Как по габаритам определить мощность трансформатора: Как узнать мощность трансформатора. Определение мощности трансформатора. Способы определения мощности трансформатора — Лазерная резка металла от "ТМК" Ярославль (Тутаев)

Содержание

Как узнать мощность трансформатора. Определение мощности трансформатора. Способы определения мощности трансформатора

Меня неоднократно спрашивали о том, как определить мощность 50Гц трансформатора не имеющего маркировки, попробую рассказать и показать на паре примеров.

Вообще способов определения мощности 50Гц трансформатора есть довольно много, я перечислю лишь некоторые из них.

1. Маркировка.
Иногда на трансформаторе можно найти явное указание мощности, но при этом данное указание может быть незаметно с первого взгляда.
Вариант конечно ну очень банальный, но следует сначала поискать.

2. Габаритная мощность сердечника.
Есть таблицы, по которым можно найти габаритную мощность определенных сердечников, но так как сердечники выпускались весьма разнообразных конфигураций размеров, а кроме того отличались по качеству изготовления, то таблица не всегда может быть корректна.
Да и найти их не всегда можно быстро. Впрочем косвенно можно использовать таблицы из описаний унифицированных трансформаторов.

3. Унифицированные трансформаторы.

Еще при союзе, да и впрочем после него, было произведено огромное количество унифицированных трансформаторов, их вы можете распознать по маркировке начинающейся на ТПП, ТН, ТА.
Если ТА распространены меньше, то ТПП и ТН встречаются весьма часто.

Например берем трансформатор ТПП270.

Находим описание маркировки данной серии и в описании находим наш трансформатор, там будет и напряжения, и токи и мощность.
В раздел документация я выложил это описание в виде PDF файла. Кстати там же можно посмотреть размеры сердечников трансформаторов и определить мощность по его габаритам, сравнив со своим. Если ваш трансформатор имеет немного больший размер, то вполне можно пересчитать, так как мощность трансформатора прямо пропорциональна его размеру.

На трансформаторе ТН61 маркировка почти не видна, но она есть 🙂

Для него есть отдельное описание, я его также выложил у себя в блоге.

Иногда трансформатор имеет маркировку, но найти по ней что либо вразумительное невозможно, увы, таблицы для таких трансформаторов большая редкость.

4. Расчет мощности по диаметру провода.
Если никаких данных нет, то можно определить мощность исходя из диаметра проводов обмоток.
Можно измерить первичную обмотку, но иногда она бывает недоступна.

В таком случае измеряем диаметр провода вторичной обмотки.
В примере диаметр составляет 1.5мм.
Дальше все просто, сначала узнаем сечение провода.

1.5 делим на 2, получаем 0.75, это радиус.
0.75 умножаем на 0.75, а получившийся результат умножаем на 3.14 (число пи), получаем сечение провода = 1.76мм.кв

Значение плотности тока принято принимать равным 2.5 Ампера на 1мм.кв. В нашем случае 1.76 умножаем на 2.5 и получаем 4.4 Ампера.
Так как трансформатор рассчитан на выходное напряжение 12 Вольт, это мы знаем, а если не знаем, то можем измерить тестером, то 4.4 умножаем на 12, получаем 52.8 Ватта.
На бумажке указана мощность 60 Ватт, но сейчас часто мотают трансформаторы с заниженным сечением обмоток, потому по ольшому счету все сходится.

Иногда на трансформаторе бывает написано не только количество витков обмоток, а и диаметр провода. но к этому стоит относиться скептически, так как наклейки могут ошибаться.

В этом примере я сначала нашел доступный для измерения участок провода, немного поднял его так, чтобы можно было подлезть штангенциркулем.

А когда измерил, то выяснил что диаметр провода не 0.355, а 0.25мм.
Попробуем применить вариант расчета, который я приводил выше.
0.25/2=0.125
0.125х0.125х3.14=0.05мм.кв
0.05=2.5=0.122 Ампера
0.122х220 (напряжение обмотки) = 26.84 Ватта.

Кроме того вышеописанный способ отлично подходит в случаях, когда вторичных обмоток несколько и измерять каждую просто неудобно.

5. Метод обратного расчета.
В некоторых ситуациях можно использовать программу для расчета трансформаторов. В этих программах есть довольно большая база сердечников, а кроме того они могут считать произвольные конфигурации размеров исходя из того, что мы можем измерить.
Я использую программу Trans50Hz.

Сначала выбираем тип сердечника. в основном это варианты кольцевой, Ш-образный ленточный и Ш-образный из пластин.

Слева направо — Кольцевой, ШЛ, Ш.
В моем примере я буду измерять вариант ШЛ, но таким же способом можно выяснить мощность и других типов трансформаторов.

Шаг 1, измеряем ширину боковой части магнитопровода.

Заносим измеренное значение в программу.

Шаг 2, ширина магнитопровода.

Также заносим в программу.

Шаг 3, ширина окна.
Здесь есть два варианта. Если есть доступ к окну, то просто измеряем его.

Если доступа нет, то измеряем общий размер, затем вычитаем четырехкратное значение, полученное в шаге 1, а остаток делим на 2.
Пример — общая ширина 80мм, в шаге 1 было 10мм, значит из 80 вычитаем 40. Осталось еще 40, делим на 2 и получаем 20, это и есть ширина окна.

Вводим значение.

Шаг 4, длина окна.
По сути это длина каркаса под провод, часто его можно измерить без проблем.

Также вводим это значение.

После этого нажимаем на кнопку — Расчет.

И получаем сообщение об ошибке.

Дело в том, что в программе изначально были заданы значения для расчета мощного трансформатора.
Находим выделенный пункт и меняем его значение на такое, чтобы мощность (напряжение умноженное на ток) не превысило нашу ориентировочную габаритную мощность.
Можно туда вбить хоть 1 Вольт и 1 Ампер, это неважно, я выставил 5 Вольт.

Заново нажимаем на кнопку Расчет и получаем искомое, в данном случае программа посчитала, что мощность нашего магнитопровода составляет 27.88 Ватта..
Полученные данные примерно сходятся с расчетом по диаметру провода, тогда я получил 26.84 Ватта, значит метод вполне работает.

5. Измерение максимальной температуры.
Обычные (железные) трансформаторы в работе не должны нагреваться выше 60 градусов, это можно использовать и в расчете мощности.

Но здесь есть исключения, например трансформатор блока бесперебойного питания может иметь большую мощность при скромных габаритах, это обусловлено тем, что работает он кратковременно и он раньше отключится, чем перегреется. Например в таком варианте его мощность может быть 600 Ватт, а при длительной работе всего 400.
Еще есть китайские производители, которые бывает используют в дешевых адаптерах трансформаторы «маломерки», которые греются как печки, это ненормально, часто реальная мощность трансформатора может быть в 1.2-1.5 раза меньше заявленной.

Чтобы измерить мощность вышеуказанным способом, берем любую нагрузку, лампочки, резисторы и т.п. Как вариант, можно использовать электронную нагрузку, но в этом случае подключаем ее через диодный мост с фильтрующим конденсатором.
Ждем примерно с час, если температура не превысила 60, то увеличиваем нагрузку. Дальше думаю процедура понятна.
Есть правда небольшая оговорка, температура трансформатора может заметно отличаться в зависимости от того, есть ли корпус и насколько он большой, но зато дает весьма точный результат. Единственный минус, тест очень долгий.

Подобные трансформаторы я использую в последние 10-15 лет крайне редко, потому они лежат где нибудь на дальних полках балкона и когда искал, наткнулся на весьма любопытные индикаторы, ИН-13. Покупал для индикатора уровня в усилитель, но так и забросил в итоге. Теперь вот нашел и думаю, что из них можно сделать, возможно у вас есть идеи и предложения. В случае интересной идеи, попробую сделать и показать процесс в виде обзора.

На этом все, а в качестве дополнения видео по определению габаритной мощности трансформатора.

Как узнать мощность трансформатора по габаритам

Габаритную мощность трансформатора можно приблизительно узнать по сечению магнитопровода. Правда, ошибка может составлять до 50%, и это связано с рядом факторов. Габаритная мощность напрямую зависит от конструктивных особенностей магнитопровода, качества и толщины используемой стали, размера окна, величины индукции, сечения провода обмоток и даже качества изоляции между отдельными пластинами.

Так что, при определении мощности, можно ориентироваться по площади сечения набора пластин проходящего через каркас или каркасы, если их две штуки.

P = B * S² / 1,69

P – мощность в Ваттах,
B – индукция в Тесла,
S – сечение в см²,
1,69 – постоянный коэффициент.

расчет мощности трансформатора по габаритам

Пример:

Сначала определяем сечение, для чего перемножаем размеры А и Б.

S = 2,5 * 2,5 = 6,25 см²

Затем подставляем размер сечения в формулу и получаем мощность. Индукцию я выбрал 1,5Tc, так как у меня броневой витой магнитопровод.

P = 1,5 * 6,25² / 1,69 = 35 Ватт

Если требуется определить необходимую площадь сечения манитопровода исходя из известной мощности, то можно воспользоваться следующей формулой:

S = ²√ (P * 1,69 / B)

Пример:
Нужно вычислить сечение броневого штампованного магнитопровода для изготовления трансформатора мощностью 50 Ватт.

S = ²√ (50 * 1,69 / 1,3) = 8см²

О величине индукции можно справиться в таблице. Не стоит использовать максимальные значения индукции, так как они могут сильно отличаться для магнитопроводов различного качества.

Максимальные ориентировочные значения индукции

Тип магнитопровода	Магнитная индукция мах (Тл) при мощности трансформатора (Вт)
Тип магнитопровода	5-10	10-50	50-150	150-300	300-1000
Броневой штампованный	1,2	1,3	1,35	1,35	1,3
Броневой витой	1,55	1,65	1,65	1,65	1,6
Кольцевой витой	1,7	1,7	1,7	1,65	1,6

Видео: Как определить мощность трансформатора, несколько способов

Описание нескольких способов определения мощности 50 Гц трансформаторов.

Поделиться ссылкой:

Кликните на звездочку чтобы выставить рейтинг страницы

[Total: 0 Average: 0]

Как определить мощность трансформатора по сечению сердечника

Если на трансформаторе имеется маркировка, то вопрос определения его параметров исчерпывается сам собой, достаточно лишь вбить эти данные в поисковик и мгновенно получить ссылку на документацию для нашего трансформатора. Однако, маркировки может и не быть, тогда нам потребуется самостоятельно эти параметры вычислить.

Для определения номинальных тока и мощности неизвестного трансформатора по его внешнему виду, необходимо в первую очередь понимать, какие физические параметры устройства являются в данном контексте определяющими. А такими параметрами прежде всего выступают: эффективная площадь сечения магнитопровода (сердечника) и площадь сечения проводов первичной и вторичной обмоток.

Речь будем вести об однофазных трансформаторах, магнитопроводы которых изготовлены из трансформаторной стали, и спроектированы специально для работы от сети 220 вольт 50 Гц. Итак, допустим что с материалом сердечника трансформатора нам все ясно. Движемся дальше.

Сердечники бывают трех основных форм: броневой, стержневой, тороидальный. У броневого сердечника эффективной площадью сечения магнитопровода является площадь сечения центрального керна. У стержневого — площадь сечения стержня, ведь именно на нем и расположены обмотки. У тороидального — площадь сечения тела тороида (именно его обвивает каждый из витков).

Для определения эффективной площади сечения, измерьте размеры a и b в сантиметрах, затем перемножьте их — так вы получите значение площади Sс в квадратных сантиметрах.

Суть в том, что от эффективной площади сечения сердечника зависит величина амплитуды магнитного потока, создаваемого обмотками. Магнитный поток Ф включает в себя одним из сомножителей магнитную индукцию В, а вот магнитная индукция как раз и связана с ЭДС в витках. Именно поэтому площадь рабочего сечения сердечника так важна для нахождения мощности.

Далее необходимо найти площадь окна сердечника — того места, где располагаются провода обмоток. В зависимости от площади окна, от того насколько плотно оно заполнено проводниками обмоток, от плотности тока в обмотках — также будет зависеть мощность трансформатора.

Если бы, к примеру, окно было полностью заполнено только проводами обмоток (это невероятный гипотетический пример), то приняв произвольной среднюю плотность тока, умножив ее потом на площадь окна, мы получили бы общий ток в окне магнитопровода, и если бы затем разделили его на 2, а после – умножили на напряжение первичной обмотки — можно было бы сказать, что это и есть мощность трансформатора. Но такой пример невероятен, поэтому нам необходимо оперировать реальными значениями.

Итак, давайте найдем площадь сечения окна.

Наиболее простой способ определить теперь приблизительную мощность трансформатора по магнитопроводу — перемножить площадь эффективного сечения сердечника и площадь его окна (все в кв.см), а затем подставить их в приведенную выше формулу, после чего выразить габаритную мощность Pтр.

В этой формуле: j – плотность тока в А/кв.мм, f – частота тока в обмотках, n – КПД, Вm – амплитуда магнитной индукции в сердечнике, Кс — коэффициент заполнения сердечника сталью, Км — коэффициент заполнения окна магнитопровода медью.

Но мы поступим проще: примем сразу частоту равной 50 Гц, плотность тока j= 3А/кв.мм, КПД = 0,90, максимальную индукцию в сердечнике — ни много ни мало 1,2 Тл, Км = 0,95, Кс=0,35. Тогда формула значительно упростится и примет следующий вид:

Если же есть потребность узнать оптимальный ток обмоток трансформатора, то задавшись плотностью тока j, скажем теми же 3 А на кв.мм, можно умножить площадь сечения провода обмотки в квадратных миллиметрах на эту плотность тока. Так вы получите оптимальный ток. Или через диаметр провода d обмотки:

Узнав по сечению проводников обмоток оптимальный ток каждой из обмоток, разделите полученную по габаритам мощность трансформатора на каждый из этих токов — так вы узнаете соответствующие найденным параметрам напряжения обмоток.

Одно из этих напряжений окажется близким к 220 вольтам — это с высокой степенью вероятности и будет первичная обмотка. Далее вольтметр вам в помощь. Трансформатор может быть повышающим либо понижающим, поэтому будьте предельно внимательны и аккуратны если решите включить его в сеть.

Кроме того, перед вами может оказаться выходной трансформатор от акустического усилителя. Данные трансформаторы рассчитываются немного иначе чем сетевые, но это уже совсем другая и более глубокая история.

P – мощность в Ваттах,
B – индукция в Тесла,
S – сечение в см²,
1,69 – постоянный коэффициент.

расчет мощности трансформатора по габаритам

Сначала определяем сечение, для чего перемножаем размеры А и Б.

S = 2,5 * 2,5 = 6,25 см²

P = 1,5 * 6,25² / 1,69 = 35 Ватт

Нужно вычислить сечение броневого штампованного магнитопровода для изготовления трансформатора мощностью 50 Ватт.

S = ²√ (50 * 1,69 / 1,3) = 8см²

Максимальные ориентировочные значения индукции

Тип магнитопровода	Магнитная индукция мах (Тл) при мощности трансформатора (Вт)
Тип магнитопровода	5-10	10-50	50-150	150-300	300-1000
Броневой штампованный	1,2	1,3	1,35	1,35	1,3
Броневой витой	1,55	1,65	1,65	1,65	1,6
Кольцевой витой	1,7	1,7	1,7	1,65	1,6

Видео: Как определить мощность трансформатора, несколько способов

Описание нескольких способов определения мощности 50 Гц трансформаторов.

Классический теоретический расчет трансформатора достаточно сложен Для его выполнения необходимо знать такие характеристики, как магнитная проницаемость используемых для сердечника пластин трансформаторной стали, длина магнитных силовых линий в сердечнике, средняя длина витка обмотки и другие параметры Профессиональному разработчику НИИ все эти параметры известны, так как он обладает сертификатами применяемых в трансформаторе материалов Радиолюбитель же вынужден использовать для трансформатора совершенно случайно попавший к нему сердечник, характеристики которого ему неизвестны

По указанной причине для расчета трансформатора предлагается эмпирический метод, многократно проверенный радиолюбителями и основанный на практическом опыте Расчет элементарно прост и требует лишь знания простейших основ арифметикиПринцип действия трансформатора

Рис 61 Трансформатор: а – общий вид б – условное обозначение

Трансформатор был изобретен П Н Яблочковым в 1876 году Устройство трансформатора показано на рис 61а, а его схематическое обозначение – на рис 616

Трансформатор состоит из стального сердечника и обмоток, намотанных изолированным обмоточным проводом

Сердечник собирается из тонких пластин специальной электротехнической стали для снижения потерь энергии

Обмотка, предназначенная для подключения к сети переменного тока, называется первичной Нагрузка подключается к вторичной обмотке, которых в трансформаторе может быть несколько Номера обмоток обычно проставляются римскими цифрами Часто обмоткам присваивают номера их выводов

Работа трансформатора основана на магнитном свойстве электрического тока При подключении концов первичной обмотки к электросети по этой обмотке протекает переменный ток, который создает вокруг ее витков и в сердечнике трансформатора переменное магнитное поле Пронизывая витки вторичной обмотки, переменное магнитное поле индуцирует в них ЭДС Соотношение количества витков первичной и вторичной обмоток определяет получаемое напряжение на выходе трансформатора Если количество витков вторичной обмотки больше, чем первичной, выходное напряжение трансформатора будет больше напряжения сети Такая обмотка называется повышающей Если же вторичная обмотка содержит меньше витков, чем первичная, выходное напряжение окажется меньше сетевого (понижающая обмотка)

Трансформатор – это пассивный преобразователь энергии Его коэффициент полезного действия (КПД) всегда меньше единицы Это означает, что мощность, потребляемая нагрузкой, которая подключена к вторичной обмотке трансформатора, меньше, чем мощность, потребляемая нагруженным трансформатором от сети Известно, что мощность равна произведению силы тока на напряжение, следовательно, в повышающих обмотках сила тока меньше, а в понижающих – больше силы тока, потребляемого трансформатором от сети

Параметры и характеристики трансформатора

Два разных трансформатора при одинаковом напряжении сети могут быть рассчитаны на получение одинаковых напряжений вторичных обмоток Но если нагрузка первого трансформатора потребляет большой ток, а второго – маленький, значит, первый трансформатор характеризуется по сравнению со вторым большей мощностью Чем больше сила тока в обмотках трансформатора, тем больше и магнитный поток в его сердечнике, поэтому сердечник должен быть толще Кроме того, чем больше сила тока в обмотке, тем более толстым проводом она должна быть намотана, а это требует увеличения окна сердечника Поэтому габариты трансформатора зависят от его мощности И наоборот, сердечник определенного размера пригоден для изготовления трансформатора только до определенной мощности, которая называется габаритной мощностью трансформатора

Количество витков вторичной обмотки трансформатора определяет напряжение на ее выводах Но это напряжение зависит также и от количества витков первичной обмотки При определенном значении напряжения питания первичной обмотки напряжение вторичной зависит от отношения количества витков вторичной обмотки к количеству витков первичной Это отношение и называется коэффициентом трансформации

Если напряжение на вторичной обмотке зависит от коэффициента трансформации, можно ли выбирать количество витков одной из обмоток, например первичной, произвольно Оказывается, нельзя Дело в том, что чем меньше габариты сердечника, тем больше должно быть количество витков каждой обмотки Поэтому размеру сердечника трансформатора соответствует вполне определенное количество витков его обмоток, приходящееся на один вольт напряжения, меньше которого брать нельзя Эта характеристика называется количеством витков на один вольт

Как и всякий преобразователь энергии, трансформатор обладает коэффициентом полезного действия – отношением мощности, потребляемой нагрузкой трансформатора, к мощности, которую нагруженный трансформатор потребляет от сети

КПД маломощных трансформаторов, которые обычно применяются для питания бытовой электронной аппаратуры, колеблется в пределах от 0,8 до 0,95 Более высокие значения имеют трансформаторы большей мощности

Электрический расчет трансформатора

Прежде чем начать электрический расчет силового трансформатора, необходимо сформулировать требования, которым он должен удовлетворять Они и будут являться исходными данными для расчета Технические требования к трансформатору определяются также путем расчета, в результате которого определяются те напряжения и токи, которые должны быть обеспечены вторичными обмотками Поэтому перед расчетом трансформатора производится расчет выпрямителя для определения напряжений каждой из вторичных обмоток и потребляемых от этих обмоток токов Если же напряжения и токи каждой из обмоток трансформатора уже известны, то они и являются техническими требованиями к трансформатору

Для определения габаритной мощности трансформатора необходимо определить мощности, потребляемые от каждой вторичной обмотки, и сложить их, учитывая также КПД трансформатора Мощность, потребляемую от любой обмотки, определяют умножением напряжения между выводами этой обмотки на силу потребляемого от нее тока:

где Р – мощность, потребляемая от обмотки, Вт

U – эффективное значение напряжения, снимаемого с этой обмотки, В

I – эффективное значение силы тока, протекающего в этой же обмотке, А

Суммарная мощность, потребляемая, например, тремя вторичными обмотками, вычисляется по формуле:

Для определения габаритной мощности трансформатора полученное значение суммарной мощности P_s нужно разделить на КПД трансформатора:

где Р_г – габаритная мощность трансформатора

η – КПД трансформатора

Заранее рассчитать КПД трансформатора нельзя, так как для этого нужно знать величину потерь энергии в обмотках и в сердечнике, которые зависят от параметров самих обмоток (диаметры проводов и их длина) и параметров сердечника (длина магнитной силовой линии и марка стали) И те и другие параметры становятся известны только после расчета трансформатора Поэтому с достаточной для практического расчета точностью КПД трансформатора можно определить из табл 61

Как узнать мощность трансформатора по железу — MOREREMONTA

Определение мощности силового трансформатора

Для изготовления трансформаторных блоков питания необходим силовой однофазный трансформатор, который понижает переменное напряжение электросети 220 вольт до необходимых 12-30 вольт, которое затем выпрямляется диодным мостом и фильтруется электролитическим конденсатором.

Эти преобразования электрического тока необходимы, поскольку любая электронная аппаратура собрана на транзисторах и микросхемах, которым обычно требуется напряжение не более 5-12 вольт.

Чтобы самостоятельно собрать блок питания, начинающему радиолюбителю требуется найти или приобрести подходящий трансформатор для будущего блока питания. В исключительных случаях можно изготовить силовой трансформатор самостоятельно. Такие рекомендации можно встретить на страницах старых книг по радиоэлектронике.

Но в настоящее время проще найти или купить готовый трансформатор и использовать его для изготовления своего блока питания.

Полный расчёт и самостоятельное изготовление трансформатора для начинающего радиолюбителя довольно сложная задача. Но есть иной путь. Можно использовать бывший в употреблении, но исправный трансформатор. Для питания большинства самодельных конструкций хватит и маломощного блока питания, мощностью 7-15 Ватт.

Если трансформатор приобретается в магазине, то особых проблем с подбором нужного трансформатора, как правило, не возникает. У нового изделия обозначены все его главные параметры, такие как мощность, входное напряжение, выходное напряжение, а также количество вторичных обмоток, если их больше одной.

Но если в ваши руки попал трансформатор, который уже поработал в каком-либо приборе и вы хотите его вторично использовать для конструирования своего блока питания? Как определить мощность трансформатора хотя бы приблизительно? Мощность трансформатора весьма важный параметр, поскольку от него напрямую будет зависеть надёжность собранного вами блока питания или другого устройства. Как известно, потребляемая электронным прибором мощность зависит от потребляемого им тока и напряжения, которое требуется для его нормальной работы. Ориентировочно эту мощность можно определить, умножив потребляемый прибором ток (I_н на напряжение питания прибора (U_н). Думаю, многие знакомы с этой формулой ещё по школе.

,где U_н – напряжение в вольтах; I_н – ток в амперах; P – мощность в ваттах.

Рассмотрим определение мощности трансформатора на реальном примере. Тренироваться будем на трансформаторе ТП114-163М. Это трансформатор броневого типа, который собран из штампованных Ш-образных и прямых пластин. Стоит отметить, что трансформаторы такого типа не самые лучшие с точки зрения коэффициента полезного действия (КПД). Но радует то, что такие трансформаторы широко распространены, часто применяются в электронике и их легко найти на прилавках радиомагазинов или же в старой и неисправной радиоаппаратуре. К тому же стоят они дешевле тороидальных (или, по-другому, кольцевых) трансформаторов, которые обладают большим КПД и используются в достаточно мощной радиоаппаратуре.

Итак, перед нами трансформатор ТП114-163М. Попробуем ориентировочно определить его мощность. За основу расчётов примем рекомендации из популярной книги В.Г. Борисова «Юный радиолюбитель».

Для определения мощности трансформатора необходимо рассчитать сечение его магнитопровода. Применительно к трансформатору ТП114-163М, магнитопровод – это набор штампованных Ш-образных и прямых пластин выполненных из электротехнической стали. Так вот, для определения сечения необходимо умножить толщину набора пластин (см. фото) на ширину центрального лепестка Ш-образной пластины.

При вычислениях нужно соблюдать размерность. Толщину набора и ширину центрального лепестка лучше мерить в сантиметрах. Вычисления также нужно производить в сантиметрах. Итак, толщина набора изучаемого трансформатора составила около 2 сантиметров.

Далее замеряем линейкой ширину центрального лепестка. Это уже задача посложнее. Дело в том, что трансформатор ТП114-163М имеет плотный набор и пластмассовый каркас. Поэтому центральный лепесток Ш-образной пластины практически не видно, он закрыт пластиной, и определить его ширину довольно трудно.

Ширину центрального лепестка можно замерить у боковой, самой первой Ш-образной пластины в зазоре между пластмассовым каркасом. Первая пластина не дополняется прямой пластиной и поэтому виден край центрального лепестка Ш-образной пластины. Ширина его составила около 1,7 сантиметра. Хотя приводимый расчёт и является ориентировочным, но всё же желательно как можно точнее проводить измерения.

Перемножаем толщину набора магнитопровода (2 см.) и ширину центрального лепестка пластины (1,7 см.). Получаем сечение магнитопровода – 3,4 см 2 . Далее нам понадобиться следующая формула.

,где S – площадь сечения магнитопровода; P_тр – мощность трансформатора; 1,3 – усреднённый коэффициент.

После нехитрых преобразований получаем упрощённую формулу для расчёта мощности трансформатора по сечению его магнитопровода. Вот она.

Подставим в формулу значение сечения S = 3,4 см 2 , которое мы получили ранее.

В результате расчётов получаем ориентировочное значение мощности трансформатора

7 Ватт. Такого трансформатора вполне достаточно, чтобы собрать блок питания для монофонического усилителя звуковой частоты на 3-5 ватт, например, на базе микросхемы усилителя TDA2003.

Вот ещё один из трансформаторов. Маркирован как PDPC24-35. Это один из представителей трансформаторов – «малюток». Трансформатор очень миниатюрный и, естественно, маломощный. Ширина центрального лепестка Ш-образной пластины составляет всего 6 миллиметров (0,6 см.).

Толщина набора пластин всего магнитопровода – 2 сантиметра. По формуле мощность данного мини-трансформатора получается равной около 1 Вт.

Данный трансформатор имеет две вторичные обмотки, максимально допустимый ток которых достаточно мал, и составляет десятки миллиампер. Такой трансформатор можно использовать только лишь для питания схем с малым потреблением тока.

P – мощность в Ваттах,
B – индукция в Тесла,
S – сечение в см²,
1,69 – постоянный коэффициент.

расчет мощности трансформатора по габаритам

Сначала определяем сечение, для чего перемножаем размеры А и Б.

S = 2,5 * 2,5 = 6,25 см²

P = 1,5 * 6,25² / 1,69 = 35 Ватт

S = ²√ (50 * 1,69 / 1,3) = 8см²

Максимальные ориентировочные значения индукции

Тип магнитопровода	Магнитная индукция мах (Тл) при мощности трансформатора (Вт)
Тип магнитопровода	5-10	10-50	50-150	150-300	300-1000
Броневой штампованный	1,2	1,3	1,35	1,35	1,3
Броневой витой	1,55	1,65	1,65	1,65	1,6
Кольцевой витой	1,7	1,7	1,7	1,65	1,6

Видео: Как определить мощность трансформатора, несколько способов

Описание нескольких способов определения мощности 50 Гц трансформаторов.

Простейший расчет силового трансформатора позволяет найти сечение сердечника, число витков в обмотках и диаметр провода. Переменное напряжение в сети бывает 220 В, реже 127 В и совсем редко 110 В. Для транзисторных схем нужно постоянное напряжение 10 — 15 В, в некоторых случаях, например для мощных выходных каскадов усилителей НЧ — 25÷50 В. Для питания анодных и экранных цепей электронных ламп чаще всего используют постоянное напряжение 150 — 300 В, для питания накальных цепей ламп переменное напряжение 6,3 В. Все напряжения, необходимые для какого-либо устройства, получают от одного трансформатора, который называют силовым.

Силовой трансформатор выполняется на разборном стальном сердечнике из изолированных друг от друга тонких Ш-образных, реже П-образных пластин, а так же вытыми ленточными сердечниками типа ШЛ и ПЛ (Рис. 1).

Его размеры, а точнее, площадь сечения средней части сердечника выбираются с учетом общей мощности, которую трансформатор должен передать из сети всем своим потребителям.

Упрощенный расчет устанавливает такую зависимость: сечение сердечника S в см², возведенное в квадрат, дает общую мощность трансформатора в Вт.

Например, трансформатор с сердечником, имеющим стороны 3 см и 2 см (пластины типа Ш-20, толщина набора 30 мм), то есть с площадью сечения сердечника 6 см², может потреблять от сети и «перерабатывать» мощность 36 Вт. Это упрощенный расчет дает вполне приемлемые результаты. И наоборот, если для питания электрического устройства нужна мощность 36 Вт, то извлекая квадратный корень из 36, узнаем, что сечение сердечника должно быть 6 см².

Например, должен быть собран из пластин Ш-20 при толщине набора 30 мм, или из пластин Ш-30 при толщине набора 20 мм, или из пластин Ш-24 при толщине набора 25 мм и так далее.

Сечение сердечника нужно согласовать с мощностью для того, чтобы сталь сердечника не попадала в область магнитного насыщения. А отсюда вывод: сечение всегда можно брать с избытком, скажем, вместо 6 см² взять сердечник сечением 8 см² или 10 см². Хуже от этого не будет. А вот взять сердечник с сечением меньше расчетного уже нельзя т. к. сердечник попадет в область насыщения, а индуктивность его обмоток уменьшится, упадет их индуктивное сопротивление, увеличатся токи, трансформатор перегреется и выйдет из строя.

В силовом трансформаторе несколько обмоток. Во-первых, сетевая, включаемая в сеть с напряжением 220 В, она же первичная.

Кроме сетевых обмоток, в сетевом трансформаторе может быть несколько вторичных, каждая на свое напряжение. В трансформаторе для питания ламповых схем обычно две обмотки — накальная на 6,3 В и повышающая для анодного выпрямителя. В трансформаторе для питания транзисторных схем чаще всего одна обмотка, которая питает один выпрямитель. Если на какой-либо каскад или узел схемы нужно подать пониженное напряжение, то его получают от того же выпрямителя с помощью гасящего резистора или делителя напряжения.

Число витков в обмотках определяется по важной характеристике трансформатора, которая называется «число витков на вольт», и зависит от сечения сердечника, его материала, от сорта стали. Для распространенных типов стали можно найти «число витков на вольт», разделив 50—70 на сечение сердечника в см:

Так, если взять сердечник с сечением 6 см², то для него получится «число витков на вольт» примерно 10.

Число витков первичной обмотки трансформатора определяется по формуле:

Это значит, что первичная обмотка на напряжение 220 В будет иметь 2200 витков.

Число витков вторичной обмотки определяется формулой:

Если понадобится вторичная обмотка на 20 В, то в ней будет 240 витков.

Теперь выбираем намоточный провод. Для трансформаторов используют медный провод с тонкой эмалевой изоляцией (ПЭЛ или ПЭВ). Диаметр провода рассчитывается из соображений малых потерь энергии в самом трансформаторе и хорошего отвода тепла по формуле:

Если взять слишком тонкий провод, то он, во-первых, будет обладать большим сопротивлением и выделять значительную тепловую мощность.

Так, если принять ток первичной обмотки 0,15 А, то провод нужно взять 0,29 мм.

Как определить мощность трансформатора по сердечнику

Смоежете ли вы сделать трансформатор под наше техническое задание?

Конечно, у нас собстевенное производство, поэтому мы можем производить не стандартные транс р с боковым подключением вводов и выводов высокого и низкого напряжения. Вправо и влево — вверх и вниз, типа НН и ВН и дополнительными опциями! Сборка любых технических параметров первичной и вторичной обмотки

Есть ли у вас силовые трансформаторы других заводом производителей?

Да, мы сотрудничаем с официальными дилерами, представительство в России, список таких заводов:
Казахстан — Кентауский трансформаторный завод Белоруссия Минск — Минский электротехнический завод им Козлова Украина Богдано Хмельницчкий (Запорожский) — Укрэлектроаппарат Алтайский Барнаул — Барнаульский Алттранс Тольяттинский Самарский — Самара ЗАО Электрощит СЭЩ Санкт Петербург СПБ Невский — Волхов Великий Новгород Подольский — ЗАО Трансформер Чеховский Электрощит Георгиевский ОАО ГТЗ Компания кубань электрощит

Высоковольные трансформаторы каких марок представлены у вас в каталоге?

Марки трансформаторов с естественной масляной системой охлаждения обмоток серии ТМ ТМГ ТМЗ ТМФ ТМГФ. Виды баков гофро (гофрированный) и с радиаторами (радиаторный) А так же доступны линейки сухих трансформаторов ТС ТСЗ ТСЛ ТСЛЗ

Высоковольтные силовые трансформаторы каких мощностей Вы можете изготовить?

Производим повышающие и понажающие напряжение заземление тока, большие цеховые, производственные, промышленные и общепромышленные трансформаторы собственных нужд общего назначения внутренней встроенные в помещение ТП и наружной установки закрытого типа. Выбор наминалы мощности 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 (1 мВа) 1250 (1 25 мВа) 1600 (1 6 мВа) 2500 4000 6300 кВа и напряжением 6 10 35 110 0.4 кВ кВт. Можем сделать испытание напряжением под заказ, например компоновка новые типовые проекты из аморфной стали или с глухозаземлённой нейтралью каскадные, разделительные, фланцевые с боковыми вводами выводами. Строительство соответствует нормам ПУЭ и ТУ сертификация систем охлаждения. С необходимыми параметрами и тех характеристиками габаритами размерами весом высотой шириной и доп описание из образеца технического задания справочные данные документация условия работы. Прайс каталог с ценами завода производителя. Производство в России! Фото состав (из чего состоит) и чертежи принципиальная однолинейная электрическая схема по запросу. Срок эксплуатации 25 лет

В какие города поставляете оборудвание?

Поставляем в дачный посёлок коттеджные дачи коттеджи, садовые СНТ товарищества, сельские деревенские местности деревни

Как определить размеры трансформатора? | HomeElectronics

Всем доброго времени суток! Довольно часто у радиолюбителей возникают вопросы касающиеся определению размеров трансформатора. Зачастую они пользуются известными формулами связывающие сечение сердечника и мощность, которую передает трансформатор. Но зачастую данные выражения, которые можно встретить в сети, выведены под конкретную серию трансформаторов и не учитывают особенностей материала магнитопровода и обмоток. В данной статье я попробую раскрыть некоторые нюансы определения размеров сердечника.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Как определить габаритную мощность трансформатора?

В настоящее время основными критериями для разработки трансформатора является его минимальный размер и масса. Однако снижать габариты трансформатора можно лишь до некоторых пределов, которые ограничены допустимой рабочей температурой. Это связано с тем, что нагрев трансформатора зависит от потерь мощности в сердечнике и в обмотках, которые растут с уменьшением размеров трансформатора. Кроме этого перегрев связан с уменьшением площади теплоотдачи трансформатора.

В связи с этим для связи конструктивных и электромагнитных параметров трансформатора ввели понятие габаритной мощности трансформатора Р_Г, которая определяется как полусумма мощностей всех его обмоток

где Р₁, Р₂ и Р_i – соответственно мощности первичной, вторичной и i-й обмотки трансформатора.

В случае наличия у трансформатора обмоток со средней точкой необходимо приводить такие трансформаторы к двухобмоточным. Выражения для определения габаритной мощности трансформатора в зависимости от типа обмоток приведены ниже.

Для трансформатора с двумя обмотками без отводов

где Р₁ – мощность поступающая на первичную обмотку,

Р₂ – мощность снимаемая с вторичной обмотки,

η – КПД трансформатора.

Для трансформатора с одной первичной обмоткой и одной вторичной обмоткой со средней точкой

Для трансформатора с одной первичной обмоткой со средней точкой и одной вторичной обмоткой без отводов

Для трансформатора с одной первичной обмоткой со средней точкой и одной вторичной обмоткой со средней точкой

Как определить размер требуемого сердечника?

Как сказано выше, минимальные размеры трансформатора ограничены температурой перегрева трансформатора, на которую влияет потери мощности в самом трансформаторе. Определение минимальных размеров трансформатора в инженерной практике и радиолюбительстве является итерационным процессом, то есть задаются некоторые исходные данные (магнитная индукция, плотность тока и т.д.) и по ним вычисляют размер магнитопровода, после чего его проверяют на заданный перегрев.

Если полученное значение перегрева значительно отличается от требуемого, то уменьшают или увеличивают исходные данные и заново пересчитывают размеры сердечника. Такие пересчёты выполняют до тех пор, пока полученное значение перегрева не будет удовлетворять требуемому значению.

Тепловые расчёты трансформатора, в частности температуру перегрева ∆Т, выполняют аналогично как и для дросселя. Выражение для определения температуры перегрева имеет вид

где ∆Р_∑ — суммарные потери мощности в трансформаторе, Вт,

k_T – коэффициент теплоотдачи, для упрощения расчётов можно принять равным k_T = 1,2*10^-3 Вт/(см² °С),

S_T – площадь охлаждения трансформатора, см².

Потери мощности определяются, так же как и для дросселя, но с учётом наличия нескольких обмоток трансформатора. Они зависят от размеров сердечника и свойств вещества, из которого он изготовлен.

Для определения размеров магнитопровода трансформатора используем закон электромагнитной индукции

где k_ф – коэффициент формы ЭДС,

f – частота изменения ЭДС,

ω – число витков обмотки трансформатора,

B_m – максимальное значение магнитной индукции в сердечнике,

S_c – площадь сечения сердечника трансформатора,

k_с – коэффициент заполнения магнитопровода «сталью». Для ферритов k_с = 1, для сердечников из листового материала при толщине ленты 0,35 – k_с = 0,9…0,93, при толщине ленты 0,5 – k_с = 0,93…0,95.

Преобразовав выражение, получим количество витков провода в обмотке трансформатора

Так как провод обмотки невозможно абсолютно плотно уложить в окно трансформатора, из-за множества факторов (использование круглого провода, наличие изоляции провода, межслоевой и межобмоточной изоляции), то необходимо ввести коэффициент заполнения окна k_о, который в большинстве случаев не превышает k_о = 0,3, а чаще всего составляет k_о = 0,2…0,25. При этом, чем больше диаметр провода обмотки, тем меньше данный коэффициент.

Таким образом, заполнения окна магнитопровода обмоткой соответствует следующему выражению

где k_o – коэффициент заполнения окна сердечника,

S_o – площадь окна сердечника,

w₁, w₂ – количество витков первичной и вторичной обмотки,

S₁, S₂ – площади сечения провода первичной и вторичной обмотки,

I₁, I₂ – действующая сила тока в первичной и вторичной обмотке,

j – плотность тока.

Подставив в полученное выражение значение количества витков в обмотках получим

Из последнего выражения легко получить основной конструктивный параметр сердечника трансформатора – произведение площади окна и площади сечения сердечника S_OS_e (А_Р в зарубежной литературе) , измеряется в см⁴

Таким образом, выбираемый сердечник должен иметь параметр произведения площадей больше чем расчётный.

Коэффициент использования окна сердечника

Одним из параметров, влияющих на размер сердечника, является коэффициент использования окна сердечника k_o, показывающий какое количество меди появится в окне сердечника. На величину данного параметра влияет несколько факторов: толщина изоляции провода и межслоевая изоляция, тип намотки (рядовая или «внавал»), эффективная площадь окна сердечника и человеческий фактор (качество намотки). Поэтому коэффициент заполнения k_o рассчитывается по следующей формуле

где k₁ – коэффициент, учитывающий наличие изоляции проводника обмотки,

k₂ – коэффициент, учитывающий размер слоя обмотки в окне сердечника,

k₃ – коэффициент, учитывающий величину эффективной площади окна,

k₄ – коэффициент, учитывающий влияние изоляции.

Данные коэффициенты различны для разных типов сердечников и обмоточного провода, рассмотрим их подробнее.

Коэффициент k₁, на который влияет толщина изоляции в зависимости от диаметра провода может иметь значение k₁ = 0,94…0,67.

Сравнение относительной толщины изоляции проводов разного диаметра.

На рисунке показано примерное сечение обмоточных проводов различного диаметра. Видно, что чем больше диаметр провода, тем большую величину имеет коэффициент k₁. Найти значение коэффициента k₁ можно по следующей формуле

где S_Cu – площадь сечения провода «по меди»,

S_И – площадь сечения провода с изоляцией.

Коэффициент k₂, называемый также коэффициентом заполнения обмоткой. Он учитывает плотность укладки витков относительно друг друга. При этом из практики известно, что реальная длина обмоточного провода оказывается на 10…15% больше расчётной длины. Размер слоя обмотки зависит от натяжения провода, его диаметра и техники укладки. Для разных типов намотки данные представлены ниже

Диаметр провода, мм	Рядовая намотка	Намотка «внавал»
0,0635…0,0863	0,85	0,75
0,096…0,109	0,86	0,8
0,124…0,0152	0,87
0,17…0,267	0,88
0,294…0,452	0,89
0,505…2,67	0,9	0,9

Укладка провода может производится двумя способами: «квадратурным» и «гексагональным», сущность которых показана на рисунке ниже

Способы укладки провода в слоях: «квадратурный» (слева) и «гексагональный» (справа).

При этом теоретические коэффициенты укладки составляют:

— для «квадратурного»: 0,785;

— для «гексагонального»: 0,907.

Данные коэффициенты практически не достижимы, а следовательно они еще меньше. Ещё одним фактором влияющим на данный коэффициент является эффект вспучивания и закругления обмотки при ее намотке на сердечник прямоугольного сечения

Проявление эффекта вспучивания и закругления обмотки на прямоугольном сердечнике.

На рисунке показано, как идеальная намотка на сердечник с прямоугольным сечение отличается от реального. Количественно эта величина выражается в 15…20 % увеличении толщины реальной обмотки по сравнению с идеальной.

Таким образом, коэффициент заполнения обмоткой составляет

Коэффициент k₃, определяющий какая доля площади окна может быть занята обмоткой за исключением изолирующих материалов. Конструкция обмоток трансформатора предполагает наличие межслоевой и межобмоточной изоляции, а также изоляции обмоток от сердечника, называемой полями и в общем случае она имеет вид показанный ниже

Обмотки трансформатора с изоляцией.

Размеры изоляции зависят от размера провода и имеет следующие размеры:

— для изоляционных полей от 1,57 до 6,35 мм;

— для межслойной изоляции от 0,013 до 0,254 мм.

В связи с этим значение коэффициента k₃ для броневого ленточного сердечника

— для броневого ферритового сердечника

— для стержневого сердечника

— для тороидального сердечника

Коэффициент k₄, характеризующий влияние изоляции, и учитывает наличие большого количества вторичных обмоток со значительным количеством изоляции. В результате каждая вторичная обмотка уменьшает значение коэффициента k₄ на 5…10%.

В качестве примера вычислим значение коэффициента заполнения окна сердечника k_о для некоторых видов трансформаторов.

Так для проводника диаметром d = 0,8 мм коэффициент заполнения окна в тороидальном ленточном сердечнике составит:

Для трансформатора выполненного на ферритовом Ш-образном сердечнике с обмоткой выполненной проводом диаметром d = 0,2 мм, обмотка намотана «внавал»:

Данные результаты являются расчётными, и на практике величина данного коэффициента получается несколько меньше.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

формула для нахождения сечения магнитопровода, как рассчитать обмотки

Простейший расчет силовых трансформаторов и автотрансформаторов

Иногда приходится самостоятельно изготовлять силовой трансформатор для выпрямителя. В этом случае простейший расчет силовых трансформаторов мощностью до 100—200 Вт проводится следующим образом.

Зная напряжение и наибольший ток, который должна давать вторичная обмотка (U2 и I2), находим мощность вторичной цепи: При наличии нескольких вторичных обмоток мощность подсчитывают путем сложения мощностей отдельных обмоток.

Далее, принимая КПД трансформатора небольшой мощности, равным около 80 %, определяем первичную мощность:

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в сердечнике. Поэтому от значения мощности Р1 зависит площадь поперечного сечения сердечника S, которая возрастает при увеличении мощности. Для сердечника из нормальной трансформаторной стали можно рассчитать S по формуле:

где s — в квадратных сантиметрах, а Р1 — в ваттах.

По значению S определяется число витков w’ на один вольт. При использовании трансформаторной стали

Если приходится делать сердечник из стали худшего качества, например из жести, кровельного железа, стальной или железной проволоки (их надо предварительно отжечь, чтобы они стали мягкими), то следует увеличить S и w’ на 20—30 %.

Теперь можно рассчитать число витков обмоток

В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на сопротивлении вторичных обмоток. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5—10 % больше рассчитанного.

Ток первичной обмотки

Диаметры проводов обмоток определяются по значениям токов и исходя из допустимой плотности тока, которая для трансформаторов принимается в среднем 2 А/мм2. При такой плотности тока диаметр провода без изоляции любой обмотки в миллиметрах определяется по табл. 1 или вычисляется по формуле:

Когда 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 табл. 1 или рассчитывается по формуле:

Для обмоток низкого напряжения, имеющих небольшое число витков толстого провода и расположенных поверх других обмоток, плотность тока можно увеличить до 2,5 и даже 3 А/мм2, так как эти обмотки имеют лучшее охлаждение. Тогда в формуле для диаметра провода постоянный коэффициент вместо 0,8 должен быть соответственно 0,7 или 0,65.

В заключение следует проверить размещение обмоток в окне сердечника. Общая площадь сечения витков каждой обмотки находится (умножением числа витков w на площадь сечения провода, равную 0,8d2из, где dиз — диаметр провода в изоляции. Его можно определить по табл. 1, в которой также указана масса провода. Площади сечения всех обмоток складываются. Чтобы учесть ориентировочно неплотность намотки, влияние каркаса изоляционных прокладок между обмотками и их слоями, нужно найденную площадь увеличить в 2—3 раза. Площадь окна сердечника не должна быть меньше значения, полученного из расчета.

В качестве примера рассчитаем силовой трансформатор для выпрямителя, питающего некоторое устройство с электронными лампами. Пусть трансформатор должен иметь обмотку высокого напряжения, рассчитанную на напряжение 600 В и ток 50 мА, а также обмотку для накала ламп, имеющую U = 6,3 В и I = 3 А. Сетевое напряжение 220 В.

Определяем общую мощность вторичных обмоток:

Мощность первичной цепи

Находим площадь сечения сердечника из трансформаторной стали:

Число витков на один вольт

Ток первичной обмотки

Число витков и диаметр проводов обмоток равны:

• для первичной обмотки

• для повышающей обмотки

• для обмотки накала ламп

Предположим, что окно сердечника имеет площадь сечения 5×3 = 15 см2 или 1500 мм2, а у выбранных проводов диаметры с изоляцией следующие: d1из = 0,44 мм; d2из = 0,2 мм; d3из = 1,2 мм.

Проверим размещение обмоток в окне сердечника. Находим площади сечения обмоток:

• для первичной обмотки

• для повышающей обмотки

• для обмотки накала ламп

Общая площадь сечения обмоток составляет примерно 430 мм2.

Как видно, она в три с лишним раза меньше площади окна и, следовательно, обмотки разместятся.

Расчет автотрансформатора имеет некоторые особенности. Его сердечник надо рассчитывать не на полную вторичную мощность Р2, а только на ту ее часть, которая передается магнитным потоком и может быть названа трансформируемой мощностью Рт.

Эта мощность определяется по формулам:

— для повышающего автотрансформатора

— для понижающего автотрансформатора, причем

Если автотрансформатор имеет отводы и будет работать при различных значениях n, то в расчете надо брать значение п, наиболее отличающееся от единицы, так как в этом случае значение Рт будет наибольшее и надо, чтобы сердечник мог передать такую мощность.

Затем определяется расчетная мощность Р, которая может быть принята равной 1,15•Рт. Множитель 1,15 здесь учитывает КПД автотрансформатора, который обычно несколько выше, чем у трансформатора. Д

алее применяются формулы расчета площади сечения сердечника (по мощности Р), числа витков на вольт, диаметров проводов, указанные выше для трансформатора. При этом надо иметь в виду, что в части обмотки, являющейся общей для первичной и вторичной цепей, ток равен I1 — I2, если автотрансформатор повышающий, и I2 — I1 если он понижающий.

KOMITART – развлекательно-познавательный портал

Разделы сайта

DirectAdvert NEWS

Друзья сайта

Осциллографы

Мультиметры

Купить паяльник

Купить Микшер

Купить Караоке

Статистика

Простой расчет понижающего трансформатора.

Магнитопровод низкочастотного трансформатора состоит из стальных пластин. Использование пластин вместо монолитного сердечника уменьшает вихревые токи, что повышает КПД и снижает нагрев.

Магнитопроводы вида 1, 2 или 3 получают методом штамповки.
Магнитопроводы вида 4, 5 или 6 получают путём навивки стальной ленты на шаблон, причём магнитопроводы типа 4 и 5 затем разрезаются пополам.

1, 4 – броневые,
2, 5 – стержневые,
6, 7 – кольцевые.

Чтобы определить сечение магнитопровода, нужно перемножить размеры «А» и «В». Для расчётов в этой статье используется размер сечения в сантиметрах.

Трансформаторы с витыми стержневым поз.1 и броневым поз.2 магнитопроводами.

Трансформаторы с штампованными броневым поз.1 и стержневым поз.2 магнитопроводами.

Трансформаторы с витыми кольцевыми магнитопроводами.

Габаритную мощность трансформатора можно приблизительно определить по сечению магнитопровода. Правда, ошибка может составлять до 50%, и это связано с рядом факторов. Габаритная мощность напрямую зависит от конструктивных особенностей магнитопровода, качества и толщины используемой стали, размера окна, величины индукции, сечения провода обмоток и даже качества изоляции между отдельными пластинами.

Чем дешевле трансформатор, тем ниже его относительная габаритная мощность.
Конечно, можно путём экспериментов и расчетов определить максимальную мощность трансформатора с высокой точностью, но смысла большого в этом нет, так как при изготовлении трансформатора, всё это уже учтено и отражено в количестве витков первичной обмотки.
Так что, при определении мощности, можно ориентироваться по площади сечения набора пластин проходящего через каркас или каркасы, если их две штуки.

Где:
P – мощность в Ваттах,
B – индукция в Тесла,
S – сечение в см²,
1,69 – постоянный коэффициент.

Сначала определяем сечение, для чего перемножаем размеры А и Б.

Максимальные ориентировочные значения индукции.

КАК РАССЧИТАТЬ ПОНИЖАЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР.

В домашнем хозяйстве бывает необходимо оборудовать освещение в сырых помещениях: подвале или погребе и т.д. Эти помещения имеют повышенную степень опасности поражения электрическим током.

В этих случаях следует пользоваться электрооборудованием, рассчитанным на пониженное напряжение питания, не более 42 вольт .
Можно пользоваться электрическим фонарем с батарейным питанием или воспользоваться понижающим трансформатором с 220 вольт на 36 вольт .

В качестве примера давайте рассчитаем и изготовим однофазный силовой трансформатор 220/36 вольт.
Для освещения таких помещений подойдет электрическая лампочка на 36 Вольт и мощностью 25 — 60 Ватт . Такие лампочки с цоколем под стандартный патрон продаются в магазинах электро-товаров.

Если вы найдете лампочку другой мощности, например на 40 ватт , нет ничего страшного — подойдет и она. Просто наш трансформатор будет выполнен с запасом по мощности.

Мощность во вторичной цепи: Р2 = U2 • I2 = 60 ватт

Где:
Р2 – мощность на выходе трансформатора, нами задана 60 ватт ;
U2 — напряжение на выходе трансформатора, нами задано 36 вольт ;
I2 — 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:

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в магнитопроводе. Поэтому от значения Р1 , 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 будет располагаться каркас с первичной и вторичной обмотками.

Площадь поперечного сечения магнитопровода рассчитывается по формуле:

Где:
S — площадь в квадратных сантиметрах,
P1 — мощность первичной сети в ваттах.

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

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

Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках.

Число витков в первичной обмотке на 220 вольт:

Число витков во вторичной обмотке на 36 вольт:

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:

Ток во вторичной обмотке трансформатора:

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:

Для первичной обмотки диаметр провода будет:

Диаметр провода для вторичной обмотки:

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:

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:

Округлим до 1,0 мм² .

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

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

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

Ремонт современных электрических приборов и изготовление самодельных конструкций часто связаны с блоками питания, пускозарядными и другими устройствами, использующими трансформаторное преобразование энергии. Их состояние надо уметь анализировать и оценивать.

Считаю, что вам поможет выполнить расчет трансформатора онлайн калькулятор, работающий по подготовленному алгоритму, или старый проверенный дедовский метод с формулами, требующий вдумчивого отношения. Испытайте оба способа, используйте лучший.

Сразу заостряю ваше внимание на том вопросе, что приводимые методики не способны точно учесть магнитные свойства сердечника, который может быть выполнен из разных сортов электротехнических стали.

Поэтому реальные электрические характеристики собранного трансформатора могут отличаться на сколько-то вольт или число ампер от полученного расчетного значения. На практике это обычно не критично, но, всегда может быть откорректировано изменением числа количества в одной из обмоток.

Поперечное сечение магнитопровода передает первичную энергию магнитным потоком во вторичную обмотку. Обладая определенным магнитным сопротивлением, оно ограничивает процесс трансформации.

От формы, материала и сечения сердечника зависит мощность, которую можно преобразовывать и нормально передавать во вторичную цепь.

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:

Ширину пластины под катушкой с обмоткой.
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.

Как рассчитать силовой трансформатор по формулам за 5 этапов

Привожу упрощенную методику, которой пользуюсь уже несколько десятков лет для создания и проверки самодельных трансформаторных устройств из железа неизвестной марки по мощности нагрузки.

По ней мне практически всегда получалось намотать схему с первой попытки. Очень редко приходилось добавлять или уменьшать некоторое количество витков.

Этап №1. Как мощность сухого трансформатора влияет на форму и поперечное сечение магнитопровода

В основу расчета положено среднее соотношение коэффициента полезного действия ŋ, как отношение электрической мощности S2, преобразованной во вторичной обмотке к приложенной полной S1 в первичной.

Потери мощности во вторичной обмотке оценивают по статистической таблице.

Мощность трансформатора, ватты	Коэффициент полезного действия ŋ
15÷50	0,50÷0,80
50÷150	0,80÷0,90
150÷300	0,90÷0,93
300÷1000	0,93÷0,95
>1000	0.95÷0,98

Электрическая мощность устройства определяется произведением номинального тока, протекающего по первичной обмотке в амперах, на напряжение бытовой проводки в вольтах.

Она преобразуется в магнитную энергию, протекающую по сердечнику, полноценно распределяясь в нем в зависимости от формы распределения потоков:

для кольцевой фигуры из П-образных пластин площадь поперечного сечения под катушкой магнитопровода рассчитывается как Qc=√S1;
у сердечника из Ш-образных пластин Qc=0,7√S1.

Этап №2. Особенности вычисления коэффициента трансформации и токов внутри обмоток

Силовой трансформатор создается для преобразования электрической энергии одной величины напряжения в другое, например, U1=220 вольт на входе и U2=24 V — на выходе.

Коэффициент трансформации в приведенном примере записывается как выражение 220/24 или дробь с первичной величиной напряжения в числителе, а вторичной — знаменателе. Он же позволяет определить соотношение числа витков между обмотками.

На первом этапе мы уже определили электрические мощности каждой обмотки. По ним и величине напряжения необходимо рассчитать силу электрического тока I=S/U внутри любой катушки.

Этап №3. Как вычислить диаметры медного провода для каждой обмотки

При определении поперечного сечения проводника катушки используется эмпирическое выражение, учитывающее, что плотность тока лежит в пределах 1,8÷3 ампера на квадратный миллиметр.

Величину тока в амперах для каждой обмотки мы определили на предыдущем шаге.

Теперь просто извлекаем из нее квадратный корень и умножаем на коэффициент 0,8. Полученное число записываем в миллиметрах. Это расчетный диаметр провода для катушки.

Он подобран с учетом выделения допустимого тепла из-за протекающего по нему тока. Если место в окне сердечника позволяет, то диаметр можно немного увеличить. Тогда эти обмотки будут лучше приспособлены к тепловым нагрузкам.

Когда даже при плотной намотке все витки провода не вмещаются в окне магнитопровода, то его поперечное сечение допустимо чуть уменьшить. Но, такой трансформатор следует использовать для кратковременной работы и последующего охлаждения.

Этап №4. Определение числа витков обмоток по характеристикам электротехнической стали: важные моменты

Вычисление основано на использовании магнитных свойств железа сердечника. Промышленные трансформаторы собираются из разных сортов электротехнической стали, подбираемые под конкретные условия работы. Они рассчитываются по сложным, индивидуальным алгоритмам.

Домашнему мастеру достаются магнитопроводы неизвестной марки, определить электротехнические характеристики которой ему практически не реально. Поэтому формулы учитывают усредненные параметры, которые не сложно откорректировать при наладке.

Для расчета вводится эмпирический коэффициент ω’. Он учитывает величину напряжения в вольтах, которое наводится в одном витке катушки и связан с поперечным сечением магнитопровода Qc (см кв).

В первичной обмотке число витков вычислим, как W1= ω’∙U1, а во вторичной — W2= ω’∙U2.

Этап №5. Учет свободного места внутри окна магнитопровода

На этом шаге требуется прикинуть: войдут ли все обмотки в свободное пространство окна сердечника с учетом габаритов катушки.

Для этого допускаем, что провод имеет сечение не круглое, а квадрата со стороной одного диаметра. Тогда при совершенно идеальной плотной укладке он займет площадь, равную произведению единичного сечения на количество витков.

Увеличиваем эту площадь процентов на 30, ибо так идеально намотать витки не получится. Это будет место внутри полостей катушки, а она еще займет определенное пространство.

Далее сравниваем полученные площади для катушек каждой обмотки с окном магнитопровода и делаем выводы.

Второй способ оценки — мотать витки «на удачу». Им можно пользоваться, если новая конструкция перематывается проводом со старых рабочих катушек на том же сердечнике.

4 практических совета по наладке и сборке трансформатора: личный опыт

Сборка магнитопровода

Степень сжатия пластин влияет на шумы, издаваемые железом сердечника при вибрациях от протекающего по нему магнитного потока.

Одновременно не плотное прилегание железа с воздушными зазорами увеличивает магнитное сопротивление, вызывает дополнительные потери энергии.

Если для стягивания пластин используются металлические шпильки, то их надо изолировать от железа сердечника бумажными вставками и картонными шайбами.

Иначе по этому креплению возникнет искусственно созданный короткозамкнутый виток. В нем станет наводиться дополнительная ЭДС, значительно снижающая коэффициент полезного действия.

Состояние изоляции крепежных болтов относительно железа сердечника проверяют мегаомметром с напряжением от 1000 вольт. Показание должно быть не менее 0,5 Мом.

Расчет провода по плотности тока

Оптимальные размеры трансформатора играют важную роль для устройств, работающих при экстремальных нагрузках.

Для питающей обмотки, подключенной к бытовой проводке лучше выбирать плотность тока из расчета 2 А/мм кв, а для остальных — 2,5.

Способы намотки витков

Быстрая навивка на станке «внавал» занимает повышенный объем и нормально работает при относительно небольших диаметрах провода.

Качественную укладку обеспечивает намотка плотными витками один возле другого с расположением их рядами и прокладкой ровными слоями изоляции из конденсаторной бумаги, лакоткани, других материалов.

Хорошо подходят для создания диэлектрического слоя целлофановые (не из полиэтилена) ленты. Можно резать их от упаковок сигарет. Отлично справляется с задачами слоя изоляции кулинарная пленка для запекания мясных продуктов и выпечек.

Она же придает красивый вид внешнему покрытию катушки, одновременно обеспечивая ее защиту от механических повреждений.

Обмотки сварочных и пускозарядных устройств, работающие в экстремальных условиях с высокими нагрузками, желательно дополнительно пропитывать между рядами слоями силикатного клея (жидкое стекло).

Ему требуется дать время, чтобы засох. После этого наматывают очередной слой, что значительно удлиняет сроки сборки. Зато созданный по такой технологии трансформатор хорошо выдерживает высокие температурные нагрузки без создания межвитковых замыканий.

Как вариант такой защиты работает пропитка рядов провода разогретым воском, но, жидкое стекло обладает лучшей изоляцией.

Когда длины провода не хватает для всей обмотки, то его соединяют. Подключение следует делать не внутри катушки, а снаружи. Это позволит регулировать выходное напряжение и силу тока.

Замер тока на холостом ходу трансформатора

Мощные сварочные аппараты требуют точного подбора объема пластин и количества витков под рабочее напряжение, что взаимосвязано.

Выполнить качественную наладку позволяет замер тока холостого хода при оптимальной величине напряжения на входной обмотке питания.

Его значение должно укладываться в предел 100÷150 миллиампер из расчета на каждые 100 ватт приложенной мощности для трансформаторных изделий длительного включения. Когда используется режим кратковременной работы с частыми остановками, то его можно увеличить до 400÷500 мА.

Выполняя расчет трансформатора онлайн калькулятором или проверку его вычислений дедовскими формулами, вам придется собирать всю конструкцию в железе и проводах. При первых сборках своими руками можно наделать много досадных ошибок.

Чтобы их избежать рекомендую посмотреть видеоролик владельца Юность Ru. Он очень подробно и понятно объясняет технологию сборки и расчета. Под видео расположено много полезных комментариев, с которыми тоже следует ознакомиться.

Если заметите в ролике некоторые моменты, которые немного отличаются от моих рекомендаций, то можете задавать вопросы в комментариях. Обязательно обсудим.

Расчет трансформатора

Многие электронные и радиотехнические устройства получают питание от нескольких источников постоянного напряжения. Они относятся к так называемым вторичным источникам питания. В качестве первичных источников выступают сети переменного тока, напряжением 127 и 220 вольт, с частотой 50 Гц. Для обеспечения аппаратуры постоянным напряжением, вначале требуется выполнить повышение или понижение сетевого напряжения до необходимого значения. Чтобы получить требуемые параметры, необходимо произвести расчет трансформатора, который выполняет функцию посредника между электрическими сетями и приборам, работающими при постоянном напряжении.

Расчет силового трансформатора

Для точного расчета трансформатора требуются довольно сложные вычисления. Тем не менее, существуют упрощенные варианты формул, используемые радиолюбителями при создании силовых трансформаторов с заданными параметрами.

В начале нужно заранее рассчитать величину силы тока и напряжения для каждой обмотки. С этой целью на первом этапе определяется мощность каждой повышающей или понижающей вторичной обмотки. Расчет выполняется с помощью формул: P₂ = I₂xU₂; P₃ = I₃xU₃;P₄ = I₄xU₄, и так далее. Здесь P₂, P₃, P₄ являются мощностями, которые выдают обмотки трансформатора, I₂, I₃, I₄ – сила тока, возникающая в каждой обмотке, а U₂, U₃, U₄ – напряжение в соответствующих обмотках.

Определить общую мощность трансформатора (Р) необходимо отдельные мощности обмоток сложить и полученную сумму умножить на коэффициент потерь трансформатора 1,25. В виде формулы это выглядит как: Р = 1,25 (Р₂ + Р₃ + Р₄ + …).

Исходя из полученной мощности, выполняется расчет сечения сердечника Q (в см2). Для этого необходимо извлечь квадратный корень из общей мощности и полученное значение умножить на 1,2: . С помощью сечения сердечника необходимо определить количество витков n , соответствующее 1 вольту напряжения: n = 50/Q.

На следующем этапе определяется количество витков для каждой обмотки. Вначале рассчитывается первичная сетевая обмотка, в которой количество витков с учетом потерь напряжения составит: n₁ = 0,97 xn xU₁. Вторичные обмотки рассчитываются по следующим формулам: n₂ = 1,03 x n x U₂; n₃ = 1,03 x n x U₃;n₄ = 1,03 x n x U₄;…

Любая обмотка трансформатора имеет следующий диаметр проводов:
где I – сила тока, проходящего через обмотку в амперах, d – диаметр медного провода в мм. Определить силу тока в первичной (сетевой) обмотке можно по формуле: I₁ = P/U_1.Здесь используется общая мощность трансформатора.

Далее выбираются пластины для сердечника с соответствующими типоразмерами. В связи с этим, вычисляется площадь, необходимая для размещения всей обмотки в окне сердечника. Необходимо воспользоваться формулой: S_м = 4 x (d₁ 2 n₁ + d₂ 2 n₂ +d₃ 2 n₃ + d₄ 2 n₄ + …), в которой d₁, d₂, d₃ и d₄ – диаметр провода в мм, n₁, n₂, n₃ и n₄ – количество витков в обмотках. В этой формуле берется в расчет толщина изоляции проводников, их неравномерная намотка, место расположения каркаса в окне сердечника.

Полученная площадь S_м позволяет выбрать типоразмер пластины таким образом, чтобы обмотка свободно размещалась в ее окне. Не рекомендуется выбирать окно, размеры которого больше, чем это необходимо, поскольку это снижает нормальную работоспособность трансформатора.

Заключительным этапом расчетов будет определение толщины набора сердечника (b), осуществляемое по следующей формуле: b = (100 xQ)/a, в которой «а» – ширина средней части пластины. После выполненных расчетов можно выбирать сердечник с необходимыми параметрами.

Как рассчитать мощность трансформатора

Чаще всего необходимость расчета мощности трансформатора возникает при работе со сварочной аппаратурой, особенно когда технические характеристики заранее неизвестны.

Мощность трансформатора тесно связана с силой тока и напряжением, при которых аппаратура будет нормально функционировать. Самым простым вариантом расчета мощности будет умножение значения напряжения на величину силы тока, потребляемого устройством. Однако на практике не все так просто, прежде всего из-за различия в типах устройств и применяемых в них сердечников. В качестве примера рекомендуется рассматривать Ш-образные сердечники, получившие наиболее широкое распространение, благодаря своей доступности и сравнительно невысокой стоимости.

Для расчета мощности трансформатора понадобятся параметры его обмотки. Эти вычисления проводятся по такой же методике, которая рассматривалась ранее. Наиболее простым вариантом считается практическое измерение обмотки трансформатора. Показания нужно снимать аккуратно и максимально точно. После получения всех необходимых данных можно приступать к расчету мощности.

Ранее, для определения площади сердечника применялась формула: S=1,3*√Pтр. Теперь же, зная площадь сечения магнитопровода, эту формулу можно преобразовать в другой вариант: Р_тр = (S/1,3)/2. В обеих формулах число 1,3 является коэффициентом с усредненным значением.

Расчёт трансформатора по сечению сердечника

Конструкция трансформатора зависят от формы магнитопровода. Они бывают стержневыми, броневыми и тороидальными. В стержневых трансформаторах обмотки наматываются на стержни сердечника. В броневых – магнитопроводом только частично обхватываются обмотки. В тороидальных конструкциях выполняется равномерное распределение обмоток по магнитопроводу.

Для изготовления стержневых и броневых сердечников используются отдельные тонкие пластины из трансформаторной стали, изолированные между собой. Тороидальные магнитопроводы представляют собой намотанные рулоны из ленты, для изготовления которых также используется трансформаторная сталь.

Важнейшим параметром каждого сердечника считается площадь поперечного сечения, оказывающая большое влияние на мощность трансформатора. КПД стержневых трансформаторов значительно превышает такие же показатели у броневых устройств. Их обмотки лучше охлаждаются, оказывая влияние на допустимую плотность тока. Поэтому в качестве примера для расчетов рекомендуется рассматривать именно эту конструкцию.

В зависимости от параметров сердечника, определяется значение габаритной мощности трансформатора. Она должна превышать электрическую, поскольку возможности сердечника связаны именно с габаритной мощностью. Эта взаимная связь отражается и в расчетной формуле: S_о хS_с = 100 хР_г /(2,22 * В_с х j х f х k_ох k_c). Здесь S_о и S_с являются соответственно площадями окна и поперечного сечения сердечника, Рг – значение габаритной мощности, Вс – показатель магнитной индукции в сердечнике, j – плотность тока в проводниках обмоток, f – частота переменного тока, k_о и k_c – коэффициенты заполнения окна и сердечника.

Как определить число витков обмотки трансформатора не разматывая катушку

При отсутствии данных о конкретной модели трансформатора, количество витков в обмотках определяется при помощи одной из функций мультиметра.

Мультиметр следует перевести в режим омметра. Затем определяются выводы всех имеющихся обмоток. Если между магнитопроводом и катушкой имеется зазор, то сверху всех обмоток наматывается дополнительная обмотка из тонкого провода. От количества витков будет зависеть точность результатов измерений.

Один щуп прибора подключается к концу основной обмотки, а другой щуп – к дополнительной обмотке. По очереди выполняются измерения всех обмоток. Та из них, у которой наибольшее сопротивление, считается первичной. Полученные данные позволяют выполнить расчет трансформатора и вместе с другими параметрами выбрать наиболее оптимальную конструкцию для конкретной электрической цепи.

Силовые трансформаторы, простой расчет

В статье на конкретном примере приводится простой метод расчета силового трансформатора для блока питания или зарядного устройства.

Перед тем, как использовать силовой трансформатор необходимо определиться с его мощностью.

Например, нужно рассчитать силовой трансформатор для зарядного устройства, которым будем заряжать автомобильные аккумуляторы емкостью до 60 А/час.

Как известно, ток заряда равен 0,1 от емкости аккумулятора, в нашем случае это 6 Ампер.

Напряжение для заряда аккумулятора должно быть не менее 15 В, плюс падение напряжения на диодах и токоограничивающем резисторе, примем его около 5 В.

Итого, напряжение вторичной обмотки должно быть около 20 В, при токе до 6 А. Мощность при этом, будет равна Р = 6 А х 20 В = 120 Вт.

К.п.д. силового трансформатора при мощности до 60 Вт составляет 0,75. При мощности до 150 Вт 0,8 и при больших мощностях 0,85.

В нашем случае принимаем к.п.д. равным 0,8.

При мощности вторичной обмотки 120 Вт, с учетом к.п.д. мощность первичной обмотки равна:

120 Вт : 0,8 = 150 Вт.

По этой мощности определяем площадь поперечного сечения сердечника, на котором будут расположены обмотки.

S (см 2 ) = (1,0 ÷1,2) √Р

Коэффициент перед корнем квадратным из мощности зависит от качества электротехнической стали сердечника.

Принимаем его равным среднему значению 1,1 и получаем площадь сердечника равной 13,5 см 2 .

Теперь нужно определить дополнительную величину – количество витков на вольт. Обозначим ее N.

Коэффициент от 50 до 70 зависит от качества стали. Возьмем среднее значение 60. Получаем количество витков на вольт равным:

Округлим это значение до 4,5 витка на вольт.

Первичная обмотка будет работать от 220 В. Ее количество витков равно 220 х 4,5 = 990 витков.

Вторичная обмотка должна выдавать 20 В. Ее количество витков равно 20 х 4,5 = 90 витков.

Осталось определить диаметр провода обмоток.

Для этого нужно знать ток каждой обмотки. Для вторичной обмотки ток нам известен, его величина 6 А.

Ток первичной обмотки определим, как мощность, деленную на напряжение. (Сдвиг фаз для упрощения расчета учитывать не будем).

I₁ = 150 Вт / 220 В = 0,7 А

Диаметр провода определяем по формуле:

Коэффициент перед корнем квадратным влияет на плотность тока в проводе. Чем больше его значение, тем меньше будет греться провод при работе. Примем среднее значение.

Для меди плотность тока до 3,2 А/мм кв, для алюминиевых проводов до 2А/мм кв.

Диаметр провода первичной обмотки:

D₁ = 0,75 √0,7 = 0,63 мм

Диаметр провода вторичной обмотки:

D₂ = 0,75 √6 = 1,84 мм

Для намотки выбираем ближайший больший диаметр. Если нет толстого провода для вторичной обмотки, можно намотать ее в два провода. При этом суммарная площадь сечения проводов должна быть не меньше площади сечения для рассчитанного диаметра провода. Как известно, площадь сечения равна πr² , где π это 3,14, а r — радиус провода.

Вот и весь расчет.

Если вторичных обмоток несколько, сумма их мощностей не должна превышать величину, равную мощности первичной обмотки, умноженной на к.п.д. Количество витков на вольт одинаково для всех обмоток конкретного трансформатора. Если известно количество витков на вольт, можно намотать обмотку на любое напряжение, главное, чтобы она влезла в окно магнитопровода. Диаметр провода каждой обмотки определяется исходя из величины тока этой обмотки.

Овладев этой простой методикой, вы сможете не только изготовить нужный вам силовой трансформатор, но и подобрать уже готовый.

Материал статьи продублирован на видео:

Расчет трансформатора

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

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. Замерив полученное напряжение, намотанной вторичной контрольной обмотки, делаем расчет количества витков на вольт.
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:
w2 = 55 U2 / S ,
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

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.
Данные первичных обмоток на 220в трансформаторов ОСМ Минского электротехнического завода 1980 год.

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

Подключение обмоток трансформаторов ТПП

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.
Часто возникает необходимость применять унифицированные трансформаторы типа ТАН, ТН, ТА, ТПП на нужное напряжение и для получения необходимой нагрузочной способности, а простым языком нам надо подобрать, к примеру, трансформатор со вторичной обмоткой 36 вольт и чтобы он отдавал 4 ампера под нагрузкой, первичная конечно 220 вольт.
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.

Консультации — Инженер по подбору | Как правильно подобрать трансформатор

Зия Салами, доктор философии, CDM Smith, Шарлотта, Северная Каролина; Лилли Ванг, CDM Smith, Роли, Северная Каролина; и Адриан Хендельс, CDM Smith, Бока-Ратон, Флорида. 24 декабря 2019 г.,

Таблица 2: Отдельные нагрузки с соответствующими параметрами системы, такими как номинальная мощность, коэффициент мощности, КПД и коэффициент нагрузки 1, сведены в таблицу для определения размера трансформатора среднего напряжения. Предоставлено: CDM Smith

Цели обучения

Изучите основные характеристики, применение и параметры трансформатора.
Понимать основные критерии и подходы к определению правильного размера трансформатора.
Узнайте, как использовать программное обеспечение системы электроснабжения для выполнения моделирования.

Трансформатор является основным компонентом системы распределения электроэнергии, оказывающим наибольшее влияние на производительность системы во время установившейся (нормальной) работы и во время системных нарушений, таких как неисправность. Следовательно, инженеры должны убедиться, что трансформатор имеет соответствующий размер для конкретного применения и может подавать адекватную мощность на нагрузки при расчетных условиях и стандартных нормативах.

Типичное применение такого основного оборудования — промышленные предприятия, коммерческие здания, больницы, офисные здания, торговые центры, школы, многоквартирные дома и т. Д. В статье рассматриваются сухие трансформаторы, такие как вентилируемые с самоохлаждением, с принудительным воздушным охлаждением, невентилируемые силовые трансформаторы с самоохлаждением и герметичные с самоохлаждением менее 30 мегавольт ампер и 34,5 киловольта.

В целом трансформаторы сухого типа менее воспламеняемы (т. Е. Не содержат жидкости или масла) и несут меньшую опасность возгорания, что делает их более подходящими для использования в зданиях и рядом с ними.Этот тип трансформатора имеет более высокую рабочую температуру и обычно требует большей площади основания. Поскольку для охлаждения трансформаторов сухого типа требуется воздух, необходимо обеспечить систему вентиляции соответствующего размера для тепла, выделяемого трансформатором.

Общий подход к определению размеров трансформаторов и связанных с ними воздействий на систему одинаков для всех типов трансформаторов с разными классами охлаждения.

Рисунок 1: Показаны наиболее типичные соединения обмоток (фаз) силовых трансформаторов, включая угловое смещение между высоким и низким напряжением.Предоставлено: CDM Smith

Расположение площадки трансформатора

При выборе правильного места для трансформатора необходимо внимательно отнестись к нему. Некоторые детали, включая тип трансформатора, размер, вентиляцию, атмосферное давление, высоту, уровень напряжения и зазор, будут иметь решающее значение при выборе идеального места для трансформатора, необходимого для данной установки.

Инженер должен знать об ограничениях, связанных с выбранным расположением трансформатора.Как правило, номинальные значения киловольт-ампер основаны на температуре, не превышающей 40 ° C, температуре окружающей среды (или температуре окружающей среды 30 ° C, усредненной за 24-часовой период, в противном случае произойдет некоторое снижение ожидаемого срока службы), а также установлен ниже 3300 футов на уровне моря.

Если какое-либо из этих условий не выполняется, трансформатор следует снизить. В таком случае киловольт-ампер трансформатора следует снизить на 8% на каждые 10 ° C выше 40 ° C (при воздушном охлаждении для сухих трансформаторов), а также на 0.3% на каждые 330 футов на высоте более 3300 футов). Более подробная информация для рассмотрения на месте обсуждается в NFPA 70: Статьи 450.8, 450.21 и 450.22 Национального электротехнического кодекса.

Рисунок 2: Показана модель трехфазной системы распределения электроэнергии ETAP для типичного промышленного объекта, такого как водоочистная станция. Предоставлено: CDM Smith

Класс напряжения

Класс напряжения обычно выбирается на основе доступного напряжения источника (например, сетевого источника) и требуемого напряжения нагрузки, если нагрузка предназначена для работы в одно- или трехфазной системе.Стандартные номинальные параметры высоковольтных трансформаторов: 2400, 4160, 4800, 6900, 7 200, 12 000, 13 200, 13 800, 23 000 и 34 500 вольт. В низковольтную сторону входят 208, 480, 2400 и 4160.

Рисунок 3: Показан поток мощности (киловольт-ампер) для каждой ветви, включая процентное напряжение (от номинального значения) и ток повреждения для главного распределительного устройства и центра управления двигателями. Предоставлено: CDM Smith

Подключение обмотки трансформатора и импеданс

Стандартные схемы подключения и маркировка клемм включены в стандарты для определенных типов трансформаторов в соответствии со стандартом IEEE C57.12,70. Наиболее типичные соединения обмоток (фаз) для силовых трансформаторов, включая угловое смещение между высоким и низким напряжением, показано на рисунке 1. На основе этого стандарта угловое смещение трехфазных трансформаторов с треугольником-треугольником или звездой-звездой соединения должны иметь угол 0 градусов, а соединения звезда-треугольник или треугольник-звезда должны быть 30 градусов.

В общем, выбор соединений обмоток в основном основан на общей конструкции системы, требуемом параметре системы (например, способности выдерживать ток короткого замыкания) и особенно схеме заземления нейтрали системы.Кроме того, соединение звездой можно настроить как один из типов заземления, таких как разомкнутый (незаземленный), сплошной (сплошное заземление, отсутствие преднамеренного импеданса в цепи заземления нейтрали), резистор (резистор используется в цепи заземления нейтрали), реактор. (реактор используется в цепи заземления нейтрали) и несколько других менее применимых вариантов.

Конфигурация и схема заземления зависят от общей системы заземления нейтрали на объекте. Твердозаземленный трансформатор звездой (вторичная обмотка) — это типичное применение на объектах низковольтной системы (например.г., 4,16 кВ: 0,480 кВ).

Кроме того, Z (сопротивление, основанное на номинальных киловольт-амперных характеристиках самоохлаждаемого трансформатора) обычно указывается на паспортной табличке, которая прикреплена к передней или внутренней части корпуса трансформатора. Это значение сильно влияет на параметры системы распределения электроэнергии, такие как падение напряжения, доступное короткое замыкание и падающая энергия. Например, выбор трансформатора с более высоким сопротивлением (т. Е. От 5,5% до 7,5%) может снизить доступный ток короткого замыкания, позволяя использовать оборудование с более низкими амперными номиналами отключения, если нет проблем с системным напряжением на объекте.

ANSI C57.12.10 определяет типичные значения импеданса для трансформаторов более 500 кВ. Это значение зависит от номинального тока в киловольт-амперах, а также от номинальных значений напряжения трансформатора со стороны высокого и низкого уровня. Например,% Z для трансформатора с высоковольтной стороной менее 34,5 кВ составляет от 5,5% до 7,5%. Обратите внимание, что типичный% Z для 13,8 киловольт (или меньше) на высокой стороне и 2,4 киловольта (или меньше) на нижней стороне составляет 5,75%.

Большинство промышленных силовых трансформаторов входят в этот диапазон уровней напряжения.Для трансформатора менее или равного 500 кВ типичный импеданс% Z может варьироваться от 2,3% до 5,2% в зависимости от уровня напряжения. Например, трансформатор на 100 киловольт-ампер с 8,32 киловольт (или меньше) на стороне высокого напряжения имеет типичное значение импеданса 2,6%.

Рис. 4: Поток мощности и результаты короткого замыкания для системы на основе фактических операций системы были рассчитаны с использованием ETAP. Предоставлено: CDM Smith

Расчет трансформатора для новых систем

Из-за критической роли трансформаторов в электрических распределительных системах важно, чтобы трансформатор был правильно подобран по размеру, чтобы он мог соответствовать всем применимым условиям нагрузки.Если он меньше размера, это может создать проблемы в системах распределения электроэнергии, включая потерю нагрузки. В общем, расчет трансформатора можно выполнить двумя способами:

Подключенная нагрузка.
Рабочая нагрузка.

В обоих случаях следует учитывать рост нагрузки и будущие модификации оборудования и факторы снижения номинальных характеристик, такие как температура окружающей среды и высота над уровнем моря. Фактор роста обычно зависит от конструкции каждой системы и может варьироваться; От 110% до 130% — разумный диапазон.В обоих методах определение размеров выполняется от системы, расположенной ниже по потоку, до главного трансформатора (т. Е. Снизу вверх).

Разница между этими двумя методами состоит в том, чтобы определить общую подключенную киловольт-амперную нагрузку. Существует несколько факторов, которые определят, какой метод использовать, например, требуемый расчетный запас, спецификация проекта, стоимость, доступность места и влияние на падение напряжения и доступный ток короткого замыкания.

Электрическая распределительная система типичного промышленного объекта, такого как водоочистные сооружения, показана на Рисунке 2.Задача состоит в том, чтобы оценить размер нового вентилируемого трансформатора с самоохлаждением (или оценить размер существующего), исходя из его требуемых нагрузок, используя два ранее упомянутых метода.

Таблица 1: Отдельные нагрузки с соответствующими параметрами системы, такими как номинальная мощность, коэффициент мощности, КПД и коэффициент нагрузки 1, сведены в таблицу для определения типоразмера низковольтного трансформатора. Предоставлено: CDM Smith

Для определения размеров на основе всех подключенных нагрузок , консервативный метод, все подключенные нагрузки учитываются независимо от их рабочего состояния и функции системы.Подбор параметров выполняется от трансформатора, расположенного ниже по потоку, к основному. Как показано на рисунке 3, выходной трансформатор (LV XFMR) является трехфазным на напряжение от 4,16 до 0,480 киловольт, а главный трансформатор (служебный XFMR) — трехфазным, питающим от 13,8 до 4,16 киловольт на различные типы нагрузок (например, нагрузки двигателя, частотно-регулируемые приводы, статические нагрузки, распределительный щит).

Отдельные нагрузки с соответствующими параметрами системы, такими как номинальная мощность, коэффициент мощности, КПД и коэффициент нагрузки, приведены в таблицах 1 и 2.Рассчитывается общий киловольт-ампер подключенной системы, включая расчетный запас, и затем выбирается следующий доступный типоразмер.

Типичный киловольт-ампер стандартного размера для трехфазного трансформатора на основе ANSI C57.12.00 обычно находится в диапазоне от 15 до 100 000 кВА, в зависимости от выходной мощности трансформатора. Ожидается, что входной киловольт-ампер будет выше на 1–5% (т.е. относится к КПД трансформатора) из-за потерь трансформатора в его сердечнике и обмотках, рассеиваемых в виде тепла.Эти потоки для каждого трансформатора показаны на рисунках 3 и 4.

В целом, если не указано иное, трансформаторы не должны подвергаться перегрузке и должны быть одобрены производителем для любых кратковременных перегрузок из-за более низкой температуры окружающей среды.

Оценка данных и выбранного размера киловольт-амперного трансформатора, приведенная в таблицах, подтверждена и проанализирована путем выполнения анализа потока нагрузки с использованием электрического программного обеспечения ETAP. Поток мощности (киловольт-ампер) для каждой ветви, включая процентное напряжение (от номинального значения) и ток короткого замыкания для главного распределительного устройства и центра управления двигателями, показан на рисунке 3.

Для определения размеров на основе фактических операций системы, все подключенные нагрузки будут учитываться в зависимости от их рабочих условий (т. Е. Коэффициентов нагрузки). Как и в случае подключенных нагрузок, определение размеров выполняется от трансформатора, расположенного ниже по потоку, к основной в том же процессе.Общее количество киловольт-ампер, включая расчетный запас, коэффициенты нагрузки и выбранный размер трансформатора, рассчитано и показано в таблицах 3 и 4.

Оценка той же системы с трансформаторами разных размеров показана на рисунке 4. Поток мощности для каждой ветви, включая процентное напряжение и ток повреждения, также показаны для главного распределительного устройства и MCC.

Кроме того, есть несколько результатов, которые следует отметить при сравнении рисунков 3 и 4. Во-первых, метод подключенных нагрузок является более консервативным подходом при определении размеров трансформатора и обеспечивает лучший профиль напряжения системы на вторичной стороне, но он генерирует и вводит больше тока короткого замыкания.В основном это происходит из-за более высокого номинала трансформатора в киловольт-амперах и, как следствие, более высокой инжекции короткого замыкания в систему.

Таблица 3: Отдельные нагрузки с соответствующими параметрами системы, такими как номинальная мощность, коэффициент мощности, КПД с различными коэффициентами нагрузки, сведены в таблицу для определения типоразмера низковольтного трансформатора. Предоставлено: CDM Smith

Во-вторых, типичные силовые трансформаторы оснащены фиксированными ответвлениями (т. Е. Двумя ответвлениями на 2,5% выше номинального напряжения и двумя ответвлениями 2.Отводы на 5% ниже номинального напряжения), которые предназначены для регулировки напряжения трансформатора на первичной или вторичной стороне. Поэтому рекомендуется использовать эту возможность для увеличения (или уменьшения) напряжения системы, если это необходимо.

Например, при желании напряжение на шине MCC на Рисунке 4 может быть увеличено на 2,5% или 5%. Тем не менее, разработчик системы должен быть осторожен, чтобы не решить одну проблему (например, профиль напряжения системы) и одновременно создать другую проблему (например, увеличить ток короткого замыкания за счет увеличения напряжения системы).В дополнение к фиксированным ответвлениям трансформатор может быть оснащен автоматическим переключателем ответвлений, который обеспечивает более широкий диапазон, обычно от -10% до + 10% киловольт обмотки с меньшим шагом (0,625%) для регулировки и управления напряжением на шине на основе желаемого значения напряжения. .

Таблица 4: Отдельные нагрузки с соответствующими параметрами системы, такими как номинальная мощность, коэффициент мощности, КПД с различными коэффициентами нагрузки, сведены в таблицу для определения размера трансформатора среднего напряжения. Предоставлено: CDM Smith

Также важно отметить, что трансформатор с номинальным коэффициентом К рекомендуется для определения размера трансформатора из-за тепловыделения, если объект содержит источники, генерирующие высокие гармоники, обычно более 15% общего гармонического искажения.K-фактор будет определять, насколько трансформатор должен быть уменьшен или увеличен для работы в такой системе. Обратитесь к ANSI / IEEE C57.110 для получения более подробной информации.

Трансформаторы играют решающую роль в обеспечении надлежащей работы энергосистемы. Они должны быть тщательно подобраны и выбраны при проектировании и анализе системы распределения электроэнергии, чтобы обеспечить надежную и безопасную работу системы электроснабжения. При выборе правильного размера трансформатора следует учитывать применимые факторы снижения номинальных характеристик, такие как температура окружающей среды и высота над уровнем моря, а также влияние на напряжение системы распределения электроэнергии и ток короткого замыкания.

Расчеты трансформатора

и NEC

Предоставлено www.MikeHolt.com.

Эта статья является пятой в серии из 12 статей о различиях между заземлением и заземлением.

Давайте начнем обсуждение, сосредоточив внимание на требованиях к объединению услуг.

Металлические части кабельных каналов и / или кожухов, содержащие рабочие провода, должны быть соединены вместе [разд. 250.92 (А)]. Используйте соединительные перемычки вокруг переходных шайб и кольцевых заглушек для сервисных дорожек качения ( Рис.1 ). Вы можете использовать стандартные контргайки для механических соединений с дорожками качения, но вы не можете использовать их в качестве скрепляющих средств [разд. 250.92 (B)].

Рис. 1. Следуйте этим требованиям, чтобы правильно закрепить оборудование на месте обслуживания.

Обеспечьте сервисное соединение одним из следующих способов [разд. 250.92 (B)]:

(1) Прикрепите металлические части к рабочему нейтральному проводу. Для соединения корпуса рабочего выключателя с нулевым проводом обслуживания требуется основная перемычка [разд.250.24 (B) и п. 250,28]. В корпусе сервисного выключателя рабочий нейтральный провод обеспечивает эффективный путь тока замыкания на землю к источнику питания [гл. 250,24 (C)]; следовательно, вам не нужно устанавливать перемычку на стороне питания в ПВХ-кабелепровод, содержащий входные провода для обслуживания [разд. 250.142 (A) (1) и п. 352.60, исключение № 2].

(2) Присоедините металлические дорожки качения к резьбовым муфтам или ступицам с резьбой, указанным в списке.

(3) Соедините металлические дорожки качения с фитингами без резьбы.

(4) Используйте перечисленные устройства, такие как контргайки соединительного типа, втулки, клинья или втулки с соединительными перемычками к рабочему нейтральному проводнику. Перечисленный соединительный клин или проходной изолятор с соединительной перемычкой к рабочему нейтральному проводнику требуется, когда металлическая дорожка качения, содержащая служебные провода, заканчивается кольцевым выбиванием.

Перемычка на стороне питания того типа провода, который используется для этой цели, должна иметь размер в соответствии с таблицей 250.102 (C) (1), основанный на размере / площади проводников рабочей фазы внутри кабельного канала [разд.250.102 (C)]. Контргайка соединительного типа, соединительный клин или соединительная втулка с соединительной перемычкой могут использоваться для металлической дорожки качения, которая заканчивается к корпусу без кольцевой выбивки.

Крепежная контргайка отличается от стандартной контргайки тем, что она содержит крепежный винт с острым концом, который входит в металлический корпус для обеспечения надежного соединения. Присоединение одного конца служебного кабельного канала к служебной нейтрали обеспечивает необходимый путь тока короткого замыкания с низким сопротивлением к источнику.

Соединительные системы связи

Для систем связи должно быть предусмотрено оконечное устройство соединения [Art. 805], радио и телеаппаратура [ст. 810], CATV [ст. 820] и подобные системы [разд. 250.94]. Вы соединяете эти разные системы вместе, чтобы минимизировать разницу напряжений между ними.

Оконечное устройство для межсистемного соединения должно отвечать всем следующим требованиям [разд. 250.94 (A)]:

(1) Будьте доступными.

(2) Иметь емкость, по крайней мере, для трех проводов межсистемного заземления.

(3) Устанавливается так, чтобы не мешать открытию какого-либо корпуса.

(4) Быть надежно закрепленным и электрически подключенным к сервисному разъединителю, корпусу счетчика или проводнику заземляющего электрода (GEC).

(5) Надежно закрепить и электрически подсоединить к разъединителю здания или GEC.

(6) Указывается как заземляющее и связывающее оборудование.

Исключение: оконечное устройство межсистемного соединения не требуется, если системы связи вряд ли будут использоваться.

«Межсистемный контактный зажим» — это устройство, которое обеспечивает средства для подключения соединительных проводов систем связи (витой провод, антенны и коаксиальный кабель) к системе заземляющих электродов здания [ст. 100] ( Рис. 2 ).

Рис. 2. Оконечное устройство для межсистемного соединения должно соответствовать всем требованиям гл. 250,94 (А).

Склеивание металлических частей

Металлические части, предназначенные для использования в качестве заземляющих проводов оборудования (EGC), должны быть соединены вместе, чтобы гарантировать, что они могут безопасно проводить ток короткого замыкания, который может быть на них наложен [разд.110.10, п. 250.4 (A) (5), п. 250.96 (A) и Таблица 250.122 Примечание].

Непроводящие покрытия, такие как краска, необходимо удалить, чтобы обеспечить эффективный путь тока замыкания на землю, или концевые фитинги должны быть спроектированы так, чтобы их удаление не требовалось [разд. 250,12].

Соединение цепей 277 В и 480 В

Металлические кабельные каналы или кабели, содержащие цепи 277 В или 480 В, заканчивающиеся кольцевыми заглушками, должны быть прикреплены к металлическому корпусу с помощью перемычки, размер которой соответствует размеру сек. 250.122 [Разд. 250.102 (D)].

Там, где не встречаются выбивки увеличенного размера, концентрические или эксцентричные, или если коробка или корпус с концентрическими или эксцентрическими отверстиями указаны в списке для обеспечения надежного склеивающего соединения, перемычка не требуется. Но вы должны использовать один из методов, перечисленных в Исключении из Разд. 250,97. Например, используйте две контргайки на жестком металлическом трубопроводе или промежуточном металлическом трубопроводе, одну внутри и одну снаружи ящиков и шкафов.

Перемычки для подключения оборудования должны закрываться любым из восьми способов, перечисленных в разд.250,8 [п. 250.102 (B)]. К ним относятся перечисленные соединители давления, клеммные колодки и экзотермическая сварка.

Размер перемычки на стороне питания

Размер перемычки на стороне питания должен соответствовать Таблице 250.102 (C) (1), в зависимости от размера / площади фазового проводника внутри кабелепровода или кабеля [разд. 250.102 (C) (1)].

Если провода питания фазы соединены параллельно в двух или более кабельных каналах или кабелях, установите размер перемычки заземления на стороне питания для каждого из них в соответствии с Таблицей 250.102 (C) (1), исходя из размера / площади фазных проводов в каждом кабельном канале или кабель [Сек.250.102 (C) (2)].

Размер одной перемычки на стороне питания, устанавливаемой для соединения двух или более дорожек или кабелей, должен соответствовать Таблице 250.102 (C) (1), Примечание 3, исходя из эквивалентной площади фазных проводов на стороне питания [разд. 250.102 (C) (2)].

Давайте рассмотрим пример, который поможет прояснить эти требования.

Вопрос : Какой размер перемычки на стороне питания требуется для трех металлических кабельных каналов, каждая из которых содержит служебные проводники 400 тыс. Км2?

Ответ : Согласно п.250.102 (C) (2) и Таблица 250.102 (C) (1), вам понадобится соединительная перемычка 1/0 AWG на стороне питания для каждой дорожки качения. Для нескольких кабельных каналов допускается использование одной перемычки на стороне питания в зависимости от эквивалентной площади фазных проводов на стороне питания.

Размер соединительной перемычки на стороне нагрузки

Размер соединительной перемычки на стороне нагрузки устройств максимального тока фидера и ответвительной цепи в сек. 250.122 [Разд. 250.102 (D)].

Давайте рассмотрим еще один пример, который поможет прояснить эти требования.

Вопрос : Перемычка заземления оборудования какого размера требуется для каждого металлического кабельного канала, где проводники цепи защищены устройством защиты от перегрузки по току (OCPD) на 1200 А?

Ответ : Если вы используете одну перемычку для скрепления двух или более металлических дорожек качения, задавайте размер за секунду. 250.122, исходя из рейтинга самой большой цепи OCPD. В этом случае быстрая проверка таблицы 250.122 показывает нам, что требуется соединительная перемычка оборудования 3/0 AWG ( Рис.3 ).

Рис. 3. Подбирайте перемычку для подключения оборудования в зависимости от номинала устройства максимального тока цепи.

Соединение систем трубопроводов и обнаженного конструкционного металла

Металлический водопроводный трубопровод с непрерывным электрическим током должен быть присоединен к одному из следующих [разд. 250.104 (A) (1)]:

(1) Корпус сервисного выключателя

(2) Рабочий нулевой провод

(3) GEC, если достаточное сечение

(4) Один из заземляющих электродов заземления электродная система, если GEC или соединительная перемычка к электроду имеют достаточный размер

Соединительная перемычка системы металлических трубопроводов должна быть медной, если в пределах 18 дюймов.поверхности земли [гл. 250.64 (A)] и надлежащим образом защищены в случае физического повреждения [разд. 250,64 (В)].

Дорожка качения из черного металла, содержащая GEC, должна быть электрически непрерывной путем соединения каждого конца дорожки качения с GEC [разд. 250.64 (E)]. Точки крепления должны быть доступны.

Размер соединительных перемычек металлической системы водяных трубопроводов указан в Таблице 250.102 (C) (1) в зависимости от размера / площади проводников рабочей фазы. Они не должны быть больше меди 3/0, алюминия или алюминия, плакированного медью, или алюминия с медью толщиной 250 тыс. См, за исключением случаев, предусмотренных в разд.250.104 (А) (2) и (А) (3).

Склеивание не требуется для изолированных участков металлического водяного трубопровода, подключенного к неметаллической системе водяного трубопровода. Фактически, эти изолированные участки металлических трубопроводов не следует соединять, поскольку они могут стать причиной поражения электрическим током при определенных условиях.

Когда электрически непрерывная металлическая водопроводная система в отдельном помещении металлически изолирована от других людей в здании, металлическая водопроводная система для этого человека может быть подключена к клемме заземления оборудования распределительного устройства, распределительного щита или щита.Выберите размер перемычки в зависимости от номинального значения OCPD цепи в секунду. 250.102 (D) [Разд. 250.104 (А) (2)].

Металлическая водопроводная система здания, питаемая от фидера, должна быть подключена к одному из следующих компонентов:

(1) Клемма заземления оборудования в корпусе отключения здания. ВНИМАНИЕ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

(2) Заземляющий провод фидерного оборудования.

(3) Один из заземляющих электродов в системе заземляющих электродов, если заземляющий электрод или соединительная перемычка к электроду имеют достаточный размер.

Размер соединительной перемычки в сек. 250.102 (D), но он не обязательно должен быть больше, чем самый большой провод фазы фидера или ответвительной цепи, питающей здание.

Другие системы металлических трубопроводов в здании или прикрепленные к нему должны быть соединены [разд. 250.104 (B)]. Трубопровод считается соединенным, если он подключен к прибору, который подключен к заземляющему проводу оборудования цепи.

Информационное примечание 1. Склеивание всех металлических трубопроводов и металлических воздуховодов обеспечит дополнительную безопасность.

Информационное примечание 2: Дополнительную информацию можно найти в NFPA 54, Национальном кодексе по топливному газу, и NFPA 780, Стандарте по установке систем молниезащиты.

Открытый конструкционный металл, который соединен между собой в металлический каркас здания, должен быть прикреплен к одному из следующих [разд. 250.104 (C)]:

(1) Корпус отключения для обслуживания.

(2) Нейтраль в сервисном разъединителе.

(3) Корпус разъединителя здания для питаемых от фидера.

(4) GEC достаточного размера.

(5) Один из заземляющих электродов системы заземляющих электродов, если GEC или соединительная перемычка к электроду имеют достаточный размер.

Комментарий автора : Это требование не распространяется на металлические элементы каркаса (например, металлические стойки) или металлическую обшивку здания.

Металлические водопроводные системы и конструкционные металлические конструкции, соединенные между собой для образования каркаса здания, должны быть соединены с вторичной обмоткой трансформатора за сек.250.104 (D) (1) — (D) (3). Например, открытый конструкционный металл, используемый таким образом в области, обслуживаемой трансформатором, должен быть соединен с нейтральным проводником вторичной обмотки, где GEC подключается к трансформатору [разд. 250.104 (D) (2)].

Исключение № 1: Соединение с трансформатором не требуется, если металлический каркас служит заземляющим электродом [разд. 250,52 (A) (2)] для трансформатора.

Не виноват

Учитывая все подробности, при подключении по току короткого замыкания вероятно упущение или недосмотр.Это могло привести к трагическим последствиям.

Попробуйте этот метод проверки. На монтажном чертеже отметьте все точки, в которых перемычка должна обеспечивать обратный путь повреждения к источнику. Затем пройдите по установке с этим рисунком и отметьте то, что отсутствует.

Эти материалы предоставлены нам компанией Mike Holt Enterprises из Лисберга, штат Флорида. Чтобы просмотреть учебные материалы по Кодексу, предлагаемые этой компанией, посетите сайт www.mikeholt.com/code.
Руководство по номинальным характеристикам трансформатора, кВА
Пусковой фактор и особенности применения
В приведенном выше примере мы разделили на 0.8, чтобы немного увеличить кВА трансформатора. Почему мы это сделали?
Для запуска устройства обычно требуется больше тока, чем для запуска. Чтобы учесть это дополнительное текущее требование, часто бывает полезно включить начальный фактор в свои расчеты. Хорошее практическое правило — умножить напряжение на силу тока, а затем умножить на дополнительный пусковой коэффициент 125%. Деление на 0,8, конечно, то же самое, что умножение на 1,25.
Однако, если вы запускаете трансформатор часто — скажем, чаще, чем один раз в час — вам может понадобиться кВА даже больше, чем рассчитанный вами размер.А если вы работаете со специализированными нагрузками, например, с двигателями или медицинским оборудованием, ваши требования кВА могут существенно отличаться. Для специализированных приложений вам, вероятно, захочется проконсультироваться с профессиональной компанией по производству трансформаторов, чтобы узнать, какая кВА вам нужна.
Уравнение для трехфазных трансформаторов, которое мы обсудим более подробно ниже, также немного отличается. Когда вы выполняете расчеты с трехфазными трансформаторами, вам нужно включить константу, чтобы убедиться, что ваша работа работает правильно.
Стандартные размеры трансформатора
Легко говорить о расчетах размеров трансформаторов абстрактно и придумать массив чисел. Но каковы стандартные размеры трансформаторов, которые вы могли бы купить?
Наиболее распространенными размерами трансформаторов, особенно для коммерческих зданий, являются:
3 кВА
6 кВА
9 кВА
15 кВА
30 кВА
37,5 кВА
45 кВА
75 кВА
112.5 кВА
150 кВА
225 кВА
300 кВА
500 кВА
750 кВА
1000 кВА
Как определить напряжение нагрузки
Прежде чем вы сможете рассчитать необходимую кВА для вашего трансформатора, вам нужно вычислить напряжение нагрузки, которое является напряжением, необходимым для работы электрической нагрузки. Чтобы определить напряжение нагрузки, вы можете взглянуть на свою электрическую схему.
В качестве альтернативы, у вас может быть кВА вашего трансформатора и вы хотите рассчитать необходимое напряжение.В этом случае вы можете скорректировать уравнение, которое мы использовали выше. Поскольку вы знаете, что кВА = V * 1/1000, мы можем решить для V, чтобы получить V = kVA * 1000 / л.
Итак, вы умножите свою номинальную мощность в кВА на 1000, а затем разделите на силу тока. Если ваш трансформатор имеет номинальную мощность 75 кВА, а ваша сила тока 312,5, вы подставите эти числа в уравнение — 75 * 1000 / 312,5 = 240 вольт.
Как определить вторичное напряжение
Первичная и вторичная цепи наматываются вокруг магнитной части трансформатора.Пара различных факторов определяет вторичное напряжение — количество витков в катушках, а также напряжение и ток первичной цепи.
Вы можете рассчитать напряжение вторичной цепи, используя соотношение падений напряжения в первичной и вторичной цепях, а также количество витков цепи вокруг магнитной части трансформатора. Мы будем использовать уравнение t ₁ / t ₂ = V ₁ / V ₂, где t ₁ — количество витков в катушке первичной цепи, t ₂ — количество витков витков в катушке вторичной цепи, V ₁ — это падение напряжения в катушке первичной цепи, а V ₂ — это падение напряжения в катушке вторичной цепи.
Допустим, у вас есть трансформатор с 300 витками первичной обмотки и 150 витками вторичной обмотки. Вы также знаете, что падение напряжения на первой катушке составляет 10 вольт. Подставляя эти числа в приведенное выше уравнение, получаем 300/150 = 10 / t ₂, так что вы знаете, что t ₂, падение напряжения на вторичной катушке, составляет 5 вольт.
Как определить первичное напряжение
Помните, что у каждого трансформатора есть первичная и вторичная стороны. Во многих случаях вам нужно рассчитать первичное напряжение, то есть напряжение, которое трансформатор получает от источника питания.
Вы можете определить это первичное напряжение, используя соотношение тока и напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора. Возможно, вы знаете, что ваш трансформатор имеет ток 4 ампера и падение напряжения на вторичной обмотке 10 вольт. Вы также знаете, что ваш трансформатор пропускает через первичную обмотку ток 6 ампер. Каким должно быть падение напряжения на первичной обмотке?
Пусть i ₁ и i ₂ равны токам через две катушки.Вы можете использовать формулу i ₁ / i ₂ = V ₂ / V ₁. В этом случае i ₁ равно 6, i ₂ равно 4, а V ₂ равно 10, и если вы подставите эти числа в формулу, вы получите 6/4 = 10 / V ₁. Решение для V ₁ дает V ₁ = 10 * 4/6, поэтому падение напряжения в первичной цепи должно составлять 6,667 вольт.
Пример расчета размера трансформатора и падения напряжения из-за запуска большого двигателя
Расчет падения напряжения
Рассчитаем падение напряжения в трансформаторе 1000 кВА , 11/0.480 кВ , полное сопротивление 5,75% из-за пуска 300 кВт , 460 В , 0,8 Коэффициент мощности , код двигателя D (кВА / л.с.) . Двигатель запускается 2 раза в час , а допустимое падение напряжения на вторичной клемме трансформатора составляет 10% .
Пусковой трансформатор двигателя среднего напряжения (человек. J. Schneider Elektrotechnik; фото предоставлено DirectIndustry)
Расчет можно проверить с помощью этой таблицы MS Excel, специально предназначенной для такого рода проблем.
Хорошо, приступим к расчетам…

Ток двигателя / крутящий момент
Ток полной нагрузки двигателя = (кВт x 1000) / (1,732 x Вольт (LL) x PF
Двигатель полный ток нагрузки = 300 × 1000 / 1,732 x 460 x 0,8 = 471 А
Ток заторможенного ротора = множитель x Ток полной нагрузки двигателя

Ток заторможенного ротора (КВА / л.с.)
D 4,6
Двигатель Код Мин. Макс.
A 3.15
B 3,16 3,55
C 3,56 4
D 4,1 4,1 5
F 5,1 5,6
G 5,7 6,3
H 6.4 7,1
J 7,2 8
K 8,1 9
L 9047 9,1 9047 10,1 11,2
N 11,3 12,5
P 12,6 14
R1 16
S 16,1 18
T 18,1 20
U U 900 22,5
Мин. ток заблокированного ротора двигателя (L1) = 4,10 × 471 = 1930 А
Макс. ток заторможенного ротора двигателя (L2) = 4,50 × 471 = 2118 А
Пусковой ток двигателя, КВА при пуске (Irsm) = Вольт x ток заторможенного ротора x ток полной нагрузки x 1.732/1000
Пуск двигателя, КВА при пуске (Irsm) = 460 x 2118 x 471 x 1,732 / 1000 = 1688 кВА

Трансформатор
Ток полной нагрузки трансформатора = кВА / (1,732 x Вольт)
Ток полной нагрузки трансформатора = 1000 / (1,73 2 × 480) = 1203 ампер.
Ток короткого замыкания на вторичной обмотке ТС (Isc) = Ток полной нагрузки трансформатора / полное сопротивление
Ток короткого замыкания на вторичной обмотке ТС = 1203 / 5,75 = 20919 А
Максимальное кВА ТП при номинальном токе короткого замыкания (Q1) = (Вольт x Isc x 1.732) / 1000
Максимальный кВА ТП при номинальном токе короткого замыкания (Q1) = 480 x 20919 x 1,732 / 1000 = 17391 кВА
Падение напряжения на вторичной обмотке трансформатора из-за броска тока двигателя (Vd) = (Irsm) / Q1
Падение напряжения на вторичной обмотке трансформатора из-за пуска двигателя (Vd) = 1688/17391 = 10%
Падение напряжения на вторичной обмотке трансформатора составляет 10%, что находится в допустимых пределах.
Ток полной нагрузки двигателя ≤ 65% от тока полной нагрузки трансформатора
471 А ≤ 65% x 1203 А = 471 А ≤ 781 А
Здесь падение напряжения находится в пределах , а ток полной нагрузки двигателя ≤ TC full ток нагрузки.
Размер трансформатора соответствует требованиям.
Связанный контент EEP с рекламными ссылками
Выбор трансформатора
Выбор трансформатора
Руководство по определению размеров одно- или трехфазного трансформатора.
Однофазный
Однофазный трансформатор предназначен для преобразования однофазного или трехфазного входного (источника) напряжения в однофазное выходное напряжение (нагрузка), необходимое для вашего оборудования.Чтобы выбрать правильный однофазный трансформатор, вы должны сначала определить:
1) Устанавливаемое оборудование работает от однофазного источника питания (см. Паспортную табличку оборудования или руководство по установке).
2) Первичное напряжение трансформатора. Это то же самое, что и линейное входное (или исходное) напряжение, обычно 480 или 600 вольт переменного тока.
3) Вторичное напряжение трансформатора. Устанавливаемое оборудование будет иметь указанное напряжение питания (см. Паспортную табличку оборудования или руководство по установке).Выбранный трансформатор должен иметь вторичное напряжение, равное требуемому напряжению питания оборудования, обычно 120/240 В переменного тока.
4) Частота в герцах (циклах в секунду) входного (источника) напряжения должна совпадать с рабочей частотой поставляемого оборудования. Выбранный трансформатор должен работать на той же частоте. Типичная рабочая частота 60 Гц.
5) Общая ВА нагрузки определяется как произведение напряжения, подаваемого на нагрузку, и тока, проходящего через нее.Обычно это выражается в ВА (вольт-амперах) или кВА (киловольт-ампер) на паспортной табличке оборудования. Общая нагрузка часто представляет собой комбинацию различных нагрузок (например, освещение, обогреватели, двигатели). Вы должны рассчитать эти отдельные нагрузки и сложить их, чтобы получить общую нагрузку трансформатора. Выбранный трансформатор должен иметь номинальную мощность в кВА, равную или превышающую нагрузку на трансформатор.
Как найти кВА по диаграмме полной нагрузки
A) Определите вторичное напряжение вашего трансформатора.
B) Суммируйте общие значения в амперах, требуемых нагрузкой.
C) Из приведенной ниже таблицы тока полной нагрузки выберите трансформатор с соответствующим вторичным напряжением, со стандартной мощностью в кВА и силой тока, равной или превышающей сумму, требуемую нагрузкой.
Таблица тока полной нагрузки (однофазный трансформатор)
кВА Ток в амперах
120 В 240 В 416V 480 В 600 В 2400 В 4160V
0.25 2,08 1,04 0,6 0,52 0,41 – –
0,5 4,16 2,08 1,2 1,04 0,83 – –
0,75 6,25 3,13 1,8 1,56 1.25 – –
1 8,33 4,17 2,4 2,08 1,67 – –
1,5 12,5 6,25 3,6 3,13 2,5 – –
2 16,7 8.33 4,81 4,17 3,33 – –
3 25 12,5 7,21 6,25 5 1,25 0,72
5 41,6 20,8 12 10,4 8,33 2,08 1.2
7,5 62,5 31,2 18 15,6 12,5 3,12 1,8
10 83,3 41,6 24 20,8 16,6 4,16 2,4
15 125 62,5 36 31.2 25 6,25 3,6
25 208 104 60 52 41,6 10,4 6
37,5 312 156 90,1 78,1 62,5 15,6 9,01
50 416 208 120 104 83.3 20,8 12
75 625 312 180 156 125 31,2 18
100 833 416 240 208 166 41,6 24
150 1250 625 360 312 250 62.5 36
167 1391 695 401 347 278 69,5 40,1
250 2083 1041 600 520 416 104 60
333 2775 1387 800 693 555 138 80
Однофазный двигатель переменного тока Рабочие токи при полной нагрузке в амперах и рекомендуемые характеристики трансформатора
Мощность Ток полной нагрузки (А) Минимальный трансформатор, кВА
110-120 В 208В 220-240 В *
0.5 9,8 5,4 4,9 1,5
0,75 13,8 7,6 6,9 2
1 16 8,8 8 3
1,5 20 11 10 3
2 24 13.2 12 5
3 34 18,7 17 5
5 56 30,8 28 7,5
7,5 80 44 40 15
10 100 55 50 15
15 135 74.8 68 25
20 – – 88 25
25 – – 110 37,5
30 – – 136 37,5
40 – – 176 50
50 – – 216 75
Номинальные значения
кВА включают 10% избыточной мощности для частых запусков двигателя.
* Для двигателей на 200 В увеличьте номинальное напряжение 220–240 В на 15%.
Трехфазный
Трехфазный трансформатор предназначен для преобразования трехфазного входного (источника) напряжения в однофазное и трехфазное выходное (нагрузочное) напряжения, необходимые для вашего оборудования.
Чтобы выбрать правильный трехфазный трансформатор, вы должны сначала определить:
1) Устанавливаемое оборудование работает от трехфазной сети .Примечание. Если нагрузку составляют как однофазное, так и трехфазное оборудование, а однофазное и трехфазное оборудование составляет нагрузку, однофазное оборудование подключается только к одной фазе трансформатора.
2) Первичное напряжение трансформатора. Это то же самое, что и линейное входное (или исходное) напряжение, обычно 480 или 600 вольт переменного тока.
3) Вторичное напряжение трансформатора. Это выходное напряжение трансформатора, которое должно быть таким же, как напряжение, требуемое для устанавливаемого оборудования (см. Паспортную табличку оборудования, обычно 208Y / 120 В).
4) Частота в герцах (циклах в секунду) входного (источника) напряжения должна совпадать с рабочей частотой поставляемого оборудования. Выбранный трансформатор должен работать на той же частоте. Типичная рабочая частота 60 Гц.
5) Общая ВА нагрузки определяется как произведение напряжения, подаваемого на нагрузку, и тока, проходящего через нее. Обычно это выражается в ВА (вольт-амперах) или кВА (киловольт-амперах) на паспортной табличке оборудования.
Общая нагрузка часто представляет собой комбинацию различных нагрузок (например, освещение, обогреватели, двигатели). Вы должны рассчитать эти отдельные нагрузки и сложить их, чтобы получить общую нагрузку трансформатора.
Выбранный трансформатор должен иметь номинальную мощность в кВА, равную или превышающую требуемую нагрузку. Примечание: трехфазный трансформатор необходимо выбирать так, чтобы ни одна из фаз не перегружалась. Если вы подключаете однофазную нагрузку к одной фазе трехфазного трансформатора, вы должны рассчитывать нагрузку так, как если бы она нагружала все три фазы.
Таблица тока полной нагрузки — 3-х фазный трансформатор?
кВА Ток в амперах
208В 240 В 380 В 416V 480 В 600 В 2400 В 4160V
2 5.55 4,81 3,03 2,77 2,4 1,92 0,48 0,27
3 8,32 7,21 4,55 4,16 3,6 2,88 0,72 0,41
6 16,6 14,4 9,11 8.32 7,21 5,77 1,44 0,83
9 24,9 21,6 13,6 12,4 10,8 8,66 2,16 1,24
15 41,6 36 22,7 20,8 18 14,4 3.6 2,08
30 83,2 72,1 45,5 41,6 36 28,8 7,21 4,16
45 124 108 68,3 62,4 54,1 43,3 10,8 6,24
75 208 180 113 104 90.2 72,1 18 10,4
112,5 312 270 170 156 135 108 27 15,6
150 416 360 227 208 180 144 36 20.8
225 624 541 341 312 270 216 54,1 31,2
300 832 721 455 416 360 288 72,1 41,6
450 1249 1082 683 624 541 433 108 62.4
500 1387 1202 759 693 601 481 120 69,3
600 1665 1443 911 832 721 577 144 83,2
750 2081 1804 1139 1040 902 721 180 104
Рабочие токи трехфазного двигателя переменного тока при полной нагрузке в амперах и рекомендуемые характеристики трансформатора
Мощность Ток полной нагрузки (А) Минимум Трансформатор кВА
110-120 В 208В 220-240 В * 440-480В 550-600 В
0.5 4 2,2 2 1 0,8 3
0,75 5,6 3,1 2,8 1,4 1,1 3
1 7,2 4 3,6 1,8 1,4 3
1.5 10,4 5,7 5,2 2,6 2,1 3
2 13,6 7,5 6,8 3,4 2,7 6
3 19,2 10,7 9,6 4,8 3,9 6
5 30.4 16,7 15,2 7,6 6,1 9
7,5 44 24 22 11 9 15
10 56 31 28 14 11 15
15 84 46 42 21 17 30
20 108 59 54 27 22 30
25 136 75 68 34 27 45
30 160 88 80 40 32 45
40 208 114 104 52 41 75
50 260 143 130 65 52 75
60 – 170 154 77 62 75
75 – 211 192 96 77 112.5
100 – 273 248 124 99 150
Номинальные значения
кВА включают 10% избыточной мощности для частых запусков двигателя.
* Для двигателей на 200 В увеличьте номинальное напряжение 220–240 В на 15%.
Расчет размеров трансформатора и генератора
Возможно, вы заметили, что в разных странах существует довольно много разных уровней напряжения, даже на одном континенте.Например, в США для высокого напряжения в коммерческих зданиях используется 480 В, а в Канаде — 600 В, хотя обе страны считаются Северной Америкой. Поскольку большая часть оборудования рассчитана на определенное напряжение, при использовании его в различных местах, где соответствующее напряжение недоступно, вам понадобится трансформатор или генератор. Генераторы также хороши, когда на объекте недостаточно электроэнергии или если питание должно быть отключено во время работы.
Этот блог поможет вам найти трансформатор или генератор подходящего размера для вашего оборудования.
Что нужно знать
Когда требуется трансформатор или генератор, важно выбрать тот, который подходит по размеру для вашего оборудования, иначе вы можете столкнуться с некоторыми проблемами. Распространенная путаница, которую мы слышим с трансформаторами и генераторами, — это их размер, когда они используются для питания электродвигателей. Как правило, домашние генераторы измеряются в ваттах (напряжение, умноженное на силу тока), в зависимости от того, как электродвигатели потребляют энергию.
Чтобы правильно рассчитать генератор для нагрузки электродвигателя, вам необходимо знать кВА (уравнения ниже), которые требуются двигателю в вашем оборудовании.В кВА учитывается дополнительная часть потребляемой двигателем мощности, которая не измеряется обычным способом. Для простоты мы не будем здесь вдаваться в подробности, но эта часть представлена коэффициентом мощности двигателя. В нашем предыдущем сообщении в блоге о чтении паспортных табличек и разъемов мы показали вам, как определить коэффициент мощности двигателя вашего оборудования.
Чтобы рассчитать кВА, необходимую для вашей машины, вам потребуется следующая информация:
Напряжение (В)
Сила тока (амперы)
Коэффициент мощности (PF)
Одно- или трехфазное
Если вы не можете найти коэффициент мощности рассчитываемого оборудования, 0.8 — хорошее общее значение для электродвигателей.
Ниже вы найдете 2 основных уравнения, которые используются, и когда их использовать. Под уравнениями вы найдете калькулятор, который сделает за вас математику.
Для однофазного оборудования

Для трехфазного оборудования

кВА Калькулятор
Введите информацию, которую вы собрали, в поля ниже и нажмите рассчитать:
* ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: При выполнении сложных электрических расчетов всегда целесообразно обратиться за помощью к сертифицированному электрику.Калькулятор на этой странице предлагается только для помощи в генерации общих оценок. В большинстве случаев необходимо учитывать множество дополнительных факторов.
Расчет размера автоматического выключателя / предохранителя для трансформатора (согласно NEC)
Рассчитайте размер автоматического выключателя или предохранителя на первичной и вторичной стороне трансформатора, используя следующую деталь
Детали трансформатора (P) = 1000 кВА
Первичное напряжение (Vp) = 11000 Вольт
Вторичное напряжение (Вс) = 430 В
Импеданс трансформатора = 5%
Подключение трансформатора = треугольник / звезда
Трансформатор находится в неконтролируемом состоянии.
Расчеты:
Первичный ток трансформатора (Ip) = P / 1,732xVp
Первичный ток трансформатора (Ip) = 1000000 / 1,732 × 11000 = 49 А
Вторичный ток трансформатора (Is) = P / 1,732xVs
Вторичный ток трансформатора (Is) = 1000000 / 1,732 × 430 = 71 А
AS согласно NEC 450.3, макс. Номинал C.B или предохранителя соответствует% его тока в соответствии с его первичным напряжением,% импедансом и контролируемым / неконтролируемым состоянием.
Максимальный рейтинг защиты от сверхтоков для неконтролируемого трансформатора Более 600 В (согласно NEC)
% Имп. Первичный вторичный
> 600 Вольт > 600 Вольт <600 Вольт
C.B Предохранитель C.B Предохранитель C.B / Предохранитель
До 6% 600% 300% 300% 250% 125%
Более 6% 400% 300% 250% 225% 125%
Максимальный рейтинг защиты от перегрузки по току для контролируемого трансформатора Более 600 В (согласно NEC)
% Имп. Первичный вторичный
> 600 Вольт > 600 Вольт <600 Вольт
С.B Предохранитель C.B Предохранитель C.B / Предохранитель
До 6% 600% 300% 300% 250% 250%
Более 6% 400% 300% 250% 225% 250%
Максимальный рейтинг защиты от сверхтоков для первичного напряжения трансформаторов менее 600 В (согласно NEC)
Защита Первичная защита Вторичная защита
Метод Более 9A 2A — 9A Менее 2А Более 9A Менее 9A
Только первичная защита 125% 167% 300% Не требуется Не требуется
Первичная и вторичная защита 250% 250% 250% 125% 167%
Размер предохранителя / обратнозависимое время C.B согласно NEC (усилитель)
1 25 60 125 250 600 2000
3 30 70 150 300 700 2500
6 35 80 160 350 800 3000
10 40 90 175 400 1000 4000
15 45 100 200 450 1200 5000
20 50 110 225 500 1600 6000
Для первичной стороны:
Первичный ток трансформатора (Ip) = 52.49А, импеданс 5%
В соответствии с приведенной выше таблицей в неконтролируемом состоянии Размер автоматического выключателя = 600% первичного тока
Размер автоматического выключателя = 52,49 x 600% = 315 А
Если трансформатор находится в контролируемом состоянии, выберите автоматический выключатель такого же размера, но если трансформатор находится в неконтролируемом состоянии, выберите автоматический выключатель следующего большего размера.
Номинальный ток автоматического выключателя = 350 А (следующий больший номинал 300 А)
Размер предохранителя = 52.49 x 300% = 157 ампер
Номинал предохранителя = 160 А (следующий больший размер 150 А)
Для вторичной стороны:
Вторичный ток трансформатора (Is) = 1342,70 А, полное сопротивление 5%
В соответствии с приведенной выше таблицей в неконтролируемом состоянии Размер автоматического выключателя = 125% вторичного тока
Размер автоматического выключателя = 1342,70 x 125% = 1678 А
Если трансформатор находится в контролируемом состоянии, выберите автоматический выключатель такого же размера, но если трансформатор находится в неконтролируемом состоянии, выберите автоматический выключатель следующего большего размера.
Номинальный ток автоматического выключателя = 2000 А (следующий более высокий номинал 1600 А)
Размер предохранителя = 1342,70 x 125% = 1678 А
Номинальный ток предохранителя = 2000 А (следующий больший размер 1600 А)
Результаты:
Размер автоматического выключателя на первичной стороне = 350 А
Размер предохранителя на первичной стороне = 160 А
Размер автоматического выключателя на вторичной стороне = 2000 А
Размер предохранителя на вторичной стороне = 2000 А
Нравится:
Нравится Загрузка…
Связанные
О компании Jignesh.Parmar (B.E, Mtech, MIE, FIE, CEng)
Джигнеш Пармар закончил M.Tech (Power System Control), B.E (Electric). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Номер участника: M-1473586. Он имеет более чем 16-летний опыт работы в сфере передачи, распределения, обнаружения кражи электрической энергии, технического обслуживания и электротехнических проектов (планирование-проектирование-технический обзор-координация-выполнение).В настоящее время он является сотрудником одной из ведущих бизнес-групп в качестве заместителя менеджера в Ахмедабаде, Индия. Он опубликовал ряд технических статей в журналах «Электрическое зеркало», «Электрическая Индия», «Освещение Индии», «Умная энергия», «Промышленный Электрикс» (австралийские энергетические публикации). Он является внештатным программистом Advance Excel и разрабатывает полезные базовые электрические программы Excel в соответствии с кодами IS, NEC, IEC, IEEE.
No related posts.