Расчёт и изготовление трансформатора для импульсного блока питанияна тороидальном кольцевом ферритовом сердечнике. Онлайн калькулятор обмоток

Конструкция и принцип действия трансформатора тока

Трансформаторы тока конструктивно состоят из:

  • замкнутого магнитопровода;
  • 2-х обмоток (первичной, вторичной).

Первичная обмотка включается последовательно, таким образом, сквозь нее протекает полный ток нагрузки. А вторичная — замыкается на нагрузку (защитные реле, расчетные счетчики и пр.), что позволяет создавать прохождение по ней тока, величина которого пропорциональна величине тока первичной обмотки.

Это означает, что геометрическая сумма магнитных потоков равна разности потоков, генерируемых обеими обмотками.

Традиционно трансформаторы тока выпускают с несколькими группами вторичных обмоток, одна из которых предназначена для подключения аппаратов защиты, другие – для включения приборов контроля, диагностики и учета.

Ее сопротивление строго регламентируется, так как даже незначительное отклонение от нормируемой величины может привести к увеличению погрешности и как следствие снижению качества измерения, неселективной работе РЗ.

Интересное видео о трансформаторах тока смотрите ниже:

Погрешность ТТ определяется в зависимости от:

  • сечения магнитопровода;
  • проницаемости используемого для производства магнитопровода материала;
  • величины магнитного пути.

Предельное значение сопротивление нагрузки указывается в справочных материалах.

Расчет импульсного трансформатора

 Как и в случае с обычным силовым трансформатором, импульсные также могут быть рассчитаны с помощью онлайн-калькуляторов и различных программ. Формулы будут похожи, но необходимо будет учесть магнитную проницаемость
и прочие параметры ферритового сердечника. Потому, что от его свойств напрямую зависит качество и корректность работы готового устройства.

При выполнении расчетов сварочных импульсных трансформаторов при помощи программ, многие из них дают подсказки, представляя мостовые схемы выпрямителей и прочее. Все это намного облегчает процесс, так как традиционными методами он сложен. Но, в общем, принцип остается таким же. А что насчет программ калькуляторов, то их в интернете можно найти большое количество для выполнения расчета любых импульсных или обычных сетевых устройств различной мощности и электрических параметров.

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.

Заполните указанные ячейки.

Шаг №3. Частота сигнала переменного тока

По умолчанию выставлена стандартная величина бытовой сети 50 герц. При необходимости ее нужно изменить на требуемую по другому расчету. Но, для высокочастотных трансформаторов, используемых в импульсных блоках питания, эта методика не предназначена.

Их создают из других материалов сердечника и рассчитывают иными способами.

Шаг №4. Коэффициент полезного действия

У обычных моделей сухих трансформаторов КПД зависит от приложенной электрической мощности и вычисляется усредненным значением.

Но, вы можете откорректировать его значение вручную.

Шаг №5. Магнитная индуктивность

Параметр определяет зависимость магнитного потока от геометрических размеров и формы проводника, по которому протекает ток.

По умолчанию для расчета трансформаторов принят усредненный параметр в 1,3 тесла. Его можно корректировать.

Шаг №6. Плотность тока

Термин используется для выбора провода обмотки по условиям эксплуатации. Среднее значение для меди принято 3,5 ампера на квадратный миллиметр поперечного сечения.

Для работы трансформатора в условиях повышенного нагрева его следует уменьшить. При принудительном охлаждении или пониженных нагрузках допустимо увеличить. Однако 3,5 А/мм кв вполне подходит для бытовых устройств.

Выполнение онлайн расчета трансформатора

После заполнения ячеек с исходными данными нажимаете на кнопку «Рассчитать». Программа автоматически обрабатывает введенные данные и показывает результаты расчета таблицей.

Онлайн калькулятор (ссылка откроется в новой вкладке)

V вольтметр

Таблица
1.1 Наименование, тип и метрологические
характеристики средств измерений

Наименование
измеряемой величины

Наименование
и тип СИ

Метрологические
характеристики

Переменный
ток

Вольтамперфазометр

Диапазон
измерений от 0 до 10 А;

Предел
основной погрешности ±0,4 %

Напряжение
переменного тока

Вольтметр
универсальный цифровой

Диапазон
измерений от 10-5
до 300 В;

Пределы
поддиапазонов измерений UК
0,2; 2; 20; 200, В

Предел
основной погрешности ± (0,40 + 0,05 UК/UХ),
%

Температура
окружающего воздуха

Термометр

Диапазон
измерений от минус 10 до плюс 40 °С;

цена
деления шкалы 1 °С

Предел
абсолютной погрешности: ±1 °С

Примечания:

1.
Допускается применение других типов
СИ из числа внесенных в Госреестр
СИ, обеспечивающих измерения вторичной
нагрузки ТТ с приписанной характеристикой
погрешности измерений (Границы
допускаемой относительной погрешности
измерений вторичной нагрузки TT по
данной МВИ составляют ±25 % при
доверительной вероятности Р
= 0,95 (приписанная характеристика
погрешности измерений).

2.
Типы СИ с для измерений переменного
тока и напряжения следует выбирать
с учетом наличия или отсутствия
выводов сети питания напряжением
220 В в местах выполнения измерений.

Измерения
вторичной нагрузки ТТ, соединенных в
звезду и неполную звезду, следует
выполнять по схемам в соответствии с
рисунком 1.1.

При
определении вторичной нагрузки каждого
ТТ в схеме звезды (см. рисунок 1.1,а)
в формулу (1.1)
подставляют результаты измерений
напряжений между каждым из фазных
проводов и нулевым проводом

U2
= Ua0,
или Ub0,
или Uс0
и токов фаз I2=Ia
или Ib,
или Ic
соответственно и вычисляют вторичные
нагрузки Za0,
Zb0
и Zc0,
Ом, по формулам:

Za0
= Ua0/
I
a
,

Zb0
= Ub0/
I
b
,

Zс
= Uс/
I
с.

(1.4)

Для
схемы неполной звезды (см. рисунок 1.1,
б)
вычисляют только вторичные нагрузки
Za0
и Zc0

.

При
определении вторичной нагрузки ТТ S,
В∙А, необходимо знать паспортное
значение номинального вторичного тока
I2ном
каждого ТТ.

Для
трех ТТ одного типа, соединенных по
схеме звезды (см. рисунок 1а),
вторичные нагрузки, ВА, с учетом формулы
(1.4) и результатов измерений напряжений
и токов определяют по формулам:

S2a
= I22ном
· Ua0/
I
a
,

S2b
= I22ном
· Ub/
I
b,

S2с
= I22ном
· Uс/
I
с.

(1.5)

Для
двух однотипных ТТ, соединенных в схему
неполной звезды (см. рисунок 1.1
б),
согласно (1.5)
определяют вторичную нагрузку S2a
и S.

Определение
вторичной нагрузки ТТ при совместном
подключении цепей измерений и защиты
к общей вторичной обмотке ТТ выполняют
методом «вольтметра-амперметра» с
разъединением нагрузок и обмоток ТТ
при питании цепей вторичной нагрузки
от постороннего источника тока в
соответствии с «Инструкцией по проверке
трансформаторов тока, используемых в
схемах релейной защиты».

При
выполнении измерений целесообразно
использовать средства измерений с
метрологическими характеристиками,
приведенными в таблице 1.1.

Курсавая по электронике.docx

Задание……………………………………………………………………..3                                                         

Расчет………………………………………………………………………4

Вывод……………………………………………………………………..11

Литература……………………………………………………………….12

Задание

      
Спроектировать схему измерителя переменного
тока с частотой 50 Гц в диапазоне 0….0,5
А, 0….5А с помощью трансформатора тока
с разъёмным магнитопроводом (клещи) с
усилителем. Измерительный механизм –
миллиамперметр магнитоэлектрической
системы типа М4200 ГОСТ 8711-60 и с сопротивлением
рамки 17 Ом. 

Расчёт

      
Рисунок 1 – Схема для расчёта.

     
1.Расчёт магнитопровода трансформатора
тока.

      
В качестве материала сердечника можно
приминить пермаллой 80НХС с толщиной листа (ГОСТ 10160-75).

 В.

      
Определяем мощность, потребляемую
выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора:

 .

      
Определяем мощность трансформатора:

      
Определяем площадь сечения сердечника
магнитопровода:

      
Определяем длину сердечника:

 м.

      
Определяем объём кольцевого 
сердечника:

 м2.

      
Определяем число витков вторичной
обмотки:

Определяем площадь 
сечение проводов вторичной обмотки,
приняв плотность тока

      
Определяем диаметр  проводов вторичной
обмотки трансформатора:

      
Выбираем изоляцию проводов обмотки:

      
По ГОСТу 2773-51 выбираем провода 
марки ПЭЛ.

      
2.Праверка трансформатора тока 
на обеспечения работы сердечника 
без захода в область насыщения:

     
Так как  пермаллоя 80НХС
равняется 0,7, то можем заключить, что сердечник
трансформатора далёк от насыщения.

      
3.Расчетаем выпрямитель тока с миллиамперметром.
Определим минимальное значение которое можно измерить
схемой рисунок 2, используя миллиамперметр.

      
Рисунок 2 – Эквивалентная схема вторичной
цепи ТТ, Нагруженного на миллиамперметр.

      
Используем миллиамперметр типа 
М4200 (ГОСТ8711-60) с током полного 
отклонения и сопротивлением
рамки .  

      
Для расчёта схемы используем 
следующие исходные данные:

       .

      
Определим магнитную проводимость 
сердечника:

      
Определим постоянные коэффициенты:

      
Определим ток :

      
Таким образом, даже при использовании 
пермаллоя с проницаемостью придел измерения
по току на частоте    50 Гц при приемлемых
размерах магнитопровода данная схема
не может быть использована без усилителя
так как диапазон измерения трансформатора
лежит в приделах 0….0,5А, 0….5А.

      
4.Расчёт усилителя

      
Непосредственное подключения измерительного
прибора к трансформатору тока ограничивает
возможности измерения как по чувствительности,
так и по частотному диапазону. Во многих
случаях использование усилителя того
или иного типа в качестве промежуточного
звена позволяет улучшить общи характеристики
прибора, и в первую очередь чувствительность.
Проектирование высокочувствительных
комплексов преобразователь – усилитель
требует обеспечения максимального соотношения
сигнал – шум во входной цепи. Это очевидное
требование не может быть полностью удовлетворено
простым выбором малошумящих усилительных
устройств, что является необходимым,
но недостаточным условием. Достаточным
же условием является совместное решение,
в результате которого малошумящий усилитель
должен быть согласован с трансформатором
и его собственными шумами. На рисунке
2 представлена эквивалентная схема трансформатора
тока, нагруженного на шумящий усилитель. 

     
Рисунок 3 — Эквивалентная схема трансформатора
тока, нагруженного на шумящий усилитель.

      
На входе усилителя используем транзистор
П-28 с шумовыми параметрами:

       ;

       ;

      
;

      
;

       ,

       .      

      
1.Определяем конструктивную постоянную :

      
2.Определяем оптимальное число 
витков вторичной обмотки :

      
3.Определяем :

      
4. Определяем значения коэффициента 
с учётом

      
5.Определяем минимальное значение 
измеряемого тока при соотношении 
сигнал – шум 

Вывод

      
В результате расчёта были наедены конструктивные
параметры трансформатора тока:

,

 м,

 м2,

 ,

       
Был выбран согласованный с 
трансформатором усилитель.

      
Минимальное значение измеряемого 
тока трансформатором с усилителем 
составляет 10-4 А.  

      
Таким образом, спроектированный 
трансформатор тока полностью 
подходит для измерения переменного 
тока с частотой 50 Гц в диапазонах
0….0,5 А, 0….5А.  

Литература

1. Электрические 
измерения. Средства и методы 
измерений (общий курс).  Под 
ред. Е.Г. Шрамковка Учеб. Пособие 
для втузов.общий курс М. Высш.
шк., 1972. 520 с ил.

2. Андреев Ю.А.,
Абрамзов Г.В. Преобразователи 
тока для измерений без разрыва 
цепи. — Л. : Энергия. Ленингр. отд-ие,
1979. — 144с., ил.

3. Котур В.И. 
и др. Электрические измерения 
и электрические приборы: Учеб.
Для техникумов / — М.: Энергоатомиздат,
1986. – 400с. :ил

4. Микросхемы 
для бытовой радиоаппаратуры: 
Справочник / И.В. Новаченко, В.М. 
Петухов, И.П. Блудов и др. – 
М. : Радио и связь, 1989 – 384 с. : ил.

5. Титце У., Шенк 
К. Полупроводниковая схемотехника:
Справочное руководство. / Пер. с 
нем. – М. : Мир. 1982. – 512с., ил.

Расчет — трансформатор — ток

Расчет трансформаторов тока для такой схемы имеет некоторые особенности.

Расчет трансформаторов тока при этом следует вести по сумме сопротивлений: реле РТМ с поднятым сердечником и реле РТВ — с опущенным сердечником.

Расчет трансформатора тока, компенсированного по Гобсону, производится обычным способом, с учетом необходимой нагрузки на виток каждой обмотки на сердечнике В. Можно отметить, что при этой компенсации применение больших вторичных нагрузок нежелательно, так как сердечник приходится рассчитывать в сущности на двойную номинальную нагрузку. Очевидно, что для правильности действия компенсации рабочий диапазон токов должен располагаться на прямолинейной части характеристики намагничивания.

Зависимость сопротивления реле РТВ от тока в его обмотке.

Для расчета трансформаторов тока, питающих реле РТВ, важно знать, как меняется сопротивление реле в зависимости от тока при опущенном и втянутом сердечнике.

При расчете трансформаторов тока на повышенные частоты следует иметь в виду, что индуктивное сопротивление нагрузки, при данном ее коэффициенте самоиндукции, будет повышаться пропорционально частоте.

Индукция в расчетах трансформаторов тока в заводской практике до настоящего времени обычно выражается в гауссах, магнитный поток — в максвеллах.

В теории и практике расчетов трансформаторов тока часто приходится пользоваться понятием а м п е р-в и т к и. Это понятие имеет явно выраженный физический характер, связывая протекающий в проводнике обмотки ток в амперах и физическую и конструктивную величину — число витков в обмотке.

Различие в исходных данных для расчета трансформатора тока и трансформатора напряжения заключается в том, что при расчете трансформатора тока задается диапазон изменения токов ( а не напряжений) на входе от / мин до / макс, а также длительный ток / дл. Все остальные исходные данные остаются без изменения.

В книге излагаются общие методы расчета трансформаторов тока; описаны и анализируются их основные конструкции — как отечественные, так и зарубежные. Рассматриваются элементы конструкций трансформаторов тока и приводятся специфические методы их расчета. Даются некоторые сведения о магнитных материалах, используемых для изготовления трансформаторов тока.

Различие в исходных данных для расчета трансформатора тока и трансформатора напряжения заключается в том, что при расчете трансформатора тока задается диапазон изменения токов ( а не напряжений) на входе от / мин до / макс, а также длительный ток / дл. Все остальные исходные данные остаются без изменения.

Если ток срабатывания реле РТМ превышает ток срабатывания реле РТВ более чем в 3 — 4 раза, то сердечники обоих реле втягиваются практически одновременно с временем порядка 0 02 сек. Сопротивление обоих реле резко возрастает и расчет трансформатора тока следует вести по сумме сопротивлений обоих реле при поднятых сердечниках.

Бачурина разделяется на две части. В первой части дан расчетный материал. Рассмотрены физические процессы в трансформаторах тока, расчеты погрешностей трансформаторов тока, компенсация этих погрешностей, расчеты трансформаторов тока при высоких кратностях первичного тока. Далее рассмотрен вопрос о междувитковой изоляции трансформаторов тока и даны сведения о магнитных материалах для их сердечников.

Реле РТМ часто применяется как токовый электромагнит отключения в схеме дешунтирования. В этой схеме при больших кратностях тока короткого замыкания к номинальному току трансформатора тока последний может работать с погрешностью более допустимых 10 % и проверяется по режиму максимальной отдаваемой мощности. В таких случаях следует пользоваться кривыми, аналогичными приведенным на рис. 10 для определения потребления реле при заданном токе короткого замыкания, что необходимо для расчета трансформатора тока.

Виды сердечников

 Трансформаторы отличаются между собой не только сферой применения, техническими характеристиками и размерам, но и типом магнитопровода. Очень важным параметром, влияющим на величину магнитного поля, кроме отношения витков, является размер сердечника. От его значения зависит способность насыщения. Эффект насыщения наступает тогда, когда при увеличении тока в катушке величина магнитного потока остаётся неизменной, т. е. мощность не изменяется.

Для предотвращения возникновения эффекта насыщения понадобится правильно рассчитать объём и сечение сердечника, от размеров которого зависит мощность трансформатора. Следовательно, чем больше мощность трансформатора, тем большим должен быть его сердечник.

По конструкции сердечник разделяют на три основных вида:

Стержневой магнитопровод представляет собой П-образный или Ш-образный вид конструкции. Собирается из стержней, стягивающихся ярмом. Для защиты катушек от влияния внешних электромагнитных сил используются броневые магнитопроводы. Их ярмо располагается на внешней стороне и закрывает стержень с катушкой. Тороидальный вид изготавливается из металлических лент. Такие сердечники из-за своей кольцевой конструкции экономически наиболее выгодны.

Зная форму сердечника, несложно рассчитать мощность трансформатора. Находится она по несложной формуле: P=(S/K)*(S/K), где:

  • S — площадь сечения сердечника.
  • K — постоянный коэффициент равный 1,33.

Площадь сердечника находится в зависимости от его вида, её единица измерения — сантиметр в квадрате. Полученный результат измеряется в ваттах. Но на практике часто приходится выполнять расчёт сечения сердечника по необходимой мощности трансформатора: Sс = 1.2√P, см2. Исходя из формул можно подтвердить вывод: что чем больше мощность изделия, тем габаритней используется сердечник.

СДЕЛАЕМ УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА 22036 ВОЛЬТ.

Мощность во вторичной цепи: Р_2 = U_2 · I_2 = 60
ватт

Где:Р_2
– мощность на выходе трансформатора, нами задана 60 ватт
;

U
_2
— напряжение на выходе трансформатора, нами задано 36 вольт
;

I
_2
— ток во вторичной цепи, в нагрузке.

КПД трансформатора мощностью до 100 ватт
обычно равно не более η = 0,8
.КПД определяет, какая часть мощности потребляемой от сети идет в нагрузку. Оставшаяся часть идет на нагрев проводов и сердечника. Эта мощность безвозвратно теряется.

Определим мощность потребляемую трансформатором от сети с учетом потерь:

Р_1 = Р_2 / η = 60 / 0,8 = 75 ватт
.

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в магнитопроводе.Поэтому от значения
Р_1

, мощности потребляемой от сети 220
вольт,
зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S
.

Магнитопровод – это сердечник Ш – образной или О – образной формы, набранный из листов трансформаторной стали. На сердечнике будут располагаться первичная и вторичная обмотки провода.

Площадь поперечного сечения магнитопровода рассчитывается по формуле:

S = 1,2 · √P_1.

Где:S
— площадь в квадратных сантиметрах,
P
_1 — мощность первичной сети в ваттах.

S = 1,2 · √75 = 1,2 · 8,66 = 10,4 см².

По значению S
определяется число витков w
на один вольт по формуле:

w = 50/S

В нашем случае площадь сечения сердечника равна S = 10,4 см.кв.

w = 50/10,4 = 4,8
витка на 1 вольт.

Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках.

Число витков в первичной обмотке на 220 вольт:

W1 = U_1 · w = 220 · 4.8 = 1056 витка.

Число витков во вторичной обмотке на 36 вольт:

W2 = U_2 · w = 36 · 4,8 = 172.8 витков
,

округляем до 173 витка
.

В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на активном сопротивлении провода вторичной обмотки. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5-10 % больше рассчитанного. Возьмем W2 = 180 витков.

Величина тока в первичной обмотке трансформатора:

I_1 = P_1/U_1 = 75/220 = 0,34 ампера
.

Ток во вторичной обмотке трансформатора:

I_2 = P_2/U_2 = 60/36 = 1,67 ампера.

Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток определяются по значениям токов в них исходя из допустимой плотности тока, количества ампер на 1 квадратный миллиметр площади проводника. Для трансформаторов плотность тока,
для медного провода,

принимается 2 А/мм² .

При такой плотности тока диаметр провода без изоляции в миллиметрах определяется по формуле: d = 0,8√I
.

Для первичной обмотки диаметр провода будет:

d_1 = 0,8 · √1_1 = 0,8 · √0,34 = 0,8 · 0,58 = 0,46 мм. Возьмем 0,5 мм
.

Диаметр провода для вторичной обмотки:

d_2 = 0,8 · √1_2 = 0,8 · √1,67 = 0,8 · 1,3 = 1,04 мм. Возьмем 1,1 мм.

ЕСЛИ НЕТ ПРОВОДА НУЖНОГО ДИАМЕТРА,
то можно взять несколько, соединенных параллельно, более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу.

Площадь поперечного сечения провода определяется по формуле:

s = 0,8 · d².

где
: d — диаметр провода
.

Например: мы не смогли найти провод для вторичной обмотки диаметром 1,1
мм.

Площадь поперечного сечения провода диаметром 1,1
мм. равна:

s = 0,8 · d² = 0,8 · 1,1² = 0,8 · 1,21 = 0,97 мм²
.

Округлим до 1,0
мм².

Из
таблицы
выбираем диаметры двух проводов сумма площадей сечения которых равна 1.0 мм².

Например, это два провода диаметром по 0,8 мм
. и площадью по0,5 мм²
.

Или два провода: — первый диаметром 1,0 мм
. и площадью сечения 0,79 мм²
,
— второй диаметром 0,5 мм
. и площадью сечения 0,196 мм²
.что в сумме дает: 0,79 + 0,196 = 0,986 мм².

Намотка катушки ведется двумя проводами одновременно, строго выдерживается равное количество витков обоих проводов. Начала этих проводов соединяются между собой. Концы этих проводов также соединяются.

Получается как бы один провод с суммарным поперечным сечением двух проводов.

Смотрите статьи:
— «Как намотать трансформатор на Ш-образном сердечнике».
— «Как изготовить каркас для Ш — образного сердечника».

Электрический аппарат — трансформатор используется для преобразования поступающего переменного напряжения в другое — исходящее, к примеру: 220 В в 12 В (конкретно это преобразование достигается использованием понижающего трансформатора). Прежде чем разбираться с тем, как рассчитать трансформатор, вы в первую очередь должны обладать знаниями о его структуре.

Простейший трансформатор является компоновкой магнитопровода и обмоток 2-х видов: первичной и вторичной, специально намотанных на него. Первичная обмотка воспринимает подающееся переменное напряжение от сети (н-р: 220 В), а вторичная обмотка, посредством индуктивной связи создает другое переменное напряжение. Разность витков в обмотках влияет на выходное напряжение.

Персональный сайт — Расчет трансформатора

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

Классификация трансформаторов тока

Трансформаторы тока принято классифицировать по следующим признакам:

  1. В зависимости от назначения их разделяют на:
    1. защитные;
    2. измерительные;
    3. промежуточные, используемые для подключения устройств измерения в токовые цепи, выравнивания токов в системах диф. защит и т. п.);
    4. лабораторные.
  2. По типу установки разделяют устройства:

    1. наружной установки (размещаемые в ОРУ);
    2. внутренней установки (размещаемые в ЗРУ);
    3. встроенные в электрические машины, коммутационные аппараты: генераторы, трансформаторы, аппараты и пр.;
    4. накладные — устанавливаемые сверху на проходные изоляторы;
    5. переносные (для лабораторных испытаний и диагностических измерений).
  3. Исходя из конструктивного исполнения первичной обмотки ТТ разделяют на:
    1. многовитковые (катушечные, с обмоткой в виде петли или восьмерки);
    2. одновитковые;
    3. шинные.
  4. По способу исполнения изоляции ТТ разбивают на устройства:

    1. с сухой изоляцией (из фарфора, литой изоляции из эпоксида, бекелита и т. п.);
    2. с бумажно-масляной либо конденсаторной бумажно-масляной изоляцией;
    3. имеющие заливку из компаунда.
  5. По количеству ступеней трансформации ТТ бывают:

    1. одноступенчатые;
    2. двухступенчатые (каскадные).
  6. Исходя из номинального напряжения различают:

    1. ТТ с номинальным напряжением — выше 1 кВ;
    2. ТТ с напряжением – до 1 кВ.

Ещё одно интересное видео о схемах включения трансформаторов тока:

Какую схему питания УНЧ выбрать

Для питания микросхемы, я решил использовать двухполярное питание.

При двухполярном питании не требуется бороться с фоном и щелчками при включении. Кроме того, отпадает необходимость в разделительных конденсаторах на выходе усилителя.

Ну, и самое главное, микросхемы, рассчитанные на однополярное питание и имеющие соизмеримый уровень искажений, в несколько раз дороже.

Это схема блока питания. В нём применён двухполярный двухполупериодный выпрямитель, которому требуются трансформатор с двумя совершенно одинаковыми обмотками «III» и «IV» соединёнными последовательно. Далее все основные расчёты будут вестись только для одной из этих обмоток.

Обмотка «II» предназначена для питания электронных регуляторов громкости, тембра и стереобазы, собранных на микросхеме TDA1524. Думаю описать темброблок в одной из будущих статей.

Ток, протекающий через обмотку «II» будет крайне мал, так как микросхема TDA1524 при напряжении питания 8,5 Вольта потребляет ток всего 35мА. Так что потребление здесь ожидается менее одного Ватта и на общей картине сильно не отразится.

Как рассчитать диаметр провода для любой обмотки

Чем толще, тем лучше, но с условием, что он поместится в окно магнитопровода. Если окно небольшое, то желательно посчитать ток каждой наматываемой обмотки, чтобы подобрать оптимальный диаметр провода из имеющихся в наличии.

Рассчитать ток катушки можно по формуле:

I = P / U

I – ток обмотки,

P – мощность потребляемая от данной обмотки,

U – действующее напряжение данной обмотки.

Например, у меня потребляемая мощность 31 Ватт и вся она будет отдаваться катушками «III» и «IV».

31 / (12,8+12,8) = 1,2 Ампер

Диаметр провода можно вычислить по формуле:

D = 1,13 √(I / j)

D – диаметр провода в мм,

I – ток обмотки в Амперах,

j – плотность тока в Ампер/мм².

При этом плотность тока можно выбрать по таблице.

Конструкция трансформатора Плотность тока (а/мм2) при мощности трансформатора (Вт)
5-10 10-50 50-150 150-300 300-1000
Однокаркасная 3,0-4,0 2,5-3,0 2,0-2,5 1,7-2,0 1,4-1,7
Двухкаркасная 3,5-4,0 2,7-3,5 2,4-2,7 2,0-2,5 1,7-2,3
Кольцевая 4,5-5,0 4,0-4,5 3,5-4,5 3,0-3,5 2,5-3,0

Пример:

Ток, протекающий через катушки «III» и «IV» – 1,2 Ампера.

А плотность тока я выбрал – 2,5 А/ мм².

1,13√ (1,2 / 2,5) = 0,78 мм

У меня нет провода диаметром 0,78 мм, но зато есть провод диаметром 1,0мм. Поэтому, я на всякий случай посчитаю, хватит ли мне места для этих катушек.

На картинке два варианта конструкции каркаса: А – обычная, В– секционная.

  1. Количество витков в одном слое.
  2. Количество слоёв.

Ширина моего несекционированного каркаса 40мм.

Мне нужно намотать 124 витка проводом 1,0 мм, у которого диаметр с изоляцией равен 1,08 мм. Таких обмоток требуется две.

124 * 1,08 * 1,1 : 40 ≈ 3,68 слоя

1,1 – коэффициент. На практике, при расчёте заполнения нужно прибавить 10 – 20% к полученному результату. Я буду мотать аккуратно, виток к витку, поэтому добавил 10%.

Получилось 4 слоя провода диаметром 1,08мм. Хотя, последний, четвёртый слой заполнен только на несколько процентов.

Определяем толщину обмотки:

1,08 * 4 ≈ 4,5 мм

У меня в распоряжении 9мм глубины каркаса, а значит, обмотка влезет и ещё останется свободное место.

Ток катушки «II» вряд ли будет больше чем – 100мА.

1,13√ (0,1 / 2,5) = 0,23 мм

Диметр провода катушки «II» – 0,23мм.

Это малюсенькая по заполнению окна обмоточка и её можно даже не принимать в расчёт, когда остаётся так много свободного места.

Конечно, на практике у радиолюбителя выбор проводов невелик. Если нет провода подходящего сечения, то можно намотать обмотку сразу несколькими проводами меньшего диаметра. Только, чтобы не возникло перетоков, мотать нужно одновременно двумя, тремя или даже четырьмя проводами. Перетоки, возникают тогда, когда есть даже незначительные отклонения в длине обмоток соединённых параллельно. При этом, из-за разности напряжений, возникает ток, который греет обмотки и создаёт лишние потери.

Перед намоткой в несколько проводов, сначала нужно посчитать длину провода обмотки, а затем разрезать провод на требуемые куски.

Длина проводов будет равна:

L = p * ω * 1,2

L – длина провода,

p – периметр каркаса в середине намотки,

ω – количество витков,

1,2* – коэффициент.

* Укладывать обмотку при намотке в несколько проводов сложно и утомительно, поэтому лучше перестраховаться и использовать этот коэффициент, компенсирующий ошибки расчёта и неаккуратной укладки.

Толстый провод необходимо мотать виток к витку, а более тонкие провода можно намотать и в навал. Главное, чтобы обмотка поместилась в окно магнитопровода.

Если намотка производится аккуратно без повреждения изоляции, то никаких прокладок между слоями можно не применять, так как, при постройке УНЧ средней мощности, большие напряжения не используются. Изоляция же обмоточного провода рассчитана на напряжение в сотни вольт. Чем толще провод, тем выше пробивное напряжение изоляции провода. У тонкого провода пробивное напряжение изоляции около 400 Вольт, а у толстого может достигать 2000 Вольт.

Закрепить конец провода можно обычными нитками.

Если при удалении вторичной обмотки повредилась межобмоточная изоляция, защищающая первичную обмотку, то её нужно обязательно восстановить. Тут можно применить плотную бумагу или тонкий картон. Не рекомендуется использовать всякие синтетические материалы вроде скотча, изоленты и им подобные.

Если катушка разделена на секции для первичных и вторичных обмоток, то тогда и вовсе можно обойтись без изоляционных прокладок.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector