Tipuri de miezuri magnetice ale transformatoarelor de putere.

Miezul magnetic al transformatorului de joasă frecvență este format din plăci de oțel. Folosirea laminatelor în loc de miez solid reduce curenții turbionari, ceea ce crește eficiența și reduce căldura.

Miezurile magnetice de tip 1, 2 sau 3 sunt produse prin ștanțare.
Miezurile magnetice de tipurile 4, 5 sau 6 sunt produse prin înfășurarea unei benzi de oțel pe un șablon, iar miezurile magnetice de tipurile 4 și 5 sunt apoi tăiate în jumătate.

Miezurile magnetice sunt:

1, 4 – blindate,
2, 5 – tijă,
6, 7 – inel.

Pentru a determina secțiunea transversală a circuitului magnetic, trebuie să înmulțiți dimensiunile „A” și „B”. Pentru calculele din acest articol, se utilizează dimensiunea secțiunii în centimetri.

Transformatoare cu tijă răsucită poziţia 1 şi miezuri magnetice blindate poziţia 2.

Transformatoare cu miezuri magnetice blindate ștanțate, poziția 1 și miezuri magnetice cu miez, poziția 2.

Transformatoare cu miezuri magnetice cu inel răsucit.

Cum se determină puterea totală a unui transformator.

Puterea totală a unui transformator poate fi determinată aproximativ de secțiunea transversală a miezului magnetic. Adevărat, eroarea poate fi de până la 50%, iar acest lucru se datorează unui număr de factori. Puterea totală depinde direct de caracteristicile de proiectare ale miezului magnetic, de calitatea și grosimea oțelului utilizat, de dimensiunea ferestrei, de cantitatea de inducție, de secțiunea transversală a firului de înfășurare și chiar de calitatea izolației dintre plăcile individuale.

Cu cât transformatorul este mai ieftin, cu atât puterea sa globală relativă este mai mică.
Desigur, prin experimente și calcule este posibil să se determine puterea maximă a unui transformator cu o precizie ridicată, dar nu are mare rost în acest lucru, deoarece în timpul fabricării transformatorului, toate acestea sunt deja luate în considerare și reflectate în numărul de spire ale înfășurării primare.
Deci, atunci când determinați puterea, puteți fi ghidat de aria secțiunii transversale a setului de plăci care trec prin cadru sau rame, dacă există două dintre ele.

P = B * S² / 1,69

Unde:
P- putere în wați,
B- inducție în Tesla,
S– secțiune transversală în cm²,
1,69 – coeficient constant.

Exemplu:

În primul rând, determinăm secțiunea transversală, pentru care înmulțim dimensiunile A și B.

S = 2,5 * 2,5 = 6,25 cm²

Apoi înlocuim dimensiunea secțiunii transversale în formulă și obținem puterea. Am ales inducția 1.5Tc, deoarece am un circuit magnetic torsadat blindat.

P = 1,5 * 6,25² / 1,69 = 35 Watt

Dacă trebuie să determinați secțiunea transversală necesară a manipulatorului pe baza puterii cunoscute, puteți utiliza următoarea formulă:

S = ²√ (P * 1,69 / B)

Exemplu:

Este necesar să se calculeze secțiunea transversală a unui circuit magnetic ștanțat blindat pentru fabricarea unui transformator de 50 de wați.

S = ²√ (50 * 1,69 / 1,3) = 8cm²

Mărimea inducției poate fi găsită în tabel. Nu ar trebui să utilizați valori maxime de inducție, deoarece acestea pot varia foarte mult pentru miezurile magnetice de calitate diferită.

Valori indicative maxime ale inducției.

Într-o gospodărie, poate fi necesară dotarea iluminatului în zonele umede: subsol sau pivniță etc. Aceste camere au un risc crescut de electrocutare.

În aceste cazuri, ar trebui să utilizați echipamente electrice concepute pentru o tensiune de alimentare redusă, nu mai mult de 42 de volți.
Puteți folosi o lanternă alimentată cu baterii sau un transformator coborâtor de la 220 volți la 36 volți.

De exemplu, să calculăm și să fabricăm un transformator de putere monofazat de 220/36 volți.
Pentru a ilumina astfel de încăperi, este potrivit un bec electric de 36 de volți cu o putere de 25-60 de wați. Astfel de becuri cu o bază pentru o priză standard sunt vândute în magazinele de produse electrice.

Dacă găsiți un bec cu o putere diferită, de exemplu 40 de wați, nu aveți de ce să vă faceți griji - și asta va face. Doar că transformatorul nostru va fi făcut cu rezervă de putere.

SA FACEM UN CALCUL MAI SIMPLU AL UNUI TRANSFORMATOR DE 220/36 VOTI.

Putere secundara: P2 = U2 I2 = 60 wați

Unde:
P2– putere la ieșirea transformatorului, setăm 60 wați;
U2- tensiune la ieșirea transformatorului, setăm 36 volți;
I2- curent în circuitul secundar, în sarcină.

Eficiența transformatorului până la 100 de wați de obicei egal cu nu mai mult η = 0,8 .
Eficiența determină cât de mult din puterea consumată din rețea merge la sarcină. Restul merge la încălzirea firelor și a miezului. Această putere se pierde iremediabil.

Să determinăm puterea consumată de transformator din rețea, luând în considerare pierderile:

P1 = P2 / η = 60 / 0,8 = 75 wați.

Puterea este transferată de la înfășurarea primară la cea secundară prin fluxul magnetic din circuitul magnetic. Prin urmare, aria secțiunii transversale a circuitului magnetic S depinde de valoarea lui P1, puterea consumată din rețeaua de 220 de volți.

Miezul magnetic este un miez în formă de W sau O, realizat din foi de oțel pentru transformator. Miezul va conține un cadru cu înfășurări primare și secundare.

Aria secțiunii transversale a circuitului magnetic este calculată prin formula:

S = 1,2 √P1

Unde:
S- suprafata in centimetri patrati,
P1- puterea rețelei primare în wați.

S = 1,2 √75 = 1,2 8,66 = 10,4 cm².

După valoare S Numărul de spire w pe volt este determinat de formula:

w=50/S

În cazul nostru, aria secțiunii transversale a miezului este S = 10,4 cm2.

w = 50 / 10,4 = 4,8 spire la 1 volt.

Să calculăm numărul de spire în înfășurările primare și secundare.

Numărul de spire în înfășurarea primară la 220 volți:

W1 = U1 w = 220 4,8 = 1056 spire.

Numărul de spire în înfășurarea secundară la 36 volți:

W2 = U2 w = 36 4,8 = 172,8 spire, rotunjite la 173 spire.

În modul de sarcină, poate exista o pierdere vizibilă a unei părți a tensiunii peste rezistența activă a firului înfășurării secundare. Prin urmare, pentru ei se recomandă să se ia numărul de ture cu 5-10% mai mult decât a fost calculat. Hai sa luam W2 = 180 de spire.

Mărimea curentului în înfășurarea primară a transformatorului:

I1 = P1 / U1 = 75 / 220 = 0,34 amperi.

Curentul în înfășurarea secundară a transformatorului:

I2 = P2 / U2 = 60 / 36 = 1,67 amperi.

Diametrele firelor înfășurărilor primare și secundare sunt determinate de valorile curenților din acestea pe baza densității admisibile de curent, a numărului de amperi pe 1 milimetru pătrat de suprafață a conductorului. Pentru transformatoare, se presupune că densitatea de curent pentru firul de cupru este de 2 A/mm².

La această densitate de curent, diametrul firului fără izolație în milimetri este determinat de formula:

s = 0,8 d²

Unde: d - diametrul firului.

De exemplu: nu am gasit un fir pentru infasurarea secundara cu diametrul de 1,1 mm.

Aria secțiunii transversale a unui fir cu un diametru de 1,1 mm este egală cu:

s = 0,8 d² = 0,8 1,1² = 0,8 1,21 = 0,97 mm²

Să rotunjim până la 1,0 mm².

Din tabel selectăm diametrele a două fire, a căror suma suprafețelor secțiunii transversale este egală cu 1,0 mm².

De exemplu, acestea sunt două fire cu un diametru de 0,8 mm. și o suprafață de 0,5 mm².

Sau doua fire:

Primul are un diametru de 1,0 mm. și aria secțiunii transversale 0,79 mm²,
- al doilea cu diametrul de 0,5 mm. și o suprafață a secțiunii transversale de 0,196 mm².
care însumează: 0,79 + 0,196 = 0,986 mm².

Bobina este înfășurată cu două fire simultan; se menține cu strictețe un număr egal de spire ale ambelor fire. Începuturile acestor fire sunt conectate între ele. Capetele acestor fire sunt de asemenea conectate.
Se dovedește ca un singur fir cu secțiunea transversală totală a două fire.

Transformatoarele sunt utilizate în sursele de alimentare ale diferitelor echipamente pentru a converti tensiunea alternativă. Sursele de alimentare asamblate folosind un circuit transformator își reduc treptat prevalența datorită faptului că circuitele moderne fac posibilă scăderea tensiunii fără cel mai voluminos și mai greu element al sistemului de alimentare. Transformatoarele pentru surse de alimentare sunt relevante în cazurile în care dimensiunile și greutatea nu sunt critice, dar cerințele de siguranță sunt ridicate. Înfășurările (cu excepția autotransformatorului) asigură separarea galvanică și izolarea circuitelor de tensiune primare (sau rețea) și secundare (ieșire).

Jpg?x15027" alt="Transformer" width="600" height="543">!}

Transformator

Principiul de funcționare și tipurile de transformatoare

Funcționarea dispozitivului se bazează pe binecunoscutul fenomen de inducție electromagnetică. Curentul alternativ care trece prin firul înfășurării primare induce un flux magnetic alternativ în miezul de oțel, iar acesta, la rândul său, determină apariția unei tensiuni de inducție în firul înfășurărilor secundare.

Îmbunătățirea transformatorului de la invenția sa se rezumă la alegerea materialului și a designului miezului (miez magnetic).

Tipuri de bază

Metalul pentru miezul magnetic trebuie să aibă anumite caracteristici tehnice, astfel încât au fost dezvoltate aliaje speciale pe bază de fier și tehnologie specială de producție.

Pentru fabricarea transformatoarelor, următoarele tipuri de miezuri magnetice sunt cele mai utilizate pe scară largă:

• blindat;
• tijă;
• inel.

Un transformator de putere de joasă frecvență, atât step-down cât și step-up, are un miez format din plăci individuale de fier pentru transformator. Acest design a fost ales pentru a minimiza pierderile datorate formării de curenți turbionari în miez, care îl încălzesc și reduc eficiența transformatorului.

Miezurile armurii sunt cel mai adesea realizate din plăci în formă de W. Miezurile magnetice ale tijelor pot fi realizate din plăci în formă de U, în formă de L sau drepte.

Miezurile magnetice inelare sunt realizate dintr-o bandă subțire de oțel pentru transformator, înfășurată pe un dorn și fixată cu un adeziv.

Miezurile de armură și tije pot fi, de asemenea, realizate din bandă, iar această tehnologie se găsește cel mai adesea în dispozitivele cu putere redusă.

Jpg?x15027" alt="Tipuri de circuite magnetice" width="600" height="461">!}

Tipuri de miezuri magnetice

Mai jos este o metodă de calcul a unui transformator, care arată:

• cum se calculează puterea unui transformator;
• cum să alegi un nucleu;
• cum se determină numărul de spire și secțiunea transversală (diametrul) firelor de înfășurare;
• modul de asamblare și verificare a structurii finite.

Datele inițiale necesare pentru calcul

Calculul unui transformator de rețea începe cu determinarea puterii sale totale. Prin urmare, înainte de a calcula transformatorul, trebuie să determinați consumul de energie al tuturor, fără excepție, înfășurările secundare. Secțiunea transversală a miezului este selectată în funcție de putere. Din nou, eficiența depinde și de putere într-un anumit fel. Cu cât puterea totală este mai mare, cu atât eficiența este mai mare. Se obișnuiește să se concentreze pe următoarele valori în calcule:

• pana la 50 W – randament 0,6;
• de la 50 W la 100 W – randament 0,7;
• de la 100 W la 150 W – randament 0,8;
• peste 150 W – randament 0,85.

Numărul de spire ale înfășurărilor principale și secundare se calculează după selectarea miezului magnetic. Diametrul sau secțiunea transversală a firelor din fiecare înfășurare este determinată pe baza curenților care curg prin acestea.

Alegerea unui miez magnetic

Secțiunea transversală minimă a miezului în cm2 este determinată din puterea totală. Puterea totală a unui transformator este puterea totală totală a tuturor înfășurărilor secundare, ținând cont de eficiență.

Deci, puterea transformatorului poate fi determinată, aceasta este puterea totală totală a tuturor înfășurărilor secundare:

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2017/10/formula-1.jpg?x15027" alt="" width="300" înălțime ="49">

Înmulțind valoarea rezultată cu eficiența, completăm calculul puterii totale.

Aria tijei miezului este determinată după ce puterea totală a transformatorului este calculată din următoarea expresie:

Cunoscând zona secțiunii transversale a miezului central al miezului magnetic, o puteți selecta pe cea dorită din opțiunile gata făcute.

Important! Miezul pe care vor fi amplasate înfășurările ar trebui, dacă este posibil, să aibă o secțiune transversală cât mai apropiată de pătrat. Aria secțiunii transversale trebuie să fie egală cu sau puțin mai mare decât valoarea calculată.

Calitatea muncii și fabricabilitatea ansamblului depind și de forma miezului magnetic. Cea mai bună calitate este obținută prin modele realizate pe un miez magnetic inel (toroidal). Ele se disting prin eficiență maximă pentru o putere dată, cel mai mic curent fără sarcină și greutate minimă. Principala dificultate constă în realizarea înfășurărilor, care acasă trebuie înfășurate exclusiv manual cu ajutorul unei navete.

Cel mai simplu mod de a face transformatoare este pe miezuri magnetice cu bandă divizată de tip ShL (în formă de W) sau PL (în formă de U). Ca exemplu, putem cita un transformator puternic pentru alimentarea unui televizor color vechi.

Jpg?x15027" alt="Transformator TV ULPTsTI" width="600" height="538">!}

transformator TV ULPTsTI

Transformatoarele ieftine vechi sau moderne sunt realizate folosind plăci separate în formă de W sau U. Fabricabilitatea înfășurărilor lor este aceeași cu cea a înfășurărilor cu bandă divizată, dar dificultatea constă în asamblarea miezului magnetic. Asemenea dispozitive vor avea aproape întotdeauna un curent în gol crescut, mai ales dacă fierul de călcat folosit este de proastă calitate.

Calculul numărului de spire și al diametrului firelor

Calculul unui transformator începe cu determinarea numărului necesar de spire de înfășurare per tensiune de 1 V. Valoarea găsită va fi aceeași pentru orice înfășurare. Pentru scopurile dvs., puteți utiliza o metodă de calcul simplificată. Puteți calcula câte spire sunt necesare pe 1 V înlocuind aria secțiunii transversale a tijei miezului magnetic în cm2 în formula:

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2017/10/formula-2.jpg?x15027" alt="" width="100" înălțime ="79">

unde k este un coeficient care depinde de forma miezului magnetic și de materialul acestuia.

În practică, următoarele valori ale coeficientului sunt acceptate cu suficientă acuratețe:

• 60 – pentru un circuit magnetic din plăci în formă de W și U;
• 50 – pentru miezuri magnetice de bandă;
• 40 – pentru transformatoare toroidale.

Valorile mari sunt asociate cu imposibilitatea umplerii dens a miezului cu plăci metalice individuale. După cum puteți vedea, un transformator toroidal va avea cel mai mic număr de spire, de unde și creșterea în greutate a produsului.

Știind câte spire sunt necesare pentru 1 V, puteți afla cu ușurință numărul de spire ale fiecărei înfășurări:

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2017/10/formula-3.jpg?x15027" alt="" width="150" înălțime ="44">unde U este valoarea tensiunii în circuit deschis pe înfășurare.

Pentru transformatoarele de putere redusă (până la 50 W), numărul rezultat de spire ale înfășurării primare trebuie crescut cu 5%. Astfel, scăderea de tensiune care apare pe înfășurare sub sarcină este compensată (la transformatoarele descendente, înfășurarea primară are întotdeauna un număr mai mare de spire decât înfășurările secundare).

Diametrul firului este calculat luând în considerare minimizarea încălzirii datorită fluxului de curent. Valoarea aproximativă este densitatea de curent în înfășurări de 3-7 A pentru fiecare mm2 de sârmă. În practică, calcularea diametrului firelor de înfășurare poate fi simplificată folosind formule simple, care oferă valori acceptabile în majoritatea cazurilor:

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2017/10/formula-4.jpg?x15027" alt="Transformator TV ULPTsTI" width="150" height="33">!}

O valoare mai mică este utilizată pentru a calcula diametrele firelor înfășurărilor secundare, deoarece într-un transformator descendente sunt situate mai aproape de suprafață și au o răcire mai bună.

Cunoscând valoarea calculată a diametrului firelor de înfășurare, trebuie să le selectați dintre cele disponibile pe cele al căror diametru este cel mai apropiat de cel calculat, dar nu mai puțin.

După determinarea numărului de spire în toate înfășurările, nu ar fi inutil să se suplimenteze calculul înfășurărilor transformatorului verificând dacă înfășurările se vor potrivi în fereastra circuitului magnetic. Pentru a face acest lucru, calculați factorul de umplere al ferestrei:

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2017/10/formula-5.jpg?x15027" alt="" width="200" înălțime ="47">

Pentru miezurile toroidale cu diametrul interior D, formula este:

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2017/10/formula-6.jpg?x15027" alt="" width="300" înălțime ="63">

Pentru miezurile magnetice în formă de W și U, coeficientul nu trebuie să depășească 0,3. Dacă această valoare este mai mare, atunci nu va fi posibilă plasarea înfășurării.

Jpg?.jpg 489w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2017/10/4-toroidalnyj-transformator.jpg 600w" sizes="(max-width: 489px) 100vw, 489px">

Transformator toroidal

Ieșirea din situație ar fi să alegeți un miez cu o secțiune transversală mare, dar asta numai dacă dimensiunile structurii o permit. Ca ultimă soluție, puteți reduce numărul de spire în toate înfășurările simultan, dar cu cel mult 5%. Curentul fără sarcină va crește oarecum și încălzirea crescută a înfășurărilor nu poate fi evitată, dar în majoritatea cazurilor acest lucru nu este critic. De asemenea, puteți reduce ușor secțiunea transversală a firelor, crescând astfel densitatea de curent în înfășurări.

Important! Nu vă puteți lăsa purtat de creșterea densității de curent, deoarece aceasta va provoca o creștere puternică a încălzirii și, ca urmare, o defecțiune a izolației și arderea înfășurărilor.

Fabricarea bobinajelor

Înfășurarea firului de înfășurare a transformatorului se realizează pe un cadru din carton gros sau textolit, cu excepția miezurilor toroidale, în care înfășurarea se realizează direct pe miezul magnetic, care trebuie izolat cu grijă înainte de înfășurare. Puteți folosi unul din plastic gata făcut, care se vinde împreună cu miezul magnetic.

Jpg?x15027" alt="Cadru bobinat asamblat" width="600" height="482">!}

Cadru de bobinare prefabricat

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2017/10/6-plastikovyj-karkas-600x427.jpg?x15027" alt="(!LANG : cadru din plastic" width="600" height="427">!}

Cadru din plastic

Izolația între înfășurări trebuie așezată între înfășurările individuale. Cel mai important lucru este să izolați bine înfășurarea secundară de primar. Hârtia transformatoare, pânza lăcuită și banda fluoroplastică pot fi folosite ca izolație. Banda PTFE trebuie utilizată cu prudență. În ciuda celor mai înalte calități de izolare electrică, o bandă subțire de fluoroplastic sub influența tensiunii sau presiunii (în special între înfășurările primare și secundare) este capabilă să „scurgă” și să expună spirele individuale ale înfășurării. Banda pentru etanșarea produselor sanitare suferă în special de acest lucru.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2017/10/6-ftoroplastovaja-lenta-1-150x150.jpg 150w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px „>

bandă PTFE

În unele cazuri critice, în timpul procesului de înfășurare, puteți impregna înfășurarea primară (dacă transformatorul este un transformator descendente) cu lac izolator. Impregnarea dispozitivului finit acasă nu va avea aproape niciun efect, deoarece lacul nu va pătrunde în adâncimea înfășurării. În aceste scopuri, unitățile de producție dispun de echipamente de impregnare în vid.

Bornele de înfășurare sunt realizate cu bucăți de sârmă flexibilă izolată pentru fire cu diametrul mai mic de 0,5 mm. Un fir mai gros poate fi scos direct. Punctele de lipire ale firelor flexibile și de înfășurare trebuie așezate suplimentar cu mai multe straturi de izolație.

Notă! Când lipiți cablurile, nu lăsați capete ascuțite ale firelor sau lipire înghețată la locul de lipit. Astfel de locuri trebuie tăiate cu grijă cu tăietoare laterale.

Ansamblu transformator

La asamblare, trebuie să luați în considerare următoarele nuanțe:

1. Pachetul de miez trebuie asamblat etanș, fără fisuri sau goluri;
2. Părțile individuale ale circuitului magnetic al benzii sunt montate între ele, astfel încât nu pot fi schimbate. Este necesară grijă, deoarece dacă benzile individuale se desprind, acestea nu vor putea fi puse la loc;
3. Plăcile deformate ale miezului prefabricat nu pot fi nivelate cu un ciocan - oțelul transformatorului își pierde proprietățile sub sarcini mecanice;
4. Pachetul de plăci ale miezului prefabricat trebuie asamblat cât mai strâns posibil, deoarece atunci când funcționează miezul liber, se va emite un zumzet puternic, care crește cu sarcina;
5. Întregul pachet de bază de orice tip trebuie strâns strâns din același motiv.

Notă! Calitatea ansamblului va fi mai bună dacă capetele miezului despicat al benzii sunt lăcuite înainte de asamblare. De asemenea, miezul asamblat finit poate fi lăcuit înainte de strângerea finală.

În acest caz, puteți obține o reducere semnificativă a sunetului străin.

Verificarea transformatorului finit constă în măsurarea curentului fără sarcină și a tensiunii înfășurărilor sub sarcină nominală și pentru încălzire la sarcină maximă. Toate măsurătorile transformatorului calculat și asamblat trebuie efectuate numai după asamblarea completă, deoarece cu un miez liber, curentul fără sarcină poate fi de câteva ori mai mare decât de obicei.

Curentul fără sarcină variază foarte mult în diferitele tipuri de transformatoare și variază de la 10 mA pentru transformatoarele toroidale, până la 200 mA pentru cele cu miez în formă de W din fier de transformator de calitate scăzută.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2017/10/7-izmerenie-holostogo-toka-210x140.jpg 210w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px „>

Măsurarea curentului fără sarcină

Este dat un calcul al transformatorului, care, dacă aveți abilități, se poate face în câteva zeci de minute. Pentru cei care se îndoiesc de abilitățile lor sau se tem să nu greșească, calculul unui transformator de putere poate fi efectuat folosind un calculator de calcul care poate funcționa atât în ​​mod off-line, cât și în mod on-line. Conform acestei tehnici, este posibil să rebobinați un transformator ars. Pentru un transformator defect, calculul se bazează și pe miezul existent și pe valoarea tensiunii înfășurărilor secundare.

Video

Fiecare dintre noi știe ce este un transformator. Acesta servește la convertirea tensiunii la o valoare mai mare sau mai mică. Când achiziționăm un transformator în magazine specializate, de regulă, instrucțiunile pentru acestea conțin o descriere tehnică completă. Nu trebuie să citiți toți parametrii săi și să-i măsurați, deoarece toți sunt deja calculati și afișați de producător. În instrucțiuni puteți găsi parametri precum puterea transformatorului, tensiunea de intrare, tensiunea de ieșire și numărul de înfășurări secundare, dacă numărul acestora depășește unul.

Ce să faci dacă ai achiziționat un echipament uzat?

Dar dacă ați folosit deja echipamente și funcționalitatea acestuia nu vă este cunoscută, trebuie să calculați independent înfășurarea transformatorului și puterea acestuia. Dar cum se calculează înfășurarea unui transformator și puterea acestuia, cel puțin aproximativ? Este de remarcat faptul că un astfel de parametru precum puterea transformatorului este un indicator foarte important pentru acest dispozitiv, deoarece va determina cât de funcțional va fi dispozitivul asamblat din acesta. Cel mai adesea este folosit pentru a crea surse de alimentare.

În primul rând, trebuie remarcat faptul că puterea unui transformator depinde de consumul de curent și de tensiunea care sunt necesare pentru funcționarea acestuia. Pentru a calcula puterea, trebuie să înmulțiți acești doi indicatori: curentul consumat și tensiunea de alimentare a dispozitivului. Această formulă este familiară tuturor de la școală, arată astfel:

P=Un*In, unde

Un - tensiune de alimentare, măsurată în volți, In - consumul de curent, măsurat în amperi, P - consumul de energie, măsurat în wați.

Dacă aveți un transformator pe care doriți să-l măsurați, o puteți face chiar acum folosind următoarea metodă. În primul rând, trebuie să inspectați transformatorul în sine și să determinați tipul acestuia și nucleele utilizate în el. Când vă uitați la un transformator, trebuie să înțelegeți ce tip de miez este folosit în el. Tipul de miez în formă de W este considerat cel mai comun.

Acest miez nu este folosit în cele mai bune transformatoare din punct de vedere al eficienței, dar le puteți găsi cu ușurință pe rafturile magazinelor de electricitate sau le puteți deșuruba din echipamente vechi și defecte. Disponibilitatea și prețul destul de scăzut le fac destul de populare printre cei cărora le place să asambleze dispozitivul cu propriile mâini. De asemenea, puteți achiziționa un transformator toroidal, care uneori este numit un transformator inel. Este mult mai scump decât primul și are o eficiență mai bună și alți indicatori de calitate și este folosit în dispozitive destul de puternice și de înaltă tehnologie.

Reveniți la cuprins

Autocalcularea înfășurărilor de putere a transformatorului

Folosind cărți despre inginerie radio și electronică, putem calcula independent cu un nucleu standard în formă de W. Pentru a calcula puterea unui dispozitiv, cum ar fi un transformator, este necesar să se calculeze corect secțiunea transversală a circuitului magnetic. În ceea ce privește transformatoarele standard cu miez în formă de W, dimensiunea secțiunii transversale a miezului magnetic va fi măsurată prin lungimea plăcilor furnizate, din oțel electric special. Deci, pentru a determina secțiunea transversală a circuitului magnetic, este necesar să se înmulțească doi indicatori, cum ar fi grosimea setului de plăci și lățimea lobului central al plăcii în formă de W.

Luând o riglă, putem măsura lățimea setului de transformatoare radiate. Este foarte important ca cel mai bine să efectuați toate măsurătorile în centimetri, precum și calculele. Acest lucru va elimina erorile din formule și vă va scuti de calcule inutile la conversia de la centimetri la metri. Deci, la figurat, să considerăm că lățimea rândurilor este de trei centimetri.

Apoi, trebuie să măsurați lățimea petalei sale centrale. Această sarcină poate deveni problematică, deoarece multe transformatoare pot fi acoperite cu un cadru din plastic datorită caracteristicilor lor tehnologice. În acest caz, nu veți putea, fără să vedeți mai întâi lățimea reală, să faceți calcule care să semene chiar foarte mult cu cele reale. Pentru a măsura acest parametru, va trebui să căutați locuri unde s-ar putea face acest lucru. În caz contrar, îi puteți dezasambla cu atenție corpul și puteți măsura acest parametru, dar ar trebui să faceți acest lucru cu o precizie maximă.

Reveniți la cuprins

Formula de calcul al puterii

Găsind o zonă deschisă sau demontând dispozitivul, puteți măsura grosimea lobului central. În mod abstract, să luăm acest parametru egal cu doi centimetri. Merită să ne amintim că atunci când se calculează aproximativ puterea, măsurătorile trebuie luate cât mai precis posibil. În continuare, trebuie să înmulțiți dimensiunea setului de circuit magnetic, egală cu trei centimetri, și grosimea petalei plăcii, egală cu doi centimetri. Ca rezultat, obținem o secțiune transversală a circuitului magnetic de șase centimetri pătrați. Pentru a face calcule suplimentare, trebuie să vă familiarizați cu o formulă precum S=1,3*√Ptr, unde:

1. S este aria secțiunii transversale a circuitului magnetic.
2. Ptr este puterea transformatorului.
3. Coeficientul 1,3 este o valoare medie.

Reamintind formulele de la cursul de matematică, putem concluziona că pentru a calcula puterea se poate face următoarea transformare:

〖Рtr=(S/1.33)〗^2

Următorul pas este să înlocuim în această formulă valoarea rezultată a secțiunii transversale a circuitului magnetic de 6 centimetri pătrați, ca rezultat obținem următoarea valoare:

〖Рtr=(S/1.33)〗^2=(6/1.33)^2=〖4.51〗^2=20.35 W

După toate calculele, obținem o valoare abstractă de 20,35 wați, care va fi greu de găsit la transformatoarele cu miez în formă de W. Valorile reale fluctuează în jurul a șapte wați. Această putere va fi suficientă pentru a asambla o sursă de alimentare pentru echipamente care funcționează la frecvențe audio și care au o putere cuprinsă între 3 și 5 wați.

Pentru fabricarea surselor de alimentare pentru transformatoare, este necesar un transformator de putere monofazat, care reduce tensiunea alternativă a rețelei de 220 de volți la 12-30 de volți necesari, care este apoi rectificată de o punte de diode și filtrată de un condensator electrolitic. Aceste transformări ale curentului electric sunt necesare deoarece orice echipament electronic este asamblat pe tranzistoare și microcircuite, care necesită de obicei o tensiune de cel mult 5-12 volți.

Pentru a-ți asambla propria sursă de alimentare, un radioamator începător trebuie să găsească sau să cumpere un transformator potrivitpentru viitoarea sursă de energie. În cazuri excepționale, puteți face singur un transformator de putere. Asemenea recomandări pot fi găsite pe paginile cărților vechi despre electronice radio.

Dar în zilele noastre este mai ușor să găsești sau să cumperi un transformator gata făcut și să-l folosești pentru a-ți crea propria sursă de alimentare.

Calculul complet și producția independentă a unui transformator pentru un radioamator începător este o sarcină destul de dificilă. Dar există o altă cale. Puteți folosi un transformator folosit, dar care poate fi reparat. Pentru a alimenta majoritatea modelelor de casă, este suficientă o sursă de alimentare cu putere redusă, cu o putere de 7-15 wați.

Dacă transformatorul este achiziționat într-un magazin, atunci, de regulă, nu există probleme speciale cu selectarea transformatorului potrivit. Noul produs are toți parametrii principali indicați, cum ar fi putere, tensiune de intrare,tensiunea de iesire, precum și numărul de înfășurări secundare, dacă există mai multe.

Dar ce se întâmplă dacă dai peste un transformator care a funcționat deja pe un dispozitiv și vrei să-l refolosești pentru a-ți proiecta propria sursă de alimentare? Cum se determină puterea unui transformator, cel puțin aproximativ? Puterea transformatorului este un parametru foarte important, deoarece fiabilitatea sursei de alimentare sau a altui dispozitiv pe care îl asamblați va depinde direct de aceasta. După cum știți, puterea consumată de un dispozitiv electronic depinde de curentul pe care îl consumă și de tensiunea necesară pentru funcționarea sa normală. Aproximativ această putere poate fi determinată prin înmulțirea curentului consumat de dispozitiv ( eu n la tensiunea de alimentare a dispozitivului ( U n). Cred că mulți sunt familiarizați cu această formulă de la școală.

P=U n * I n

Unde U n– tensiune în volți; eu n– curent în amperi; P- putere în wați.

Să ne uităm la determinarea puterii unui transformator folosind un exemplu real. Ne vom antrena pe transformatorul TP114-163M. Acesta este un transformator de tip armură, care este asamblat din plăci drepte și în formă de W ștanțate. Este demn de remarcat faptul că transformatoarele de acest tip nu sunt cele mai bune în ceea ce privește eficienţă(Eficienţă). Dar vestea bună este că astfel de transformatoare sunt răspândite, folosite adesea în electronică și pot fi găsite cu ușurință pe rafturile magazinelor de radio sau în echipamentele radio vechi și defecte. În plus, sunt mai ieftine decât transformatoarele toroidale (sau, cu alte cuvinte, inelare), care au o eficiență ridicată și sunt folosite în echipamente radio destul de puternice.

Deci, înaintea noastră este transformatorul TP114-163M. Să încercăm să-i determinăm aproximativ puterea. Ca bază pentru calcule, vom lua recomandări din cartea populară a lui V.G. Borisov „Tânărul radioamator”.

Pentru a determina puterea unui transformator, este necesar să se calculeze secțiunea transversală a miezului său magnetic. În raport cu transformatorul TP114-163M, miezul magnetic este un set de plăci ștanțate în formă de W și drepte din oțel electric. Deci, pentru a determina secțiunea transversală, este necesar să înmulțiți grosimea setului de plăci (vezi fotografia) cu lățimea lobului central al plăcii în formă de W.

La calcul trebuie să respectați dimensiunile. Este mai bine să măsurați grosimea setului și lățimea petalei centrale în centimetri. Calculele trebuie făcute și în centimetri. Deci, grosimea setului transformatorului studiat a fost de aproximativ 2 centimetri.

Apoi, măsurați lățimea petalei centrale cu o riglă. Aceasta este o sarcină mai dificilă. Faptul este că transformatorul TP114-163M are un set dens și un cadru din plastic. Prin urmare, petala centrală a plăcii în formă de W este practic invizibilă este acoperită de placă și este destul de dificil să-i determinăm lățimea.

Lățimea petalei centrale poate fi măsurată în lateral, prima placă în formă de W din spațiul dintre cadrul de plastic. Prima placă nu este completată de o placă dreaptă și, prin urmare, marginea lobului central al plăcii în formă de W este vizibilă. Lățimea sa era de aproximativ 1,7 centimetri. Deși calculul dat este indicativ, dar este totuși de dorit să se efectueze măsurătorile cât mai precis posibil.

Înmulțim grosimea setului de miez magnetic ( 2 cm.) și lățimea lobului central al plăcii ( 1,7 cm.). Obținem secțiunea transversală a circuitului magnetic - 3,4 cm 2. În continuare avem nevoie de următoarea formulă.

Unde S- aria secțiunii transversale a circuitului magnetic; P tr- puterea transformatorului; 1,3 - coeficient mediu.

După câteva transformări simple, obținem o formulă simplificată pentru calcularea puterii unui transformator pe baza secțiunii transversale a circuitului său magnetic. Iat-o.

Să înlocuim valoarea secțiunii în formulă S = 3,4 cm2 pe care le-am primit mai devreme.

În urma calculelor, obținem o valoare aproximativă a puterii transformatorului de ~ 7 wați. Un astfel de transformator este suficient pentru a asambla o sursă de alimentare pentru un amplificator audio monofonic de 3-5 wați, de exemplu, bazat pe cipul de amplificator TDA2003.

Iată încă unul dintre transformatoare. Etichetat ca PDPC24-35. Acesta este unul dintre reprezentanții transformatoarelor - „bebeluși”. Transformatorul este foarte miniatural și, desigur, de putere redusă. Lățimea petalei centrale a plăcii în formă de W este de numai 6 milimetri (0,6 cm).

Grosimea setului de plăci ale întregului circuit magnetic este de 2 centimetri. Conform formulei, puterea acestui mini-transformator este egală cu aproximativ 1 W.

Acest transformator are două înfășurări secundare, al căror curent maxim admisibil este destul de mic, în valoare de zeci de miliamperi. Un astfel de transformator poate fi folosit doar pentru alimentarea circuitelor cu un consum redus de curent.

În acest articol veți afla ce este un transformator. Să arătăm designul unui transformator de putere.

Ce este un transformator

Transformator- un dispozitiv în care curentul alternativ al unei tensiuni este transformat în curent alternativ al altei tensiuni. În timpul acestei transformări de tensiune, o transformare de curent are loc întotdeauna simultan: dacă transformatorul crește tensiunea, curentul scade.

Transformatorul constă dintr-un miez de oțel cu două bobine având înfășurări. Una dintre înfășurări se numește primar, cealaltă se numește secundar. Când curentul alternativ trece prin înfășurarea primară, în miez apare un flux magnetic alternativ, care excită o fem în înfășurarea secundară. Curentul din înfășurarea secundară, care nu este conectată la circuitul consumator de energie, este zero. Dacă circuitul este conectat și se consumă energie electrică, atunci, în conformitate cu legea conservării energiei, curentul din înfășurarea primară crește proporțional. Astfel, are loc transformarea și distribuția energiei electrice.

Structura schematică a transformatorului este prezentată în figură.

Există două înfășurări pe un miez comun (de obicei realizat din oțel de transformator). De-a lungul uneia dintre înfășurările I, numită primar, sub influența tensiunii alternative U 1 trece curentul alternativ eu 1. Acest curent creează un flux magnetic alternativ în miez, schimbându-se în mărime și direcție în conformitate cu modificările curentului. eu 1. Un flux magnetic alternant pătrunde în spirele celei de-a doua înfășurări II, numită înfășurare secundară, și induce o anumită fem alternativă în fiecare dintre spirele sale. Deoarece toate spirele înfășurării II sunt conectate în serie, se adună EMF-urile individuale ale fiecărei spire, iar la capetele înfășurării secundare se obține un EMF total, de asemenea variabil ca mărime și direcție.

De obicei, transformatoarele sunt proiectate astfel încât căderea de tensiune în înfășurarea secundară să fie mică (de ordinul a 2 - 5%); Prin urmare, cu o anumită presupunere, putem presupune că la capetele înfășurării secundare tensiunea U 2 egală cu emf-ul acesteia. Aceasta este tensiunea U 2 va fi de atâtea ori mai mare (sau mai mică) decât tensiunea înfășurării primare U 1 n 2 n 1 primar.

Curentul secundar eu 2 dimpotrivă, va fi de atâtea ori mai mic (sau mai mult) decât curentul înfășurării primare eu 1, de câte ori numărul de ture n 2înfăşurare secundară mai mult sau mai puţin) număr de spire n 1 primar.

Raportul dintre numărul de spire ale unei înfășurări alimentate din rețea și numărul de spire ale unei alte înfășurări sau o tensiune (primară) la alta (secundară) se numește raport de transformare și este desemnat prin litera LA:

Adesea, raportul de transformare este exprimat ca un raport de două numere, de exemplu 1:55, arătând că numărul de spire al înfășurării primare este de 55 de ori mai mic decât numărul de spire al secundarului.

Design transformator de putere

Miezurile transformatoarelor de putere sunt: ​​în formă de W (Fig.) în care fluxul magnetic se ramifică în două ramuri și în formă de U (Fig.) cu un flux magnetic neramificat. Primul tip de miez, numit armura, este folosit mai des decât al doilea, tip tijă. Există, de asemenea, un al treilea tip de transformator de putere - spirală (sau bandă), care este o variație a primelor două.

Pentru a reduce pierderile în miez, acesta din urmă nu este realizat solid, ci din foi de oțel subțiri separate, acoperite cu hârtie sau acoperite cu lac izolant. Grosimea plăcilor variază de la 0,25 la 0,5 mm, cel mai adesea 0,3 - 0,35 mm.

În prezent, pachetele de plăci pentru transformatoare de putere mică și medie (până la 200 Watt) sunt asamblate în principal din două tipuri de plăci (fig): în formă de W și drepte (suprapune). Utilizarea plăcilor drepte (suprapuneri) face posibilă crearea unui spațiu de aer în miezul unor transformatoare (de exemplu, transformatoare de ieșire).

Plăcile sunt asamblate într-unul din două moduri. Într-o metodă - capăt la capăt - două părți ale miezului sunt asamblate separat, care sunt apoi aplicate una pe cealaltă (Fig.) și strânse cu șuruburi și căptușeli. Cu o altă metodă - suprapunere - plăcile sunt așezate una peste alta, în ordinea prezentată în figură.

Miezul transformatorului trebuie strâns strâns, altfel miezul va zumzea când transformatorul funcționează. Deși zumzetul nu are un efect semnificativ asupra funcționării transformatorului, este neplăcut pentru ureche. Înfășurările transformatorului sunt situate pe un cadru care se potrivește pe miez. Rama este de obicei din carton sau carton presat.

Când utilizați un miez în formă de W, toate înfășurările transformatorului sunt plasate pe un cadru, care este pus pe tija de mijloc a miezului. Cu un miez în formă de U, înfășurarea este situată fie pe unul, fie pe două rame, respectiv pe una sau pe ambele tije de miez.

În transformatoare, înfășurarea cilindrică este cea mai des folosită: înfășurarea primară este înfășurată mai întâi pe cadru, pe care sunt așezate mai multe straturi de hârtie pentru izolare, iar apoi înfășurarea secundară este înfășurată deasupra acestei izolații. Dacă există mai multe astfel de înfășurări secundare, atunci între fiecare două înfășurări se așează o izolație de 2 - 3 straturi de hârtie. Cu un număr mare de spire în înfășurare, de exemplu cu înfășurare step-up, plăcuțele izolatoare de hârtie trebuie așezate la fiecare 2 - 3 straturi.

Calcul transformatorului de putere

Calculul exact al unui transformator este destul de complicat, dar un radioamator poate proiecta un transformator de putere folosind formulele simplificate prezentate mai jos pentru calcule.

Pentru calcul, mai întâi este necesar să se determine, pe baza condițiilor date, tensiunile și curenții pentru fiecare dintre înfășurări. În primul rând, se calculează puterea fiecăreia dintre înfășurările secundare (boost, buck):

Unde R 2, R 3, R 4— puterea (W) furnizată de înfășurările transformatorului;
eu 2, eu 3, eu 4— puterea curentului (A);
U 2, U 3, U 4- tensiunea (V) a acestor înfăşurări.
Pentru a determina puterea totală R transformator, se adună toate puterile primite pentru înfășurările individuale, iar suma totală este înmulțită cu un factor de 1,25, ținând cont de pierderile din transformator:

Unde R- puterea totala (W) consumata de intregul transformator.

Prin putere R se calculează secțiunea transversală a miezului (în cm2):

După aceasta, ei trec la determinarea numărului de spire ale fiecărei înfășurări. Pentru înfășurarea rețelei primare, numărul de spire, ținând cont de pierderile de tensiune, va fi egal cu:

Pentru înfășurările rămase, ținând cont de pierderile de tensiune, numărul de spire este egal cu:

Diametrul firului oricărei înfășurări de transformator poate fi determinat prin formula:

Unde eu- puterea curentului (A) care trece prin aceasta infasurare; d- diametrul firului (cupru) în mm.

Puterea curentului care trece prin înfășurarea primară (rețeaua) este determinată din puterea totală a transformatorului R:

Rămâne să alegeți dimensiunea plăcilor pentru miez. Pentru a face acest lucru, este necesar să se calculeze suprafața ocupată de întreaga înfășurare în fereastra miezului transformatorului:

Unde S m- suprafața (în mp. mm) ocupată de toate înfășurările din fereastră;
d 1, d 2, d 3Și d 4— diametrele firelor de înfășurare (în mm);
n 1, n 2, n 3Și n 4- numărul de spire ale acestor înfășurări.
Această formulă ia în considerare grosimea izolației firului, denivelările înfășurării, precum și spațiul ocupat de cadrul în fereastra de miez.

Dupa valoarea obtinuta S m Dimensiunea standard a plăcii este selectată astfel încât înfășurarea să se potrivească liber în fereastra plăcii selectate. Nu ar trebui să alegeți plăci cu o fereastră semnificativ mai mare decât este necesar, deoarece acest lucru va deteriora calitatea generală a transformatorului.

În cele din urmă, se determină grosimea setului de miez - valoarea b, care se calculează folosind formula:

Aici este dimensiunea A– lăţimea lobului mijlociu al plăcii (Fig. 3) şi bîn milimetri; Q- în mp cm.

Calculul este simplu, cel mai dificil lucru este găsirea unui miez cu dimensiunea standard necesară.

Conversie rapidă a transformatorului de putere al unui televizor cu tuburi

În zilele noastre, televizoarele cu semiconductori cu sursele lor de alimentare comutatoare au înlocuit pentru totdeauna televizoarele cu tuburi grele și voluminoase, dar multe „Plyushkin” încă mai au cantități mari din ele care adună praf în garaje și hale. Prin urmare, nu există nicio dificultate în a găsi un transformator de putere de la un astfel de televizor. Refacerea unui astfel de transformator pentru a se potrivi nevoilor dumneavoastră este elementară.

Puterea unor astfel de transformatoare variază de la 80 la 350 de wați, totul a fost determinat de televizor. La un televizor alb-negru, transformatorul este mai slab, dar la un televizor color este mai puternic. Designul transformatorului este cu două cadre pe un miez spiralat în formă de O. Miezul transformatorului este format din două jumătăți în formă de potcoavă care se potrivesc în interiorul bobinelor transformatorului. Aceleași înfășurări sunt înfășurate pe ambele bobine, cu același număr de spire. De regulă, bobinele au o placă pe care rețeaua și toate înfășurările de ieșire sunt enumerate cu numărul de pini, tensiuni și curenți.

Puteți folosi înfășurări existente cu o tensiune potrivită pentru dvs. sau puteți înfășura înfășurări secundare și înfășurați altele noi, utilizând astfel întreaga putere a transformatorului. Comoditatea constă în dezasamblarea și asamblarea ușoară, calculele noilor înfășurări. Înfășurările primare sunt înfășurate mai întâi pe bobine, apoi există folie de ecranare, iar apoi înfășurările secundare sunt înfășurate. Prin urmare, atunci când înfășurați înfășurările inutile, nu veți face greșeala de a înfășura înfășurarea primară.

Transformatorul este dezasamblat cu o cheie obișnuită de 10 sau 12 pentru a face acest lucru, trebuie să deșurubați doar două piulițe care țin clemele transformatorului, după care jumătățile de miez sunt îndepărtate liber din bobine.

Înainte de a dezasambla bobinele, studiați cu atenție placa, găsiți înfășurarea cu tensiunea cea mai scăzută și atunci când înfășurați această înfășurare, numărați numărul de spire. Împărțind numărul de spire calculat la tensiunea indicată pe plăcuță, veți afla numărul de spire ale înfășurării secundare a transformatorului pe volt. Înmulțind acest număr cu tensiunea pe care doriți să o obțineți la ieșirea transformatorului, veți afla numărul de spire care va trebui bobinat.

Îl poți înfășura cu un alt fir sau îl poți folosi pe cel pe care l-ai înfășurat de la transformator. Trebuie să-l înfășurați din nou. Pentru a obține un curent de ieșire suficient, puteți înfășura înfășurările cu un fir îndoit în jumătate, de trei sau chiar de patru ori sau puteți înfășura mai multe înfășurări cu același număr de spire și apoi, după asamblarea transformatorului, lipiți-le în paralel.

Straturile de înfășurări din transformator sunt căptușite cu hârtie de transformator impregnată cu parafină atunci când înfășurați spirele, îndepărtați-o cu grijă și nu o rupeți. Când derulați înapoi, utilizați din nou această hârtie.

Transformatoarele de la televizoarele cu tub sunt „putere”, principalul lucru este că nu aveți nevoie de multă inteligență. Folosind acestea, se obțin încărcătoare excelente și surse de alimentare puternice, ambele ca parte a dispozitivelor proiectate și utilizate independent.