96

COS j

0,85-0,90

0,90-0,93

0,93-0,95

0,95-0,93

0,93-0,94

 

Токи вторичных обмоток обычно известны. Теперь нужно определить диаметр проводов в каждой из обмоток без учета толщины изоляции. Сечение провода в обмотке определяется так: Snp = I/J, далее рассчитаем диаметр:

 

расчет диаметра проводов

 

 

 

  Ниже осуществляем расчет числа витков в обмотках трансформатора: расчет числа витков

 

 

,где n - номер обмотки,

àU - падение напряжения в обмотках, выраженное в процентах от номинального значения, см. таблицы. Следует отметить, что данные для напряжения, приведенные в таблице, для расчета многообмоточных трансформаторов требуют уточнения. Рекомендуется принимать значения àU для обмоток, расположенных непосредственно на первичной обмотке на 10...20% меньше, а для наружных обмоток на 10...20% больше указанных в таблице.

В торроидальных трансформаторах относительная величина полного падения напряжения в обмотках на много меньше по сравнению с броневыми трансформаторами. Это нужно  учитывать при расчете числа витков обмоток - значения àU берутся из таблицы ниже.

 

Конструкция броневая, величина àU

Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, Вт

5-15

15-50

50-150

150-300

300-1000

àU1

20-13

13-6

6-4.5

4,5-3

3-1

àU2

25-18

18-10

10-8

8-6

6-2

 

Конструкция кольцевая, величина OU

Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, Вт

8-25

25-60

60-125

125-250

250-600

OU1

7

6

5

3,5

2,5

OU2

7

6

5

3.5

2.5

 

ПРИМЕР РАСЧЕТА ТОРРОИДАЛЬНОГО СЕТЕВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

 

Исходные значения:

Входное напряжение U1 = 220 В

Выходное напряжение U2 = 22 В

Максимальный ток нагрузки I2 = 10 А

Мощность вторичной цепи определяем из формулы:

P2 = U2 * l2 =220 Вт

Имеется тороидальный ленточный магнитопровод с размерами: в = 4 см, с = 7,5 см, а = 2 см (первый рисунок трансформаторов)

Sок =R2 =3,14×3,752 =44,1 кв. см ; Sст =а×в=2×4 =8 кв. см

 

Воспользовавшись формулой мощности и таблицами, расчитаем, какую максимальную мощность можно снять сданного магнитопровода:

расчет мощности трансформатора

 

Расчетная величина превышает необходимую по исходным данным (Р2 = 220 Вт), что позволяет применить данный магнитопровод для намотки нужного трансформатора, но если требуются минимальные габариты трансформатора, то железо магнитопровода можно взять меньших размеров (или снять часть ленты), в соответствии с расчетом.

 

Определим номинальный ток первичной обмотки: определяем ток первичной обмотки

 

 

Вычислим сечение провода в обмотках:

 

определяем сечение

 

Рассчитаем диаметр провода в обмотках:

 

вычисляем диаметр провода

 

Выбираем ближайшие диаметры провода из ряда стандартных размеров, выпускаемых промышленностью, - 0,64 и 2 мм, типа ПЭВ или ПЭЛ.

 

Далее можем найти число витков в обмотках трансформатора:

 

число витков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Последнее обновление ( 16.05.2009 г. )
 

Добавить комментарий

:D:lol::-);-)8):-|:-*:oops::sad::cry::o:-?:-x:eek::zzz:P:roll::sigh:


Защитный код
Обновить

« Пред.