Расчет трансформатора: Как рассчитать трансформатор, количество витков намотки на вольт. Габаритная мощность трансформатора. Диаметр провода обмотки.
alexxlab | 26.04.2023 | 0 | Разное
Как рассчитать трансформатор, количество витков намотки на вольт. Габаритная мощность трансформатора. Диаметр провода обмотки.
В раздел: Советы → Расcчитать силовой трансформатор
Как рассчитать силовой трансформатор и намотать самому.
Можно подобрать готовый трансформатор из числа унифицированных типа ТН, ТА, ТНА, ТПП и других. А если Вам необходимо намотать или перемотать трансформатор под нужное напряжение, что тогда делать?
Тогда необходимо подобрать подходящий по мощности силовой трансформатор от старого телевизора, к примеру, трансформатор ТС-180 и ему подобные.
Надо четко понимать, что чем больше количества витков в первичной обмотке тем больше её сопротивление и поэтому меньше нагрев и второе, чем толще провод, тем больше можно получить силу тока, но это зависит от размеров сердечника – сможете ли разместить обмотку.
Что делаем далее, если неизвестно количество витков на вольт? Для этого необходим ЛАТР, мультиметр (тестер) и прибор измеряющий переменный ток – амперметр.
Наматываем по вашему усмотрению обмотку поверх имеющейся, диаметр провода любой, для удобства можем намотать и просто монтажным проводом в изоляции.
Формула для расчета витков трансформатора
50/S
Сопутствующие формулы: P=U2*I2 Sсерд(см2)= √ P(ва) N=50/S I1(a)=P/220 W1=220*N W2=U*N D1=0,02*√i1(ma) D2=0,02*√i2(ma) K=Sокна/(W1*s1+W2*s2)
50/S – это эмпирическая формула, где S – площадь сердечника трансформатора в см2 (ширину х толщину), считается, что она справедлива до мощности порядка 1кВт.
Измерив площадь сердечника, прикидываем сколько надо витков намотать на 10 вольт, если это не очень трудно, не разбирая трансформатора наматываем контрольную обмотку через свободное пространство (щель). Подключаем лабораторный автотрансформатор к первичной обмотке и подаёте на неё напряжение, последовательно включаем контрольный амперметр, постепенно повышаем напряжение ЛАТР-ом, до начала появления тока холостого хода.
Если вы планируете намотать трансформатор с достаточно “жёсткой” характеристикой, к примеру, это может быть усилитель мощности передатчика в режиме SSB, телеграфном, где происходят довольно резкие броски тока нагрузки при высоком напряжении ( 2500 -3000 в), например, тогда ток холостого хода трансформатора устанавливаем порядка 10% от максимального тока, при максимальной нагрузке трансформатора.
Пример: входное напряжение 220вольт, измеренное напряжение вторичной обмотки 7,8 вольта, количество витков 14.
Рассчитываем количества витков на вольт
14/7,8=1,8 витка на вольт.
Если нет под рукой амперметра, то вместо него можно использовать вольтметр, замеряя падение напряжение на резисторе, включенного в разрыв подачи напряжения к первичной обмотке, потом рассчитать ток из полученных измерений.
Вариант 2 расчета трансформатора.
Зная необходимое напряжение на вторичной обмотке (U2) и максимальный ток нагрузки (Iн), трансформатор рассчитывают в такой последовательности:
| 1. Определяют значение тока, протекающего через вторичную обмотку трансформатора: I2 = 1,5 Iн, где: I2 – ток через обмотку II трансформатора, А; Iн – максимальный ток нагрузки, А. 2. Определяем мощность, потребляемую выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора: P2 = U2 * I2, где: P2 – максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки, Вт; U2 – напряжение на вторичной обмотке, В; I2 – максимальный ток через вторичную обмотку трансформатора, А.  3. Подсчитываем мощность трансформатора: Pтр = 1,25 P2, где: Pтр – мощность трансформатора, Вт; P2 – максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки трансформатора, Вт. Если трансформатор должен иметь несколько вторичных обмоток, то сначала подсчитывают их суммарную мощность, а затем мощность самого трансформатора. 4. Определяют значение тока, текущего в первичной обмотке: I1 = Pтр / U1, где: I1 – ток через обмотку I, А; Ртр – подсчитанная мощность трансформатора, Вт; U1 – напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение). | 5. Рассчитываем необходимую площадь сечения сердечника магнитопровода: S = 1,3 Pтр, где: S – сечение сердечника магнитопровода, см2; Ртр – мощность трансформатора, Вт. 6. Определяем число витков первичной (сетевой) обмотки: w1 = 50 U1 / S, где: w1 – число витков обмотки; U1 – напряжение на первичной обмотке, В; S – сечение сердечника магнитопровода, см2.  7. Подсчитывают число витков вторичной обмотки: где: w2 – число витков вторичной обмотки; U2 – напряжение на вторичной обмотке, В; S-сечение сердечника магнитопровода, см2. 8. Высчитываем диаметр проводов обмоток трансформатора: d = 0,02 I, где: d-диаметр провода, мм; I-ток через обмотку, мА. |
Ориентировочный диаметр провода для намотки обмоток трансформатора в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||||||
| Iобм, ma | <25 | 25 – 60 | 60 – 100 | 100 – 160 | 160 – 250 | 250 – 400 | 400 – 700 | 700 – 1000 |
| d, мм | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 |
После выполнения расчетов, приступаем к выбору самого трансформаторного железа, провода для намотки и изготовление каркаса на которой намотаем обмотки.
Для расчета определения возможности размещения нужного количества обмоток:
1. Ширину окна намотки делим на диаметр наматываемого провода, получаем количество витков наматываемый
на один слой – N¹.
2. Рассчитываем сколько необходимо слоев для намотки первичной обмотки, для этого разделим W1 (количество витков первичной обмотки) на N¹.
3. Рассчитаем толщину намотки слоев первичной обмотки. Зная количество слоев для намотки первичной обмотки умножаем на диаметр наматываемого провода, учитываем толщину изоляции между слоями.
5. После сложения толщин обмоток делаем вывод: сможем ли мы разместить нужное количество витков всех обмоток на каркасе трансформатора.
Еще один способ расчета мощности трансформатора по габаритам.
Ориентировочно посчитать мощность трансформатора можно используя формулу:
P=0.022*S*С*H*Bm*F*J*Кcu*КПД;
P – мощность трансформатора, В*А;
S – сечение сердечника, см²
L, W – размеры окна сердечника, см;
Bm – максимальная магнитная индукция в сердечнике, Тл;
F – частота, Гц;
Кcu – коэффициент заполнения окна сердечника медью;
КПД – коэффициент полезного действия трансформатора;
Имея в виду что для железа максимальная индукция составляет 1 Тл.
Варианты значений для подсчета мощности трансформатора КПД = 0,9, f =50, B = 1 – магнитная индукция [T], j =2.5 – плотность тока в проводе обмоток [A/кв.мм] для непрерывной работы, KПД =0,45 – 0,33.
Если вы располагаете достаточно распространенным железом – трансформатор ОСМ-0,63 У3 и им подобным, можно его перемотать?
Расшифровка обозначений ОСМ: О – однофазный, С – сухой, М – многоцелевого назначения.
По техническим характеристикам он не подходит в для включения однофазную сеть 220 вольт т.к. рассчитан на напряжение первичной обмотки 380 вольт.
Что же в этом случае делать?
Имеется два пути решения.
1. Смотать все обмотки и намотать заново.
2. Смотать только вторичные обмотки и оставить первичную обмотку, но так как она рассчитана на 380В, то с нее необходимо смотать только часть обмотки оставив на напряжение 220в.
При сматывании первичной обмотки получается примерно 440 витков (380В) когда сердечник Ш-образной формы, а когда сердечник трансформатора ОСМ намотан на ШЛ данные другие – количество витков меньше.
- 0,063 – 998 витков, диаметр провода 0,33 мм
- 0,1 – 616 витков, диаметр провода 0,41 мм
- 0,16 – 490 витков, диаметр провода 0,59 мм
- 0,25 – 393 витка, диаметр провода 0,77 мм
- 0,4 – 316 витков, диаметр провода 1,04 мм
- 0,63 – 255 витков, диаметр провода 1,56 мм
- 1,0 – 160 витков, диаметр провода 1,88 мм
ОСМ 1,0 (мощность 1 кВт), вес 14,4кг.
Сердечник 50х80мм. Iхх-300ма
Рассмотрим на примере ТПП-312-127/220-50 броневой конструкции, параллельное включение вторичных обмоток.
В зависимости от напряжения в сети подавать напряжение на первичную обмотку можно на выводы 2-7, соединив между собой выводы 3-9, если повышенное – то на 1-7 (3-9 соединить) и т.д. На схеме подключение показано случае пониженного напряжение в сети.
Как подобрать трансформатор?
С начало определяем необходимую мощность трансформатора, нам необходим трансформатор мощностью 150 Вт.
Входное напряжение однофазное 220 вольт, выходное напряжение 36 вольт.
После подбора по техническим данным определяем, что в данном случае нам больше всего подходит трансформатор марки ТПП-312-127/220-50 с габаритной мощностью 160 Вт (ближайшее значение в большую сторону ), трансформаторы марки ТН и ТАН в данном случае не подходят.
Вторичные обмотки ТПП-312 имеют по три раздельные обмотки напряжением 10,1в 20,2в и 5,05в, если соединить их последовательно 10,1+20,2+5,05=35,35 вольт, то получаем напряжение на выходе почти 36 вольт. Ток вторичных обмоток по паспорту составляет 2,29А, если соединить две одинаковые обмотки параллельно, то получим нагрузочную способность 4,58А (2,29+2,29).
После выбора нам только остается правильно соединить выходные обмотки параллельно и последовательно.
Последовательно соединяем обмотки для включения в сеть 220 вольт. Последовательно включаем вторичные обмотки, набирая нужное напряжение по 36В на обеих половинках трансформатора и соединяем их параллельно для получения удвоенного значения нагрузочной способности.
Самое важное, правильно соединить обмотки при параллельном и последовательном включении, как первичной так и вторичной обмоток.
Если неправильно включить обмотки трансформатора, то он будет гудеть и перегреваться, что потом приведет его к преждевременному выходу из строя.
По такому же принципу можно подобрать готовый трансформатор на практически любое напряжение и ток, на мощность до 200 Вт, конечно, если напряжение и ток имеют более или менее стандартные величины.
Разные вопросы и советы.
1. Проверяем готовый трансформатор, а у него ток первичной обмотки оказывается завышенным, что делать? Чтобы не перематывать и не тратить лишнее время домотайте поверх еще одну обмотку, включив ее последовательно с первичной.
2. При намотке первичной обмотки когда мы делаем большой запас, чтобы уменьшить ток холостого хода, то учитывайте, что соответственно уменьшается и КПД транса.
3. Для качественной намотки, если применен провод диаметром от 0,6 и выше , то его обязательно надо выпрямить, чтоб он не имел малейшего изгиба и плотно ложился при намотке, зажмите один конец провода в тиски и протяните его с усилием через сухую тряпку, далее наматывайте с нужным усилием, постепенно наматывая слой за слоем. Если приходится делать перерыв, то предусмотрите фиксацию катушки и провода, иначе придется делать все заново.
Порой подготовительные работы занимают много времени, но это того стоит для получения качественного результата.
4. Для практического определения количества витков на вольт, для попавшегося железа в сарае, можно намотать на сердечник проводом обмотку. Для удобства лучше наматывать кратное 10, т.е. 10 витков, 20 витков или 30 витков, больше наматывать не имеет большого смысла. Далее от ЛАТРа постепенно подаем напряжение его увеличивая от 0 и пока не начнет гудеть испытываемый сердечник, вот это и является пределом. Далее делим полученное напряжение подаваемое от ЛАТРа на количество намотанных витков и получаем число витков на вольт, но это значение немного увеличиваем. На практике лучше домотать дополнительную обмотку с отводами для подбора напряжения и тока холостого хода.
5. При разборке – сборке броневых сердечников обязательно помечайте половинки, как они прилегают друг к другу и собирайте их в обратном порядке, иначе гудение и дребезжание вам обеспечено. Иногда гудения избежать не удается даже при правильной сборке, поэтому рекомендуется собрать сердечник и скрепить чем либо (или собрать на столе, а сверху через кусок доски приложить тяжелый груз), подать напряжение и попробовать найти удачное положение половинок и только потом окончательно закрепить.
Помогает и такой совет, поместить готовый собранный трансформатор в лак и потом хорошо просушить при температуре до полного высыхания (иногда используют эпоксидную смолу, склеивая торцы и просушка до полной полимеризации под тяжестью).
Соединение обмоток отдельных трансформаторов
Иногда необходимо получить напряжение нужной величины или ток большей величины, а в наличии имеются готовые отдельные унифицированные трансформаторы, но на меньшее напряжение чем нужно, встает вопрос: а можно ли отдельные трансформаторы включать вместе, чтобы получить нужный ток или величину напряжения?
Для того чтобы получить от двух трансформаторов постоянное напряжение, к примеру 600 вольт постоянного тока, то необходимо иметь два трансформатора которые бы после выпрямителя выдавали бы 300 вольт и после соединив их последовательно два источника постоянного напряжения получим на выходе 600 вольт.
Правильный расчет силового трансформатора
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 силовоготрансформатора 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 (иначе говоря, 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 “вышивания” 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.
Поэтому эти неидеальности нужно понимать и правильно учитывать. Главных неидеальностей у силового трансформатора – две:
- Потери на активном сопротивлении провода обмоток (зависят от материала провода и от плотности, протекающего через него тока).
- 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 посему 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-ти 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 посему, 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 (рис. 1).
Рис. 1. Наиболее распостраненные виды магнитопроводов для изготовления трансформаторов.
Дальнейший расчет трансформатора будем вести по строгим классическим формулам из учебника электротехники:
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.
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 Кm 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 Кm может иметь значения и до 0,6…0,65.
Для справки: теоретический предел значения Кm для слоевого размещения круглого провода без изоляции в квадратном окне – 0,87.
Приведенные практические значения Кm 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 В, где не предъявляются повышенные изоляционные требования к обмоткам и к заделке их выводов.
Габаритная мощность трансформатора, в ваттах, на конкретно выбранном сердечнике определяется по формуле:
где:
- n = 0,95 – КПД трансформатора;
- Sc и So – площади поперечного сечения сердечника и окна, соответственно [кв. см];
- f – нижняя рабочая частота трансформатора [Гц];
- В = 1,2 – магнитная индукция [Т];
- j – плотность тока в проводе обмоток [А/кв.мм];
- Km – коэффициент заполнения окна сердечника медью;
- Кс = 0,96 – коэффициент заполнения сечения сердечника сталью;
Задавшись напряжениями обмоток, количество необходимых витков можно рассчитать по такой формуле:
где:
- U1, U2, U3,… – напряжения обмоток в вольтах;
- 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 увели чить в
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” [1 ], выпущенное для радиоинженеров-разработчиков Государственным комитетом по электронной технике СССР в 1964 году.
Открыв это руководство на 13-й странице, внимательно рассмотрим график (рис. 2) и уясним 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.
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. В идеале – это так, но реально – не совсем.
Рис. 2. График.
На холостом ходу напряжение после выпрямителя, на сглаживающем конденсаторе, увеличивается до амплитудного значения, которое у синусоиды в 1,41 раза больше эффективного.
А вот при активно-емкостной нагрузке между полупериодами емкость разряжается током нагрузки и выходное напряжение “просаживается”.
Точный расчет напряжения просадки довольно сложен, однако, для практической точности следует вместо коэффициента 1,41 выбирать эмпирический коэффициент 1,24.
Поэтому напряжения обмоток, которые будут работать на двухполупериодные или мостовые выпрямители, следует брать в 1,24 раза меньше.
Соответственно, и токи обмоток возрастут не в 1,41, а в 1,24 раза относительно потребления по постоянному току. Ну, а в двухполупериодной схеме со средней точкой(при удвоенном числе витков) средний ток обмотки будет равен половине от 1,24, то есть, 0,62 от тока потребления нагрузки.
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.
Делаем проверку расчета. Мощность первичной обмотки – произведение питающего напряжения на потребляемый ток, должна быть равна сумме мощностей всех вторичных обмоток.
То есть: U1 х I1 = U2 х І2 + U3 х І3 + U4 х І4 + …
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 Вт, который я сам, вручную, мотал в 1982 году на сердечнике от сгоревшего бытового переходного 400-ваттного автотрансформатора 127/220 В, называвшегося в торговой сети “Юг-400”, имел следующие параметры:
- В = 1,2 Тесла;
- n220 = 1100 вит;
- d220 = 0,96 мм;
- n127 = 635 вит;
- d127 = 1,35 мм;
- при этом Iхх = 7 (семь!) мА,
что соответствует индуктивности первичной обмотки 100 Генри.
Для сравнения. Промышленная обмотка того автотрансформатора содержала 880 витков на 220 вольт.
Не удивительно, что он перегревался, и в конце-концов сгорел. Когда трансформаторы мотают не для себя, а на продажу, то ради денег и в ущерб качеству экономят на всем. Не надо экономить – это, ведь, то же самое, что самому себе гадить. Желаю удачи!
С.Комаров, UA3ALW. г. Москва. РМ-03-17.
Как подобрать размер трансформатора? Рассчитать номинал трансформатора
Мы знаем, что мощность трансформатора всегда измеряется в кВА. Ниже приведены две простые формулы, которые можно использовать для нахождения и расчета номинальных характеристик однофазных и трехфазных трансформаторов.
В любом случае, как напряжение, так и токи должны формироваться на отдельной стороне либо первичной, либо вторичной стороны соответственно (например, первичное напряжение x первичный ток или вторичное напряжение x вторичный ток). Чтобы подобрать трансформатор для необходимой бытовой техники, необходимо выбрать напряжение питания и вторичный ток нагрузки в амперах.
Номинальные параметры однофазного трансформатора:
P = V x I
Где:
- В = первичное или вторичное напряжение
- I = первичный или вторичный ток
- P = Мощность трансформатора в ВА (Вольт-Ампер)
Номинальная мощность однофазного трансформатора в кВА
кВА= (В x I) / 1000
Пример:
Предположим, что однофазный трансформатор имеет вторичное напряжение и ток 240 В и 62,5 А соответственно. Рассчитайте мощность однофазного трансформатора.
Решение:
- Вторичное напряжение: 240 В
- Ток нагрузки: 62,5 А
Номинальная мощность трансформатора = P = V x I
Ввод значений:
P = 240 В x 62,5 А
P = 15000 ВА = 15 кВА
6
Размер трехфазного трансформатораРейтинг тройки Фазовый трансформатор:
P = √3 x V x I
Где:
- В = первичное или вторичное напряжение
- I = первичный или вторичный ток
- √3 = 1,732
- P = Мощность трансформатора в ВА (Вольт-Ампер)
Мощность трехфазного трансформатора в кВА
кВА = (√3 x V x I) / 1000
Пример:
Трехфазный трансформатор с первичным напряжением и током 7200 В и 4 А соответственно.
Рассчитайте мощность трехфазного трансформатора.
Решение:
- Первичное напряжение: 7200 В
- Первичный ток: 4A
Номинальная мощность трансформатора = P = √3 x V x I
Ввод значений:
P = 1,732 x 7200 В x 4 А
P = 49 881 ВА 0017 Сколько Вам нужна солнечная панель Watts для бытовой техники?
Номинальная мощность трансформатора в кВА Калькулятор
Следующий калькулятор рассчитает номинальную мощность трансформатора в кВА, первичное или вторичное напряжение и ток соответственно. Просто введите любые два значения и нажмите «Рассчитать», чтобы найти нужное значение.
Теперь посмотрите на общую паспортную табличку трансформатора мощностью 100 кВА.
На паспортной табличке четко указана номинальная мощность трансформатора 100 кВА.
Первичное напряжение или высокое напряжение (ВН) составляет 11000 В = 11 кВ.
Первичный ток на стороне высокого напряжения (ВН) составляет 5,25 Ампер.
Также вторичное напряжение или низкое напряжение (НН) составляет 415 Вольт.
И вторичный ток (ток нагрузки на стороне низкого напряжения (НН)) составляет 139,1 Ампер.
Проще говоря,
- Мощность трансформатора в кВА = 100 кВА
- Первичное напряжение = 11000 = 11 кВ
- Первичный ток = 5,25 А
- Вторичное напряжение = 415 В
- Вторичный ток = 139,1 Ампер.
Теперь рассчитайте номинал трансформатора в соответствии с
P = V x I (первичное напряжение x первичный ток)
P = 11000 В x 5,25 A = 57 750 ВА = 57,75 кВА
Или P = V x I (вторичное напряжение x вторичный ток)
P= 415 В x 139,1 А = 57 726 ВА = 57,72 кВА
Как вы заметили, мощность трансформатора (на паспортной табличке) составляет 100 кВА, но по расчетам расчетное значение равно 57 кВА.
Разница возникает из-за незнания того факта, что мы использовали однофазную формулу вместо трехфазной. Это означает, что это трехфазный трансформатор, и мы будем использовать для него соответствующую формулу.
Давайте очистим это, используя формулу оценки трехфазного трансформатора.
P = √3 x В x I
P = √3 В x I (первичное напряжение x первичный ток)
P = √3 x 11000 В x 5,25 А = 1,732 x 11000 В x 5,25 А = 100 025 ВА
Или P = √3 x V x I (Вторичное напряжение x Вторичный ток) хт ) следующий пример.
Напряжение (линейное) = 208 В.
Ток (линейный ток) = 139 А
Номинальная мощность трехфазного трансформатора
P = √3 x V x I = 1,732 x 208 x 139
P = 50077 ВА ≈ 50 кВА
Похожие сообщения:
- Как определить размер центра нагрузки, щитов и распределительных щитов?
- Как определить количество автоматических выключателей в щите?
- Как определить правильный размер подпанели?
Вот и все.
Теперь вы знаете, как правильно подобрать трехфазный и однофазный трансформатор с подходящей мощностью в ВА или кВА для бытовой техники или любых других нагрузок.
В следующей таблице показаны характеристики сухого трансформатора со стандартной номинальной мощностью в кВА, номинальным напряжением и током как для однофазных, так и для трехфазных трансформаторов.
| Однофазный трансформатор | Трехфазный трансформатор | |||||||
| Номинальная мощность кВА | Ампер | Номинальная мощность кВА | Ампер | |||||
| 120 В | 240 В | 600 В | 120 В | 240 В | 480 В | 600 В | ||
| 0,75 | 6,25 | 3,13 | 1,25 | 3 | 8,33 | 7,22 | 3,61 | 2,89 |
| 1 | 8,33 | 4,17 | 1,67 | 9 | 25 | 21,7 | 10,8 | 8,66 |
| 1,5 | 12,5 | 6,25 | 2,5 | 15 | 41,6 | 36,1 | 18 | 14,4 |
| 2 | 16,7 | 8,33 | 3,33 | 20 | 55,5 | 48,1 | 24,1 | 19,2 |
| 3 | 25 | 12,5 | 5 | 25 | 69,4 | 60,1 | 30,1 | 24. 1 |
| 5 | 41,6 | 20,8 | 8,33 | 30 | 83,3 | 72,2 | 36,1 | 28,9 |
| 7,5 | 62,5 | 31,3 | 12,5 | 37,5 | 104 | 90,2 | 45,1 | 36,1 |
| 10 | 83,3 | 41,7 | 16,7 | 45 | 125 | 108 | 54,1 | 43,3 |
| 15 | 125 | 62,5 | 25 | 75 | 208 | 180 | 90,2 | 72,2 |
| 25 | 208 | 104 | 41,7 | 100 | 278 | 241 | 120 | 96,2 |
| 37,5 | 313 | 156 | 62,5 | 112,5 | 312 | 271 | 135 | 108 |
| 50 | 417 | 208 | 83,3 | 150 | 416 | 361 | 180 | 144 |
| 75 | 625 | 313 | 125 | 225 | 625 | 541 | 271 | 217 |
| 100 | 833 | 417 | 167 | 300 | 833 | 722 | 361 | 289 |
| 167 | 1392 | 696 | 278 | 500 | 1388 | 1203 | 601 | 481 |
| 250 | 2083 | 1042 | 417 | 750 | 2082 | 1804 | 902 | 722 |
Вот таблица в формате изображения, если вам нужно скачать в качестве ссылки.
Похожие сообщения:
- Типы трансформаторов и их применение
- Параллельная работа однофазных и трехфазных трансформаторов
- Разница между трансформатором тока и трансформатором напряжения
- Что такое трансформатор напряжения (PT)? Типы и работа трансформаторов напряжения
- Трансформаторные формулы и уравнения
- Что такое регулировка напряжения трансформатора?
- Соединения трансформаторов с открытым треугольником
- Характеристики трансформатора и электрические параметры
- Защита силового трансформатора и неисправности
- Как рассчитать правильный размер батареи? Калькулятор размера блока батарей
- Как рассчитать время зарядки аккумулятора и ток зарядки аккумулятора?
- Как найти правильный размер автоматического выключателя? Калькулятор выключателя и примеры
- Как найти подходящий размер кабеля и провода? – Решенные примеры
- Как найти напряжение и силу тока выключателя, вилки, розетки и розетки
- Как найти количество розеток на одном автоматическом выключателе?
- Разница между однофазным и трехфазным трансформатором
- Разница между идеальным и реальным или практическим трансформатором
URL скопирован
Показать полную статью
Связанные статьи
Кнопка «Вернуться к началу»
Расчет трансформатора | EC&M
Примечание.
Эта статья основана на NEC 2020 года.
Трансформатор передает электрическую энергию (мощность) от одной системы к другой посредством индукции без физического соединения между двумя системами (кроме заземления и соединения). Таким образом, Национальный электротехнический кодекс (NEC) называет трансформаторы «отдельно производными системами».
Большинство трансформаторов повышают или понижают напряжение, но изолирующие трансформаторы этого не делают; они просто отделяют первичную обмотку от вторичной.
Некоторые основы
Обмотка трансформатора, подключенная к источнику напряжения, является «первичной». Обмотка трансформатора, подключенная к нагрузке, является «вторичной».
Напряжение, которое может индуцироваться во вторичной обмотке первичным магнитным полем, зависит от количества петель (витков) вторичного проводника, разрезаемых первичным электромагнитным полем. Напряжение на первичной стороне — это «первичное линейное напряжение», а напряжение на вторичной стороне — «вторичное линейное напряжение».
Трансформаторы рассчитаны на киловольт-ампер (кВА), где 1 кВА = 1000 вольт-ампер (ВА).
Треугольник и звезда
Трансформаторы, соединенные треугольником, имеют три обмотки, соединенные встык. Линейные проводники подключаются к каждой точке, где встречаются две обмотки. Эта система называется «Дельта», потому что в развернутом виде она выглядит как треугольник (греческий символ «Дельта» для буквы D). Для трансформатора треугольник/треугольник и первичная, и вторичная обмотки соединены треугольником ( Рис. 1 ).
При работе с дельта-трансформаторами не забывайте о «высокой ножке» (см. врезку в конце этой статьи).
Трансформаторы, соединенные звездой, имеют по одному проводу от каждой из трех обмоток, соединенных с общей точкой. Другие выводы от каждой из обмоток подключаются к линейным проводникам. Вторичная обмотка со звездообразным расположением часто представлена Y-образным расположением обмоток ( рис. 2 )
Линейные токи
Вы можете рассчитать линейный ток трансформатора, используя соответствующую формулу для однофазных или трехфазных систем:
Однофазный: I = ВА ÷ E
3-фазный: I = ВА ÷ (E × 1,732 )
Защита от перегрузки по току
Для защиты обмоток трансформатора от перегрузки по току используйте проценты, указанные в таблице 450.
3(B) и соответствующих примечаниях.
Раздел 450.3(B) касается защиты обмоток трансформатора, а не проводников, питающих или выходящих из трансформатора.
Для токов 9А и более, гл. 450.3(B), применяется Примечание 1. Если 125 % первичного тока не соответствует стандартному предохранителю или нерегулируемому автоматическому выключателю, вы можете использовать следующий более высокий номинал устройства защиты от перегрузки по току (OCPD), как указано в гл. 240,6 (А).
Первичная максимальная токовая защита, пример менее 9 А
Вопрос: Какова максимальная первичная номинальная мощность OCPD для однофазного трансформатора 240 В с постоянной нагрузкой 2 кВА?
Первичный ток = (Номинальная мощность трансформатора ВА) ÷ (Первичное напряжение)
Первичный ток = 2000 ВА ÷ 240 В
Первичный ток = 8,33 А
Первичная защита = (Первичный ток) × (Таблица 450.3(B) в процентах) 8,33 A × 167 %
Первичная защита = 13,92 A
Первичная максимальная токовая защита более 9 А пример
Вопрос: Какова максимальная первичная номинальная мощность OCPD для 3-фазного трансформатора 480 В с непрерывной нагрузкой 45 кВА ( Рис.
3 )?
Первичный ток = Номинальная мощность трансформатора ВА ÷ (Первичное напряжение × 1,732)
Первичный ток = 45 000 ВА ÷ (480 В × 1,732)
Первичный ток = 54 А
Первичная защита = 54A × 125%
Первичная защита = 68A
Таким образом, в этой ситуации используйте OCPD на 70A. [Разд. 240.6(A) и таблица 450.3(B), примечание 1]
Размер первичного проводника
Размер первичных проводников должен составлять не менее 125 % длительных нагрузок, плюс 100 % непостоянных нагрузок, исходя из номинальных токов клемм при температуре перечисленных в Таблице 310.15(B)(16), перед любой регулировкой тока [Sec. 210.19(А)(1)].
Защита проводников от перегрузки по току в соответствии с их силой тока после регулировки емкости, как указано в гл. 310,15 [240,4]. Вы можете использовать следующий более высокий стандартный номинал OCPD (выше допустимой нагрузки защищаемых проводников), если номинал OCPD не превышает 800 А [разд. 240.4(В)].
Пример размера первичного проводника
Вопрос: Первичный проводник какого размера можно использовать для трехфазного трансформатора мощностью 45 кВА с непрерывной нагрузкой, 480 В, где первичный OCPD рассчитан на 70 А?
Шаг 1 : Размер первичного проводника должен составлять 125 % от номинального тока первичной обмотки.
I = 45 000 ВА ÷ (480 В × 1,732) = 54 А
54 А × 1,25 = 68 А
Проводник 4 AWG рассчитан на 70 А при 60°C [Разд. 110.14(C)(1)(a)(1) и табл. 310.15(B)(16)].
Шаг 2 : Убедитесь, что проводники защищены в соответствии с их током [Разд. 240.4].
Проводник 4 AWG с номинальным током 70 А при 60 °C может быть защищен первичным OCPD на 70 А.
Сечение вторичного проводника
Сила тока вторичного проводника должна быть не менее номинала устройства, питаемого вторичными проводниками или OCPD на конце вторичных проводников [разд. 240.21(С)(2)]. Предположим, что вторичные проводники будут непрерывно нести полную мощность трансформатора.
Шаг 1 : Определите номинал устройства, питаемого от вторичных проводников, при 125 % вторичного номинала [Разд. 215.2(А)(1)(а)].
Шаг 2 : Размер вторичных проводников должен быть таким, чтобы их допустимая нагрузка была не ниже номинала устройства, обеспечиваемого вторичными проводниками [Разд.
240.21(С)].
Пример размера вторичного проводника
Вопрос: Какой размер вторичного проводника можно использовать для трехфазного трансформатора мощностью 45 кВА с непрерывной нагрузкой, 480–120/208 В?
Шаг 1 : Определите номинальный ток вторичной обмотки.
Вторичный ток = Трансформатор ВА ÷ (Вторичное напряжение × 1,732)
I = 45 000 ВА ÷ (208 В × 1,732)
I = 125 А
Шаг 2 : Выберите вторичный OCPD для непрерывной нагрузки (125 % номинального тока вторичной обмотки) [Разд. 215.3].
125 А × 1,25 = 156 А
Таким образом, в этой ситуации используйте OCPD на 175 А [разд. 240,6 (А)].
Шаг 3 : Размер вторичного проводника должен быть таким, чтобы он имел допустимую нагрузку не менее 175 А вторичного OCPD (Шаг 2) [Разд. 240.21(С)(2)].
Используйте 2/0 AWG номиналом 175 А при 75°C [Разд. 110.14(C)(1)(b) и таблица 310.15(B)(16)]
Заземление и соединение
Системная соединительная перемычка, размеры указаны в сек.
250.102(C) в зависимости от площади вторичных проводников [Sec. 250.30(А)(1) и гл. 250.28(D)(1)], должен быть установлен в том же месте, где проводник заземляющего электрода заканчивается в нейтральной точке трансформатора [разд. 250.102(С)].
Проводник заземляющего электрода должен соединять нейтральную точку отдельной системы с заземляющим электродом типа, указанного в гл. 250,30 (А) (4). Размер проводника заземляющего электрода в сек. 250.66, исходя из площади незаземленного вторичного провода [гл. 250.30(А)(5)].
Как избежать ошибок
Ошибка в расчетах может иметь трагические последствия. Так как же уменьшить вероятность ошибки в расчетах трансформатора?
Математика здесь несложная, но если вы выберете неправильную формулу, ваши результаты будут неправильными, даже если ваши математические расчеты верны. Эти четыре простых шага помогут выбрать правильную формулу для данного приложения:
- Дважды проверьте номинал ВА.
- Определите первичное и вторичное напряжение, а также однофазное или трехфазное.
