Диаметр провода по току и мощности трансформаторов: Силовые трансформаторы, простой расчет — Радиомастер инфо

Силовые трансформаторы, простой расчет — Радиомастер инфо

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

1. 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.

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

S (см²) = (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 см².

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

N = (50 ÷70)/S (см²)

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

N = 60/13,5 = 4,44

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.

4. 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:

D(мм) = (0,7÷0,8)√I(А)

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:

Как рассчитать трансформатор, количество витков намотки на вольт.

Габаритная мощность трансформатора. Диаметр провода обмотки.

В раздел: Советы → Расcчитать силовой трансформатор

Как рассчитать силовой трансформатор и намотать самому.
Можно подобрать готовый трансформатор из числа унифицированных типа ТН, ТА, ТНА, ТПП и других. А если Вам необходимо намотать или перемотать трансформатор под нужное напряжение, что тогда делать?
Тогда необходимо подобрать подходящий по мощности силовой трансформатор от старого телевизора, к примеру, трансформатор ТС-180 и ему подобные.
Надо четко понимать, что чем больше количества витков в первичной обмотке тем больше её сопротивление и поэтому меньше нагрев и второе, чем толще провод, тем больше можно получить силу тока, но это зависит от размеров сердечника — сможете ли разместить обмотку.
Что делаем далее, если неизвестно количество витков на вольт? Для этого необходим ЛАТР, мультиметр (тестер) и прибор измеряющий переменный ток — амперметр. Наматываем по вашему усмотрению обмотку поверх имеющейся, диаметр провода любой, для удобства можем намотать и просто монтажным проводом в изоляции.

Формула для расчета витков трансформатора

50/S

Сопутствующие формулы: P=U2*I2    Sсерд(см2)= √ P(ва)    N=50/S    I1(a)=P/220    W1=220*N    W2=U*N    D1=0,02*√i1(ma)    D2=0,02*√i2(ma)   K=Sокна/(W1*s1+W2*s2)

   50/S — это эмпирическая формула, где S — площадь сердечника трансформатора в см2 (ширину х толщину), считается, что она справедлива до мощности порядка 1кВт.
   Измерив площадь сердечника, прикидываем сколько надо витков намотать на 10 вольт, если это не очень трудно, не разбирая трансформатора наматываем контрольную обмотку через свободное пространство (щель). Подключаем лабораторный автотрансформатор к первичной обмотке и подаёте на неё напряжение, последовательно включаем контрольный амперметр, постепенно повышаем напряжение ЛАТР-ом, до начала появления тока холостого хода.
   Если вы планируете намотать трансформатор с достаточно «жёсткой» характеристикой, к примеру, это может быть усилитель мощности передатчика в режиме SSB, телеграфном, где происходят довольно резкие броски тока нагрузки при высоком напряжении ( 2500 -3000 в), например, тогда ток холостого хода трансформатора устанавливаем порядка 10% от максимального тока, при максимальной нагрузке трансформатора. 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.

После выполнения расчетов, приступаем к выбору самого трансформаторного железа, провода для намотки и изготовление каркаса на которой намотаем обмотки. Для прокладки изоляции между слоями обмоток приготовим лакоткань, суровые нитки, лак, фторопластовую ленту. Учитываем тот факт, что Ш — образный сердечник имеют разную площадь окна, поэтому будет не лишним провести расчет проверки: войдут ли они на выбранный сердечник. Перед намоткой производим расчет — поместится ли обмотки на выбранный сердечник.
Для расчета определения возможности размещения нужного количества обмоток:
1. Ширину окна намотки делим на диаметр наматываемого провода, получаем количество витков наматываемый
на один слой — N¹.
2. Рассчитываем сколько необходимо слоев для намотки первичной обмотки, для этого разделим W1 (количество витков первичной обмотки) на N¹.
3. Рассчитаем толщину намотки слоев первичной обмотки. Зная количество слоев для намотки первичной обмотки умножаем на диаметр наматываемого провода, учитываем толщину изоляции между слоями.
4. Подобным образом считаем и для всех вторичных обмоток.
5. После сложения толщин обмоток делаем вывод: сможем ли мы разместить нужное количество витков всех обмоток на каркасе трансформатора.

Еще один способ расчета мощности трансформатора по габаритам.
Ориентировочно посчитать мощность трансформатора можно используя формулу:
P=0.022*S*С*H*Bm*F*J*Кcu*КПД;
P — мощность трансформатора, В*А;
S — сечение сердечника, см²
L, W — размеры окна сердечника, см;
Bm — максимальная магнитная индукция в сердечнике, Тл;
F — частота, Гц;
Кcu — коэффициент заполнения окна сердечника медью;
КПД — коэффициент полезного действия трансформатора;
Имея в виду что для железа максимальная индукция составляет 1 Тл.
   Варианты значений для подсчета мощности трансформатора КПД = 0,9, f =50, B = 1 — магнитная индукция [T], j =2.5 — плотность тока в проводе обмоток [A/кв.мм] для непрерывной работы, KПД =0,45 — 0,33.

Если вы располагаете достаточно распространенным железом — трансформатор ОСМ-0,63 У3 и им подобным, можно его перемотать?
Расшифровка обозначений ОСМ: О — однофазный, С — сухой, М — многоцелевого назначения.
По техническим характеристикам он не подходит в для включения однофазную сеть 220 вольт т.к. рассчитан на напряжение первичной обмотки 380 вольт.
Что же в этом случае делать?
Имеется два пути решения.
1. Смотать все обмотки и намотать заново.
2. Смотать только вторичные обмотки и оставить первичную обмотку, но так как она рассчитана на 380В, то с нее необходимо смотать только часть обмотки оставив на напряжение 220в.
При сматывании первичной обмотки получается примерно 440 витков (380В) когда сердечник Ш-образной формы, а когда сердечник трансформатора ОСМ намотан на ШЛ данные другие — количество витков меньше.
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.

Трансформатор диаметр провода — Справочник химика 21

    Диаметр провода каждой из обмоток выбирается таким, чтобы получить определенную плотность тока I, которая определяется мощностью трансформатора. Для трансформаторов мощностью до 75 вт допустимая плотность тока составляет 2 а мм . [c.281]

    Величину для низкокачественных сталей можно найти по графику для 1Хг= (М), приведенному на рис. 1-30. Для высококачественных сталей значение можно определить, пользуясь справочными графическими зависимостями для соответствующих материалов. Определение диаметра провода и проверка размещения обмотки в окне выбранного магнитопровода производятся так же, как в вышеприведенной методике расчета трансформатора. В случае необходимости определения активного сопротивления обмотки дросселя расчет может быть [c.71]

    Токопроводящая часть катушки трансформатора — обмотка характеризуется следующими параметрами шагом намотки, диаметром провода, диаметром каркаса, расстоянием между витками и углом укладки провода.  [c.387]

    Силовой трансформатор наматывают на сердечник сечением 20 см . Первичная обмотка для сети напряжением 120 в содержит 300 витков провода ПЭЛ 0,9, а для сети напряжением 220 в—550 витков провода ПЭЛ 0,65. Вторичная обмотка содержит 2250 витков провода ПЭЛ 0,35 с отводом от средней точки. Обмотка HI содержит 13 витков, обмотки IV, V, VI—по 16 витков диаметр провода обмоток III, IV и VI равен 1,25 мм, а обмотки V—0,6 мм. Дроссель Др наматывают проводом диаметром 0,35 мм на сердечнике сечением 6—8 см с зазором 0,3—0,5 мм. [c.101]

    После пропитки в центральной части трубки наматывают вторичную обмотку трансформатора. Ширина намотки составляет 40 мм. Начальный конец провода припаивают к фольге. Затем наматывают провод виток к витку. При диаметре провода 0,1 — 0,12 мм марки ПШД или ПШО в слой укладывают 130—160 витков. Каждый слой пропитывают парафином и прокладывают двумя слоями конденсаторной бумаги. Всего наматывают 12—18 слоев (при 12 слоях напряжение в обмотке достигает 30 ООО в). Конец, намотки закрепляют ниткой и к нему припаивают гибкий провод и начальный конец первичной обмотки. [c.442]

    Диаметры проводов обмоток и возможность размещения обмоток на каркасе трансформатора определяются так же, как и для сетевого силового трансформатора. [c.67]

    Неоднородное электрическое поле создавали системой стальных коаксиальных цилиндров внешним диаметром 20 мм и внутренним 3 мм. Осаждение дисперсных частиц в неоднородном электрическом поле проводили на установке, состоящей из повышающего трансформатора и выпрямительных устройств. Значения напряжения отмечали по электростатическому киловольтметру типа С-196. Степень разделения суспензии оценивали по выходу, температуре плавления и показателю преломления осадков, полученных на электродах. При плавной подаче напряжения до 2 кВ, что соот- [c.188]

    Оборудование. Кусок алюминиевой проволоки диаметром 0,5— 0,8 мм, трансформатор (ЛАТР-1), два металлических стержня, укрепленных в эбонитовой подставке на рас-стоянии 30—40 см, провод.  [c.106]

    Подключение добавочной нагрузки на выпрямитель усилителя не вызывает нарушения работы его схемы, так как нагрузка возрастает всего до 8—9,5 ма, а обмотка трансформатора Тг, намотанная проводом диаметром [c.276]

    Разработан метод определения фосфора в сером чугуне [112] на несколько измененном стилометре СТ-7. Питание активирующего разрядника осуществляется от вторичной обмотки высокочастотного трансформатора электроды активизатора — железные стержни диаметром 8 мм вместо индукционной катушки используют два витка медного провода диаметром 2 мм, намотанных на отклоненную вторичную обмотку высокочастотного трансформатора. Емкости конденсаторов разрядного контура увеличены до 64 мкф. Для увеличения жесткости разряда в промежуток подается водяной пар, В качестве аналитических линий используются линии Р 604,305 и Р 606,00 нм область определяемых концентраций 0,07—0,15%, ошибка определения фосфора [c.145]

    Исследования изотопного разделительного эффекта. Эти исследования проводились в лабораториях РНЦ Курчатовский институт [11, 19-22] и Токийского технологического института [23-25]. Экспериментальные установки в обеих лабораториях существенно не отличались, несколько различались лишь параметры разряда. Мы представим устройство установки, применявшейся в РНЦ Курчатовский институт . Её схема показана на рис. 7.4.9. Использовались кварцевые разрядные трубки 1, охлаждаемые проточной водой. Длина сужения L составляла в них 100, 170 и 190 мм, а внутренний диаметр d был равен 3 или 9 мм. Концы разрядных трубок соединялись с металлическими камерами 2, 3, через которые производились откачка, напуск газа и отбор проб. Разрядная трубка, включая электродные области, могла помещаться в однородное магнитное поле (Bz 0,1 Тл). Катод и анод укреплялись на водоохлаждаемых токовводах 4, 5. В качестве катода использовалась танталовая трубка длиной 100 мм и диаметром 10 мм, изготовленная из танталовой фольги толщиной 0,03 мм. Анодом служил ниобиевый цилиндр длиной 35 мм и диаметром 10 мм. Поджиг разряда производился через высоковольтный трансформатор 6. [c.346]

    Полный электрический расчет трансформаторов является весьма сложным и трудоемким. Такой расчет с учетом многих факторов проводится лишь для ответственных случаев. В зависимости от поставленной задачи (получение наименьшей стоимости, габаритов, массы, температурного режима работы, заданной индуктивности обмоток, величины тока холостого хода и т. д.) можно получить решение с достаточной для практики точностью, пользуясь упрощенными методиками расчетов. Целью такого расчета является получение основных конструктивных данных, достаточных для изготовления трансформатора, удовлетворяющего заданным значениям нагрузки (электродвигателя, нагревателя, электрической схемы и др.). Ниже приводится одна из упрощенных методик расчета силового трансформатора, пригодная для быстрого определения конструктивных данных однофазного силового трансформатора малой и средней мощности, имеющего магнитопровод стержневого или броневого типа и работающего на промышленной частоте. В связи с целым рядом допущений приводимая методика является ориентировочной и позволяет получить многовариантное решение. Выбор варианта зависит от местных условий (наличие магнитопровода с определенными параметрами, диаметра и марки проводов, изоляционных материалов и т. д.) и требований к силовому трансформатору, определяемых конкретным применением (температура, габариты и др.). [c.67]

    На входе усилителя включен трансформатор с переменным коэффициентом трансформации. Это позволяет более точно согласовать вход усилителя с измеряемой цепью. Первичная обмотка трансформатора имеет 10 секций по 100 витков провода ПЭ диаметром 0,11—0,14 мм в каждой вторичная—15 ООО витков провода ПЭ диаметром 0,07 мм. Сердечник трансформатора должен иметь сечение не менее 4 см . Для уменьшения наводок первичную обмотку трансформатора размещают между двумя половинами вторичной обмотки. Кроме того, трансформатор хорошо экранируют, а сердечник его заземляют. [c.245]

    Выходной трансформатор генератора имеет сердечник сечением 4—6 см . Его первичную обмотку, содержащую 3000 витков, наматывают проводом ПЭ диаметром 0,1—0,15 мм. Вторичная [c.246]

    Первичная обмотка состоит из —8 витков провода ПЭ диаметром 0,75—0,8 мм, расположенных посередине вторичной обмотки. Ширина намотки составляет 30 мм. Конец провода закрепляют ниткой и к нему припаивают кусок гибкого провода. Обмотку изолируют, пропитывают парафином и закрывают чехлом из прессшпана. Весь трансформатор выдерживают несколько минут в расплавленном парафине. [c.442]

    Пример. Электродвигатель мощностью 28 квт с пусковым током 338 а питается от силового трансформатора мощностью 320 ква по алюминиевым проводам сечением 16 мм , проложенными с стальной трубе диаметром 32 мм. Длина питающей линии 70 м. Зашита электродвигателя осуществляется предохранителями с плавкой вставкой на 150 а. Фазное напряжение сети 220 в. Проверить возможность использования стальной трубы электропроводки в качестве заземляющего провода. [c. 280]

    Индукционный способ нагрева применяется при термообработке сварных стыков труб Оу от 100 мм и выше и толщиной стенки до 10 мм. Для нагрева используют индукторы из медных или алюминиевых проводов или шин, работающих па токе промышленной частоты. Индукционный нагреватель надевают на трубу, обвернутую листовым асбестом толщиной 10 мм. Вместо индукторного нагревателя для подогрева стыков можно намотать на трубу поверх листового асбеста по 17—30 витков медного многожильного провода сечением не менее 75 мм без изоляции. Намотка провода производится как можно туже, расстояние между витками во избежание замыкания при включении электрического тока должно быть 15—20 мм. Последние витки закрепляют хомутами, забивают асбестом и подключают к сварочному трансформатору. Нагрев стыка продолжается несколько часов в зависимости от диаметра и толщины стенки трубы и мощности трансформатора. [c.204]

    На экспериментальном участке проводились измерения температур входа и выхода теплоносителя, а также температуры стенки по длине трубки через равные промежутки в 100 мм. Для измерения температуры газа на входе и выходе установлены специальные термометрические гильзы. Температурный датчик вводился во внутреннюю трубку, омываемую газом. Этим исключается взаимодействие материала термопар с агрессивным теплоносителем и обеспечивается простота замены термопар. В качестве температурных датчиков использовались хромель-алюмелевые термопары с диаметром электродов 0,3 мм. Измерение температур газа и стенки на экспериментальном участке проводилось с помощью потенциометра Р-307 с точностью до 1 мв. Давление в системе измерялось образцовыми манометрами с разделителями. Манометры были установлены до экспериментального участка и после него, а также на калориметре-расходомере. Электрическая мощность, выделяющаяся в нагревательной трубке, определялась по показаниям амперметра и вольтметра. Ток измерялся амперметром типа Д-57 класса точности 0,2% через трансформатор тока типа УТТ-6. Измерение напряжения осуществлялось вольтметрами типа Д-523 и Э-59 класса точ юсти [c. 73]

    Опыты с угольными трубками диаметром 12 мм проводились в укрупненной установке. Расход воздуха замерялся диафрагмой. Угольные трубки нагревались до заданной температуры током от понижающего трансформатора мощностью до 10 кв. [c.175]

    Прибор (см. рис. 5.9) представляет собой цилиндрическую ячейку из стекла марки ЗС-5, вмещающую 140 мл испытуемого масла. Размеры ячейки выбраны такими, что соотношение между размером свободной поверхности масла и высотой его столба примерно такое, как в реальных трансформаторах. Извилистая форма канала на крышке прибора (при его диаметре 3 мм) позволяет снизить скорость поступления воздуха к поверхности масла, а также затрудняет выход летучих продуктов окисления из реакционной зоны. Электрическое поле в ячейке создается двумя цилиндрическими электродами, выполненными из медного провода в виде спирали с плотно прилегающими друг к другу витками. Расстояние между электродами составляет 2 мм. Установлено (см. рис. 5.9,6), что в средней части масляного канала электрическое поле носит равномерный характер, в областях, прилегающих к концам электродов, наблюдается концентрация силовых линий поля. Такая картина поля в общем характерна для области первого масляного канала главной изоляции трансформатора. Медь электродов служит также катализатором окисления масла. Удельная поверхность медных электродов (по отношению к массе масла) выбрана близкой к реальным условиям и составляет 0,15 м /кг. [c.127]

    Внутренние электроды трубок Бертло присоединяют к одному из выводов вторичной обмотки трансформатора. Этот провод необходимо заземлить (примечание 8), так как в противном случае трубки холодильника внутри трубок Бертло будут слулшть проводниками и лабораторная водопроводная линия окажется под током. Второй вывод вторичной обмотки трансформатора присоединяют к электроду в батарейном стакане. Этот внешний электрод представляет собой сетку из проволоки, сделанной из нерл авеющей стали, диаметром 2,5—3 мм. При заземлении внутреннего электрода возникает заряд на батарейном стакане. Необходимо принять меры предосторожности, чтобы сделать невозмол-сным соприкосновение с батарейным стаканом во время прохол дения тока через аппаратуру. Кроме того, батарейный стакан следуст расположить в стороне от каких бы то ни было труб, чтобы не произошло заземления. Лучше всего установить деревянный щит, чтобы работающий с озонатором не мог соприкоснуться с соединениями вторичной обмотки, находящимися под высоким напряжением. [c.386]

    Обмотки, находящиеся над поврежденной, срезают или сматы вают. Если отсутствуют данные о трансформаторе, обмотки раз матывают на намоточном станке, чтобы определить число витков Диаметр провода измеряют микрометром. Полученные для ка ждой обмотки данные записывают. Удалив поврежденную обмот ку, проверяют качество оставшихся, т. е. состояние изоляции про водов и бумажных прокладок между слоями. Эмалевое покрытие должно прочно держаться на проводе, а бумажные прокладки не должны быть повреждены.  [c.148]

    Расчеты этих непроволочных трансформаторов потока проводились при разработке семиканального магнитоэнцефалографического прибора в Низкотемпературной лаборатории Технического университета Хельсинки [39, 40]. Была показана эффективность передачи потока в тонкопленочный сквид с помощью цилиндрического тела из ниобия длиной 20 мм и диаметром 10 мм с внутренним отверстием большего диаметра, постепенно сужавшимся до размера кольца сквида диаметром 0,5 мм. Чтобы такое тело работало как концентратор потока, его внутренний объем должен сообщаться с внешним пространством через тонкую щель, прорезанную по образующей цилиндра. [c.30]

    Тонкие провода (диаметром до 0,15 мм) можно припаять паяльником, не зачищая изоляцию и не покрывая предварительно конец провода оловом. Это свойство проводов с полиуретановой изоляцией выгодно используют в монтаже электронной, электро- и радиотехнической аппаратуры, когда приходится присоединять большое число тонких проводов к различным токопроводящим частям схем. Примеры производство мелких двигателей и генераторов постоянного тока, кассет счетно-решающих устройств, присоединение литцендратов, выводов дросселей, трансформаторов и др. Полиуретановые эмальпровода более нагревостойки, чем провода, эмалированные поливинилаце-талевыми лаками (винифлекс, метальвин), но уступают в этом отношении проводам с полиэфирной изоляцией (лак ПЭ-943 и лак ПЭ-939). По сопротивлению изоляции в условиях повышенной влажности они превосходят эмальпровода на полиамидноре-зольном лаке и лаке винифлекс. [c.253]

    Для небольших трансформаторов (до 560 кв а) разработаны тepмo ифo нныe фильтры без кранов, с корзинкой из проволочной сетки (диаметр отверстий 1 мм), в которую засыпается сорбент (рис. 4-24,а). Верхняя кpыш кa фильтра есколько выступает над крышкой бака трансформатора, что позволяет без отключения трансформатора проводить перезарядку сорбента. [c.119]

    Газ, подлежащий обессмоливанию, входит в низ электрофильтра, равномерно распределяется по осадительным электродам электрофильтра и выходит через верхний штуцер. Внутренний диаметр электрофильтра 3,5 м, а высота его с изоляторной коробкой 10 м. Активная длина всех коронирующих проводов 1000 пог. м. Размер каждого осадительного электрода 250Х250Х Х4000 мм. Электрическое питание электрофильтр получает от агрегата АФ-18, имеющего повышающий однофазный трансформатор и механический выпрямитель. Автоматическое реле давления отключает ток, идущий к электрофильтру, при падении давления газа в нем ниже допустимого. [c.124]

    На основе фторопласта-40Д выпускают спиртовую и водную суспензии, пред-(назначенные для получения электроизоляционных, теплостойких (до 200 °С) и химически стойких покрытий металлических поверхностей, для полубодных пленок, лакостеклотканей, для эмалирования проводов. Эмальпровода, изолированные фторопластом-40Д, имеют хорошие изоляционные свойства и вы-условиях повышенной влажности и сильных агрессивных сред из -изоляции не выделяются летучие компоненты. Диаметр жилы по меди, драгоценным металлам, алюминию колеблется от 0,02 до 1,0 мм. Свободные пленки М3 суспензий фторопласта-40Д толщиной 20 мкм используются в конденсаторах. Лакостеклоткани толщиной от 60 до 200 мкм на основе суспензии фторопласта-40Д могут использоваться для пазовой изоляции в двигателях, трансформаторах, -а также для получения стеклотекстолита повышенной твердости. На основе фто-роцласта-40Д выпускают водную (ТУ П-208—69) и спиртовую (МРТУ 6-05-894— 3) суспензии. Спиртовую суспензию фторопласта-40Д применяют для получения покрытий окунанием, кистью, пульверизацией. Она более технологична в работе при ручном нанесении, чем водная суспензия. Преимуществом водной суспензии является большая безопасность в работе. Она более удобна при получении по- крытий и пропиток машинным способом. [c.165]

    Отжиг проволоки из тугоплавких металлов, как уже указывалось, проводится с целью снятия напряжений в металле между операциями механической обработки и для придания проволоке выходных диаметров заданных механических свойств. Для отжига проволоки больших диаметров применяют четырехлипейную, а для отделочного отжига — шестилинейную установки. Каждая из линий является самостоятельной и оснащена устройствами для перемотки проволоки, счетчиками метража и электрической водородной печью отжига с электрошкафом питания и управления режимом отжига. Процесс отжига происходит при прохождении проволоки через печь, заполненную водородом, и подогреве ее до температуры от 800 до 1700°С в зависимости от диаметра. В четырехлинейной установке отжига применена трубчатая проходная печь с экранированием керамического муфеля с молибденовым нагревателем. Электрическая схема питания и автоматического поддержания заданной температуры печи, показанная на рис. 2-7, выполнена на магнитном усилителе с само-насыщением, что обеспечивает повышенную надежность по сравнению с автотрансформаторным регулятором за счет отсутствия контактов. Для контроля температуры используются вольфраморениевые термопары, установленные в средней части муфеля и позволяющие измерять температуру до 1800°С. Подогреватель / 1 питается от понижающего трансформатора ТР2, в первичную цепь которого последовательно включены обмотки магнитного усилителя МУ1 и трансформатора тока. В результате самонасыщения магнитного усилителя произойдет перераспределение сетевого напряжения за счет резкого уменьшения его индуктивного сопротивления. Напряжение нагревателя возрастет, возрастет и ток в первичной обмотке, что вызовет действие обратной положительной связи по току. Увеличение первичного тока, протекающего через трансформатор ТРи вызовет возрастание напряжения на обмотке смещения 0см, выполняющей роль элемента отрицательной обратной связи, уменьшающей действие положительной обратной связи (самонасыщения), что приведет к ограничению возрастания тока в цепи нагрузки Это обеспечивает устойчивость работы магнитного усилителя и стабилизацию тока на заданном уровне. [c.105]

    Обмотка силового трансформатора, питающая искробезопасньге цепи, отделена от сетевой обмотки экранной обмоткой из провода ПЭВ-2 диаметром не менее 0,45 мм. Выводы первичной и вторичной обмоток разнесены на противоположные стороны каркаса. Вторичная обмотка для питания искроопасных цепей защищена плавким предохранителем. Трансформатор испытывается на электрическую прочность изоляции эффективным напряжением 2500 В и является условно стойким к короткому замыканию вторичной обмотки. [c.726]

    Лабораторное исследование по выгоранию фракционированных углей в потоке проводилось на экспериментальной установке, схематично представленной на рис. 1. Профилированный трубчатый Нагреватель, выполненный из силицированного графита, при помощи водоохлаждаемых контактов включен в цепь вторичной обмотки. понижающего трансформатора. Реакционная камера, изготовленная из окиси алюминия, представляет собой цилиндрическую трубу с внутренним диаметром мм и длиной 400 мм. В верхнюю часть реакционной камеры входит водяной холодильник, через который осуществляется ввод топлива и термопары в реакционное пространство. Выходной торец реакционной камерь состыкован с устройством, предназначенным для быстрого охлаждения ( замораживания ) горящего дисперсного топлива. Подача топлива осу- [c.77]

    При возникновении перегрузки в цепи высоковольтного трансформатора срабатывают полупроводниковые реле ТЗ—Т4, при этом автоматически отключается питание высоковольтного трансформатора. Реле отрегулированы на силу тока 220 мА. По переменным резистора Я8 может быть выбрана любая другая уставка. При изготовлении такого устройства следует помнить, что наиболее ответственным элементом является высоковольтный трансформатор Тр2, в котором сердечник выполнен из стали, применяемой в трансформаторах местного освещения ОСО-250. Каркас для намотки трансформатора изготовляют из оргстекла толщиной 4 мм. Первичная обмотка (сетевая 220 В) выполнена проводом ПЭВ диаметром 0,85 мм (460 витков). Первичная обмОтка изолирована от вторичной электрокартоном и несколькими слоями лакоткани. Вторичная обмотка выполнена проводом ПЭШО диаметром 0,25 мм (2200 витков). Каждый слой обомотки пропитан шеллачным лаком и изолирован двумя слоями лакоткани. [c.140]

    Трансформатор Тр1 выполнен из стали Ш17X25 первичная обмотка выполнена проводом ПЭВ диаметром 0,17 мм (2000 витков), вторичная обмотка— проводом ПЭВ диаметром 0,41 мм (200 витков) и третья обмотка — проводом ПЭВ диаметром 0,6 мм (50 витков). Описанное устройство длительное время успешно эксплуатируется на ряде предприятий. [c.140]

    Значительные работы по созданию способов и устройств определения повреждений и отыскания участков электрических сетей с пониженной изоляцией проводятся объединением Союзхимпромэнерго. Ряд устройств успешно эксплуатируется на многих предприятиях химической промышленности. Ниже рассмотрено одно из этих устройств, предназначенное для отыскания повреждений в сетях с изолированной нейтралью. При использовании устройства в сеть подают напряжение от генератора звуковой частоты 800—1200 Гц. Поврежденную линию отыскивают специальными токоизмерительными клещами, чувствительными только к токам частотой 1000 Гц. Они изготовлены на базе токоизмерительных клещей типа Ц-30, т. е. от этих клещей использован корпус, трансформатор тока Тр1 (рис. 1Х-19), микроамперметр р,Л и диоды В1 и 32. Промежуточный трансформатор Тр2 является важнейшей частью прибора. Он выполнен на альсиферовом кольцевом сердечнике марки ТЧК-55П диаметром 36 мм, высотой 7,5 мм с магнитной проницаемостью 50—60.  [c.159]

    Трансформатор Тр намотан проводом ПЭШО 0,2 на полпстиро-ловом каркасе диаметром 8 мм и содержит — 200 витков и — 20 витков. Трансформатор Трз наматывается на аналогичном каркасе и содержит и по 20 витков в один слой, а. — 2000 витков [c.193]

    Ток от сварочных трансформаторов 10 по проводу 7, вилке 6, проходному изолятору 5 проходит через карборундовый стержень 3 и контакт И. Сила тока регулируется дросселем 9. При диаметре карборундового стержня 25 мм и токе 70 А потребляемая нагревателем мощность составляет 7 кВт. На этом режиме время для необходимого нагрева шпильки 1М120 составляет около 12 мин. [c.195]

    Нагреватели жидкостей и газов. Для нагрева жидкостей и газов используют проточные нагреватели различной конструкции. Один из них показан на рис. 2.16. Конструктивно нагреватель аналогичен трехфазному трансформатору [49] индуктор является первичной обмоткой и укреплен на магнито-проводе, а теплоизолированная труба, в которой протекает нагреваемое вешество, играет роль вторичной обмотки, концы которой закорочены. Благодаря малому внутреннему диаметру трубы подогреватель может работать при высоких давлениях (до 300-10 Па) и Гх 350°С. [c.38]

    Для новых обмоток следует применить медный провод соответствующего диаметра с эмалевой изоляцией. Применение провода большего диаметра приведет к увеличению объема каркаса, в результате чего трансформатор нельзя будет собрать. Провод с меньшим диаметром может не выдерлоть режима работы обмотки. [c.148]

Как рассчитать количество витков и сечение провода трансформатора?

Как рассчитать количество витков и диаметр провода обмоткок трнасформатора? FAQ Часть 3

В статье Вы найдёте формулы для самого простого расчёта габаритной мощности, количества витков и диаметра провода силового трансформатора. Каждый расчёт дополнен наглядным примером.

Самые интересные ролики на Youtube

Близкие темы.

Блок питания для усилителя низкой частоты из доступных деталей. УНЧ, часть 3.

Как подружить Блокнот с Калькулятором Windows, чтобы облегчить расчёты?

Оглавление статьи.

1. Как определить необходимую мощность силового трансформатора для питания УНЧ?
2. Какую схему питания УНЧ выбрать?
3. Расчёт выходного напряжения (переменного тока) трансформатора работающего на холостом ходу или без существенной нагрузки.
4. Расчёт напряжения (постоянного тока) на выходе блока питания работающего при максимальной нагрузке.
5. Типы магнитопроводов силовых трансформаторов.
6. Как определить габаритную мощность трансформатора?
7. Где взять исходный трансформатор?
8. Как подключить неизвестный трансформатор к сети?
9. Как сфазировать обмотки трансформатора?
10. Как определить количество витков вторичной обмотки?
11. Как рассчитать диаметр провода для любой обмотки?
12. Как измерить диаметр провода?
13. Как рассчитать количество витков первичной обмотки?
14. Как разобрать и собрать трансформатор?
15. Как намотать трансформатор?
16. Как закрепить выводы обмоток трансформатора?
17. Как изменить напряжение на вторичной обмотке не разбирая трансформатор?
18. Программы для расчёта силовых трансформаторов.
19. Дополнительные материалы к статье.

Страницы
1
2
3
4

Как определить количество витков вторичной обмотки?

Для расчёта количества витков вторичной обмотки необходимо знать, сколько витков приходится на один Вольт. Если количество витков первичной обмотки неизвестно, то это значение можно получить одним из предложенных ниже способов.

Первый способ.

Перед удалением вторичных обмоток с каркаса трансформатора, нужно замерить на холостом ходу (без нагрузки) напряжение сети и напряжение на одной из самых длинных вторичных обмоток. При размотке вторичных обмоток, нужно посчитать количество витков той обмотки, на которой был произведён замер.

Имея эти данные, можно легко рассчитать, сколько витков провода приходится на один Вольт напряжения.

Второй способ.

Этот способ можно применить, когда вторичная обмотка уже удалена, а количество витков не посчитано. Тогда можно намотать в качестве вторичной обмотки 50 -100 витков любого провода и сделать необходимые замеры. То же самое можно сделать, если используется трансформатор, имеющий всего несколько витков во вторичной обмотке, например, трансформатор для точечной сварки. Тогда временная измерительная обмотка позволит значительно увеличить точность расчётов.

Когда данные получены, можно воспользоваться простой формулой:

ω1 / U1 = ω 2 / U2

ω 1 – количество витков в первичной обмотке,

ω 2 – количество витков во вторичной обмотке,

U1 – напряжение на первичной обмотке,

U2 – напряжение на вторичной обмотке.

Пример:

Я раздобыл вот такой трансформатор без вторичной обмотки и опознавательных знаков.

Намотал в качестве временной вторичной обмотки – 100 витков.

Намотал я эту обмотку тонким проводом, который не жалко и которого у меня больше всего. Намотал «в навал», что значит, как попало.

Результаты теста.

Напряжение сети во время замера – 216 Вольт.

Напряжение на вторичной обмотке – 20,19 Вольт.

Определяем количество витков на вольт при 216V:

100 / 20,19 = 4,953 вит./Вольт

Здесь на точности не стоит экономить, так как погрешность набегает при замерах. Благо, считаем-то не на бумажке.

Рассчитываем число витков первичной обмотки:

4,953 * 216 = 1070 вит.

Теперь можно определить количество витков на вольт при 220V.

1070 / 220 = 4,864 вит./Вольт

Рассчитываем количество витков во вторичных обмотках.

Для моего трансформатора нужно рассчитать три обмотки. Две одинаковые «III» и «IV» по 12,8 Вольт и одну «II» на 14,3 Вольта.

4,864 * 12,8 = 62 вит.

4,864 * 14,3 = 70 вит.

Вернуться наверх к меню

Как рассчитать диаметр провода для любой обмотки?

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

Рассчитать ток катушки можно по формуле:

I = P / U

I – ток обмотки,

P – мощность потребляемая от данной обмотки,

U – действующее напряжение данной обмотки.

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

31 / (12,8+12,8) = 1,2 Ампер

Диаметр провода можно вычислить по формуле:

D = 1,13 √(I / j)

D – диаметр провода в мм,

I – ток обмотки в Амперах,

j – плотность тока в Ампер/мм².

При этом плотность тока можно выбрать по таблице.

Пример:

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

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

1,13√ (1,2 / 2,5) = 0,78 мм

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

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

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

Ширина моего несекционированного каркаса 40мм.

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

124 * 1,08 * 1,1 : 40 ≈ 3,68 слоя

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

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

Определяем толщину обмотки:

1,08 * 4 ≈ 4,5 мм

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

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

1,13√ (0,1 / 2,5) = 0,23 мм

Диметр провода катушки «II» – 0,23мм.

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

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

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

Длина проводов будет равна:

L = p * ω * 1,2

L – длина провода,

p – периметр каркаса в середине намотки,

ω – количество витков,

1,2* – коэффициент.

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

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

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

Закрепить конец провода можно обычными нитками.

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

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

Вернуться наверх к меню

Как измерить диаметр провода.

Если у Вас дома завалялся микрометр, то можно им замерить диаметр провода.

Провод сначала лучше прогреть на пламени спички и лишь потом скальпелем удалить ослабленную изоляцию. Если этого не сделать, то вместе с изоляцией можно удалить и часть меди, что снизит точность измерения особенно для тонкого провода.

Если микрометра нет, то можно воспользоваться обыкновенной линейкой. Нужно намотать на жало отвёртки или на другую подходящую ось 100 витков провода, сжать витки ногтем и приложить полученный набор к линейке.
Разделив полученный результат на 100, получим диаметр провода с изоляцией. Узнать диметр провода по меди можно из таблицы приведённой ниже.

Пример.

Я намотал 100 витков провода и получил длину набора –39 мм.

39 / 100 = 0,39 мм

По таблице определяю диметр провода по меди – 0,35мм.

Таблица данных обмоточных проводов.

Диаметр без изоляции, мм	Сечение меди, мм²	Сопротив-ление 1м при 20ºС, Ом	Допустимая нагрузка при плотности тока 2А/мм²	Диаметр с изоляцией, мм	Вес 100м с изоляцией, гр
0,03	0,0007	24,704	0,0014	0,045	0,8
0,04	0,0013	13,92	0,0026	0,055	1,3
0,05	0,002	9,29	0,004	0,065	1,9
0,06	0,0028	6,44	0,0057	0,075	2,7
0,07	0,0039	4,73	0,0077	0,085	3,6
0,08	0,005	3,63	0,0101	0,095	4,7
0,09	0,0064	2,86	0,0127	0,105	5,9
0,1	0,0079	2,23	0,0157	0,12	7,3
0,11	0,0095	1,85	0,019	0,13	8,8
0,12	0,0113	1,55	0,0226	0,14	10,4
0,13	0,0133	1,32	0,0266	0,15	12,2
0,14	0,0154	1,14	0,0308	0,16	14,1
0,15	0,0177	0,99	0,0354	0,17	16,2
0,16	0,0201	0,873	0,0402	0,18	18,4
0,17	0,0227	0,773	0,0454	0,19	20,8
0,18	0,0255	0,688	0,051	0,2	23,3
0,19	0,0284	0,618	0,0568	0,21	25,9
0,2	0,0314	0,558	0,0628	0,225	28,7
0,21	0,0346	0,507	0,0692	0,235	31,6
0,23	0,0416	0,423	0,0832	0,255	37,8
0,25	0,0491	0,357	0,0982	0,275	44,6
0,27	0,0573	0,306	0,115	0,31	52,2
0,29	0,0661	0,2бб	0,132	0,33	60,1
0,31	0,0755	0,233	0,151	0,35	68,9
0,33	0,0855	0,205	0,171	0,37	78
0,35	0,0962	0,182	0,192	0,39	87,6
0,38	0,1134	0,155	0,226	0,42	103
0,41	0,132	0,133	0,264	0,45	120
0,44	0,1521	0,115	0,304	0,49	138
0,47	0,1735	0,101	0,346	0,52	157
0,49	0,1885	0,0931	0,378	0,54	171
0,51	0,2043	0,0859	0,408	0,56	185
0,53	0,2206	0,0795	0,441	0,58	200
0,55	0,2376	0,0737	0,476	0,6	216
0,57	0,2552	0,0687	0,51	0,62	230
0,59	0,2734	0,0641	0,547	0,64	248
0,62	0,3019	0,058	0,604	0,67	273
0,64	0,3217	0,0545	0,644	0,69	291
0,67	0,3526	0,0497	0,705	0,72	319
0,69	0,3739	0,0469	0,748	0,74	338
0,72	0,4072	0,043	0,814	0,78	367
0,74	0,4301	0,0407	0,86	0,8	390
0,77	0,4657	0,0376	0,93	0,83	421
0,8	0,5027	0,0348	1,005	0,86	455
0,83	0,5411	0,0324	1,082	0,89	489
0. 86	0,5809	0,0301	1,16	0,92	525
0,9	0,6362	0,0275	1,27	0,96	574
0,93	0,6793	0,0258	1,36	0,99	613
0,96	0,7238	0,0242	1,45	1,02	653
1	0,7854	0,0224	1,57	1,07	710
1,04	0,8495	0,0206	1,7	1,12	764
1,08	0,9161	0,0191	1,83	1,16	827
1,12	0,9852	0,0178	1,97	1,2	886
1,16	1,057	0,0166	2,114	1,24	953
1,2	1,131	0,0155	2,26	1,28	1020
1,25	1,227	0,0143	2,45	1,33	1110
1,3	1,327	0,0132	2,654	1,38	1190
1,35	1,431	0,0123	2,86	1,43	1290
1,4	1,539	0,0113	3,078	1,48	1390
1,45	1,651	0,0106	3,3	1,53	1490
1,5	1,767	0,0098	3,534	1,58	1590
1,56	1,911	0,0092	3,822	1,64	1720
1,62	2,061	0,0085	4,122	1,71	1850
1,68	2,217	0,0079	4,433	1,77	1990
1,74	2,378	0,0074	4,756	1,83	2140
1,81	2,573	0,0068	5,146	1,9	2310
1,88	2,777	0,0063	5,555	1,97	2490
1,95	2,987	0,0059	5,98	2,04	2680
2,02	3,205	0,0055	6,409	2,12	2890
2,1	3,464	0,0051	6,92	2,2	3110
2,26	4,012	0,0044	8,023	2,36	3620
2,44	4,676	0,0037	9,352	2,54	4220

Вернуться наверх к меню

Как рассчитать количество витков первичной обмотки?

Да сих пор мы исходили из посыла, что первичная обмотка цела. А что делать, если она оказалась оборванной или сгоревшей дотла?

Оборванную обмотку можно размотать, восстановить обрыв и намотать заново. А вот сгоревшую обмотку придётся перемотать новым проводом.

Конечно, самый простой способ, это при удалении первичной обмотки посчитать количество витков.

Если нет счётчика, а Вы, как и я, используете приспособление на основе ручной дрели, то можно вычислить величину редукции дрели и посчитать количество полных оборотов ручки дрели. До тех пор, пока мне не подвернулся на базаре счётчик оборотов, я так и делал.

Но, если обмотка сильно повреждена или её вообще нет, то можно рассчитать количество витков по приведённой формуле. Эта формула валидна для частоты 50 Герц.

ω = 44 / (T * S)

ω – число витков на один вольт,

44 – постоянный коэффициент,

T – величина индукции в Тесла,

S – сечение магнитопровода в квадратных сантиметрах.

Пример.

Сечение моего магнитопровода – 6,25см².

Магнитопровод витой, броневой, поэтому я выбираю индукцию 1,5 Т.

44 / (1,5 * 6,25) = 4,693 вит./вольт

Определяем количество витков первичной обмотки с учётом максимального напряжения сети:

4,693 * 220 * 1,05 = 1084 вит.

Допустимые отклонение напряжения сети принятые в большинстве стран: -10… +5%. Отсюда и коэффициент 1,05.

Величину индукции можно определить по таблице.

Не стоит использовать максимальное значение индукции, так как оно может сильно отличаться для магнитопроводов различного качества.

Вернуться наверх к меню

Страницы
1
2
3
4

Новая рубрика с интересными адресами Интернета. Не ходите по ним, если Вы уже нашли всё, что искали на сайте самодельщиков.
Если объявление не в теме, не обессудьте! Честно пытался выбрать самые интересные.

Вторичная обмотка трансформатора, что стоит знать, как рассчитать, сделать под нужное напряжение, ток.

Напомню, что трансформатор – это электротехническое устройство, способное преобразовывать электрическую энергию через промежуточную среду в виде электромагнитного поля. Устройство трансформатора достаточно простое. Он состоит из магнитного сердечника (может иметь различные формы) на который наматываются витки изолированного провода. Классический вариант трансформатора содержит две обмотки: первичная (она же входная) и вторичная (она же выходная). В зависимости от материала магнитного сердечника, общей мощности трансформатора, нужных параметров (входное и выходное напряжение и сила тока) данное устройство содержит определённое количество витков и сечение обмоточного провода.

Первичные обмотки трансформаторов в большинстве своем рассчитаны на стандартное сетевое напряжение величиной 220 вольт (реже на 380 вольт, это трансформаторы используют в промышленной сфере). Одной из главных характеристик трансформатора является его мощность. Зная мощность данного устройства и имея первичную обмотку, рассчитанную на 220 вольт можно легко переделать любой трансформатор под свои нужды (если этой мощности вам будет хватать) намотав вторичную обмотку под нужное выходное напряжение и силу тока.

А как можно определить эту самую мощность трансформатора? По его сердечнику! Электрическая мощность трансформатора (в ваттах) равна квадрату площади (в сантиметрах) поперечного сечения той части магнитопровода, на которую наматывается провод.

Напомню, что электрическая мощность равна произведению напряжения на силу тока. То есть, если мы узнали мощность трансформатора, с которой он может работать мы можем вычислить номинальную силу тока, что может выдавать вторичная обмотка (зная величину напряжения).

К примеру, вы решили сделать себе блок питания относительно небольшой мощности. Берём от старой, ненужной электротехники (если таковая у вас имеется в доме, гараже) понижающий силовой трансформатор (с железным магнитопроводом) или его покупаем. Допустим, по сердечнику вы определили, что трансформатор имеет мощность около 120 ватт. Это значит, что при напряжении в 12 вольт (на вторичной обмотке) он может обеспечивать силу тока величиной до 10 ампер (мощность разделили на напряжение и получили силу тока). В действительности же нужно учитывать, что у малогабаритных трансформаторов КПД равен около 80%, значит и максимальный выходной ток будет чуть меньше, чем 10 ампер (исходя из данного примера).

Трансформатор, который вы нашли, приобрели, оказался рассчитанный (его вторичная, выходная обмотка) на другое напряжение, не то, которое нужно именно вам. Не беда! Мы его аккуратно разбираем, разматываем старую вторичную обмотку и наматываем новую. Если диаметр провода может обеспечить вам нужный ток, то просто перематываем старую вторичную обмотку под нужное напряжение. От количества витков зависит напряжение (чем больше витков, тем выше напряжение на выходе). От сечения провода обмотки зависит сила тока (чем больше сечение, тем больший ток провод может пропустить через себя, не перегреваясь).

У различной мощности трансформаторов количество витков на 1 вольт будет также различное. Чем больше мощность, тем меньше нужно наматывать провода для получения 1 вольта (а в целом нужной величины напряжения). Сечение провода в значительной степени зависит от той плотности тока, которую вы можете допустить. Если площадь намотки велика, то и охлаждаться она будет лучше, следовательно, и плотность тока можно выбрать больше. Когда же обмотка намотана кучно, то лучше плотность тока брать меньше. В среднем плотность тока равна 2 А/мм2. При этой плотности диаметр провода (без учета изоляции) можно рассчитать по формуле:

Количество витков вторичной обмотки проще будет определить практическим путём. Для этого, на скорую руку, на трансформатор мотаем, допустим, 20 витков. Подаем на первичную обмотку питание. Далее измеряем напряжение на вторичной обмотке (этих самых 20 витках), после чего эти 20 витков делим на измеренное напряжение, и получаем количество витков, которые будут выдавать нам 1 вольт. Ну, а потом, чтобы узнать общее количество витков вторичной обмотки, мы напряжение вторичной обмотки умножаем на количество витков на один вольт. К примеру, 1 вольт мы получим при намотке 10 витков, следовательно, мы 10 умножаем на 12 вольт (которые мы хотим получить на выходе трансформатора). В итоге наша вторичная обмотка должна содержать 120 витков.

P.S. Чтобы не морочить голову с перемотками трансформаторных обмоток, пожалуй, лучше просто на рынке или в магазине приобрести трансформатор с подходящей мощностью, с нужным выходным напряжением и силой тока. Но учитывайте, что дешевые трансформаторы могут в некоторой степени не соответствовать своим характеристикам (обычно на магнитопровод ставят провод меньшего диаметра, чем нужно). Так, что лучше заплатить больше и приобрести качественный трансформатор.

Силовой трансформатор. Расчёт силового трансформатора

Типы магнитопроводов силовых трансформаторов.

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.

Магнитопроводы бывают:

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.

Как определить габаритную мощность трансформатора.

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.

P = B * S² / 1,69

Где:


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

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.

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.

СДЕЛАЕМ УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА 220/36 ВОЛЬТ.

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:

Р1 = Р2 / η = 60 / 0,8 = 75 ватт.

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:

S = 1,2 √P1

Где:


S

— площадь в квадратных сантиметрах,
P1

— мощность первичной сети в ваттах.

S = 1,2 √75 = 1,2 8,66 = 10,4 см².

По значению S

определяется число витков w на один вольт по формуле:

w = 50 / S

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

w = 50 / 10,4 = 4,8 витка на 1 вольт.

Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках.

Число витков в первичной обмотке на 220 вольт:

W1 = U1 w = 220 4.8 = 1056 витка.

Число витков во вторичной обмотке на 36 вольт:

W2 = U2 w = 36 4,8 = 172. 8 витков, округляем до 173 витка.

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

Величина тока в первичной обмотке трансформатора:

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

Ток во вторичной обмотке трансформатора:

I2 = P2 / U2 = 60 / 36 = 1,67 ампера.

Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток определяются по значениям токов в них исходя из допустимой плотности тока, количества ампер на 1 квадратный миллиметр площади проводника. Для трансформаторов плотность тока, для медного провода, принимается 2 А/мм² .

При такой плотности тока диаметр провода без изоляции в миллиметрах определяется по формуле:

s = 0,8 d²

где:

d
— диаметр провода.

Например:

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

Площадь поперечного сечения провода диаметром 1,1 мм
равна:

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

Округлим до 1,0 мм²
.

Из таблицы выбираем диаметры двух проводов сумма площадей 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
силового трансформатора

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 больший 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 количеству витков первичной.
Это отношение и называется коэффициентом
трансформации. Если напряжение на
вторичной обмотке зависит от коэффициента
трансформации нельзя произвольно
выбирать количество витков одной из
обмоток. 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

Перед
расчетом 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 являются техническими требованиями
к трансформатору. Для определения
габаритной мощности трансформатора
необходимо определить мощности,
потребляемые от каждой из вторичных
обмоток 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:

P– 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:

P S =U 1 I 1 +U 2 I 2 +U 3 I 3

Для определения
габаритной мощности трансформатора,
полученное значение суммарной мощности
P S нужно разделить на КПД трансформатора:P г =
,
где

P 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 известными
только после расчета трансформатора.
Поэтому с достаточной для практического
расчета точностью КПД трансформатора
можно определить из таблицы 6.1.

Таблица
6.1

Наиболее
распространены две формы сердечника:
О – образная и Ш – образная. На сердечнике
О – образной формы обычно располагаются
две катушки, а на сердечнике Ш – образной
формы — одна. Зная габаритную мощность
трансформатора, находят сечение рабочего
керна его сердечника, на котором находится
катушка:

Сечением
рабочего керна сердечника является
произведение ширины рабочего керна а
и толщины пакета с. Размеры а и с выражены
в сантиметрах, а сечение – в квадратных
сантиметрах.

После этого
выбирают тип пластин трансформаторной
стали и определяют толщину пакета
сердечника. Сначала находят приблизительную
ширину рабочего керна сердечника по
формуле: a= 0,8

Затем по
полученному значению а производят выбор
типа пластин трансформаторной стали
из числа имеющихся в наличии и находят
фактическую ширину рабочего керна а.
после чего определяют толщину пакета
сердечника с:

Количество
витков, приходящихся на 1 вольт напряжения,
определяется сечением рабочего керна
сердечника трансформатора по формуле:
n=k/S,
гдеN– количество витков
на 1 В;k– коэффициент,
определяемый свойствами сердечника;S- сечение рабочего керна сердечника,
см 2 .

Из приведенной
формулы видно, что чем меньше коэффициент
k, тем меньше витков будут
иметь все обмотки трансформатора. Однако
произвольно выбирать коэффициентkнельзя. Его значение обычно лежит в
пределах от 35 до 60. В первую очередь оно
зависит от свойств пластин трансформаторной
стали, из которых собран сердечник. Для
сердечников С-образной формы, витых из
тонкой ленты, можно братьk= 35. Если используется сердечник О —
образной формы, собранный из П- или Г –
образных пластин без отверстий по углам,
берутk= 40. Такое же значениеkи для пластин типа УШ,
у которых ширина боковых кернов больше
половины ширины среднего керна.. Если
используются пластины типа Ш без
отверстий по углам, у которых ширина
среднего керна ровно вдвое больше ширины
крайних кернов, целесообразно взятьk= 45, а если Ш – образные пластины имеют
отверстия, тоk= 50. Таки
образом, выборkв
значительной мере условен и им можно в
некоторых пределах варьировать, если
учесть, что уменьшениеkоблегчает намотку, но ужесточает режим
трансформатора. При применении пластин
из высококачественной трансформаторной
стали этот коэффициент можно немного
уменьшать, а при низком качестве стали
приходится его увеличивать.

Зная
необходимое напряжение каждой обмотки
и количество витков на 1 В, легко определить
количество витков обмотки, перемножим
эти величины: W=Un

Такое
соотношение справедливо только для
первичной обмотки, а при определении
количества витков вторичных обмоток
нужно дополнительно вводить приближенную
поправку для учета падения напряжения
на самой обмотке от протекающего по ее
проводу тока нагрузки: W=mUn

Коэффициент
mзависит от силы тока,
протекающего по данной обмотке (см.
таблицу 6.2). Если сила тока меньше 0,2 А,
можно приниматьm= 1.
Толщина провода, которым наматывается
обмотка трансформатора определяется
силой тока, протекающей по этой обмотке.
Чем больше ток, тем толще должен быть
провод, подобно тому как для увеличения
потока воды требуется использовать
более толстую трубу. От толщины провода
зависит сопротивление обмотки. Чем
тоньше провод, тем больше сопротивление
обмотки, следовательно, увеличивается
выделяемая в ней мощность и она сильнее
нагревается. Для каждого типа обмоточного
провода существует предел допустимого
нагрева, который зависит от свойств
эмалевой изоляции. Поэтому диаметр
провода может быть определен по формуле:d=p,
гдеd– диаметр провода
по меди, м;I- сила тока в
обмотке, А;p- коэффициент,
(таблица 6.3) который учитывает допустимый
нагрев той или иной марки провода.

Таблица
6.2: Определение коэффициента

m

Таблица
6.3: Выбор диаметра провода.

Выбрав
коэффициент pможно
определить диаметр провода каждой
обмотки. Найденное значение диаметра
округляют до большего стандартного.

Сила тока
в первичной обмотке определяется с
учетом габаритной мощности трансформатора
и напряжения сети:

Практическая
работа:

U 1 = 6,3 В,I 1 = 1,5 А;U 2 = 12 В,I 2 = 0,3 А;U 3 = 120 В,I 3 = 59 мА

Первое, что надо сделать, это взять листок бумаги, карандаш и мультиметр. Пользуясь всем этим, прозвонить обмотки трансформатора и зарисовать на бумаге схему. При этом должно получиться что-то очень похожее на рисунок 1.

Выводы обмоток на картинке следует пронумеровать. Возможно, что выводов получится намного меньше, в самом простейшем случае всего четыре: два вывода первичной (сетевой) обмотки и два вывода вторичной. Но такое бывает не всегда, чаще обмоток несколько больше.

Некоторые выводы, хотя они и есть, могут ни с чем не «звониться». Неужели эти обмотки оборваны? Вовсе нет, скорей всего это экранирующие обмотки, расположенные между другими обмотками. Эти концы, обычно, подключают к общему проводу — «земле» схемы.

Поэтому, желательно на полученной схеме записать сопротивления обмоток, поскольку главной целью исследования является определение сетевой обмотки. Ее сопротивление, как правило, больше, чем у других обмоток, десятки и сотни Ом. Причем, чем меньше трансформатор, тем больше сопротивление первичной обмотки: сказывается малый диаметр провода и большое количество витков. Сопротивление понижающих вторичных обмоток практически равно нулю — малое количество витков и толстый провод.

Рис. 1. Схема обмоток трансформатора (пример)

Предположим, что обмотку с наибольшим сопротивлением найти удалось, и можно считать ее сетевой. Но сразу включать ее в сеть не надо. Чтобы избежать взрывов и прочих неприятных последствий, пробное включение лучше всего произвести, включив последовательно с обмоткой, лампочку на 220В мощностью 60…100Вт, что ограничит ток через обмотку на уровне 0,27…0,45А.

Мощность лампочки должна примерно соответствовать габаритной мощности трансформатора. Если обмотка определена правильно, то лампочка не горит, в крайнем случае, чуть теплится нить накала. В этом случае можно почти смело включать обмотку в сеть, для начала лучше через предохранитель на ток не более 1…2А.

Если лампочка горит достаточно ярко, то это может оказаться обмотка на 110…127В. В этом случае следует прозвонить трансформатор еще раз и найти вторую половину обмотки. После этого соединить половины обмоток последовательно и произвести повторное включение. Если лампочка погасла, то обмотки соединены правильно. В противном случае поменять местами концы одной из найденных полуобмоток.

Итак, будем считать, что первичная обмотка найдена, трансформатор удалось включить в сеть. Следующее, что потребуется сделать, измерить ток холостого хода первичной обмотки. У исправного трансформатора он составляет не более 10…15% от номинального тока под нагрузкой. Так для трансформатора, данные которого показаны на рисунке 2, при питании от сети 220В ток холостого хода должен быть в пределах 0,07…0,1А, т. е. не более ста миллиампер.

Рис. 2. Трансформатор ТПП-281

Как измерить ток холостого хода трансформатора

Ток холостого хода следует измерить амперметром переменного тока. При этом в момент включения в сеть выводы амперметра надо замкнуть накоротко, поскольку ток при включении трансформатора может в сто и более раз превышать номинальный. Иначе амперметр может просто сгореть. Далее размыкаем выводы амперметра и смотрим результат. При этом испытании дать поработать трансформатору минут 15…30, и убедиться, что заметного нагрева обмотки не происходит.

Следующим шагом следует замерить напряжения на вторичных обмотках без нагрузки, — напряжение холостого хода. Предположим, что трансформатор имеет две вторичные обмотки, и напряжение каждой из них 24В. Почти то, что надо для рассмотренного выше усилителя. Далее проверяем нагрузочную способность каждой обмотки.

Для этого надо к каждой обмотке подключить нагрузку, в идеальном случае лабораторный реостат, и изменяя его сопротивление добиться, чтобы напряжение на обмотке упало на 10-15%%. Это можно считать оптимальной нагрузкой для данной обмотки.

Вместе с измерением напряжения производится замер тока. Если указанное снижение напряжения происходит при токе, например 1А, то это и есть номинальный ток для испытуемой обмотки. Измерения следует начинать, установив движок реостата R1 в правое по схеме положение.

Рисунок 3. Схема испытания вторичной обмотки трансформатора

Вместо реостата в качестве нагрузки можно использовать лампочки или кусок спирали от электрической плитки. Начинать измерения следует с длинного куска спирали или с подключения одной лампочки. Для увеличения нагрузки можно постепенно укорачивать спираль, касаясь ее проводом в разных точках, или увеличивая по одной количество подключенных ламп.

Для питания усилителя требуется одна обмотка со средней точкой (см. статью ). Соединяем последовательно две вторичные обмотки и измеряем напряжение. Должно получиться 48В, точка соединения обмоток будет средней точкой. Если в результате измерения на концах соединенных последовательно обмоток напряжение будет равно нулю, то концы одной из обмоток следует поменять местами.

В этом примере все получилось почти удачно. Но чаще бывает, что трансформатор приходится перематывать, оставив только первичную обмотку, что уже почти половина дела. Как рассчитать трансформатор это тема уже другой статьи, здесь было рассказано лишь о том, как определить параметры неизвестного трансформатора.

В быту и технике широко применяется низковольтная аппаратура. Этот факт требует использования устройств, понижающих стандартное напряжение до необходимого уровня. Нужно создать прибор, который соответствует предъявляемым нормам. Перед электриком встаёт задача, как определить мощность трансформатора. Знание элементарных физических законов помогает решить проблему.

Теория и история

Латинское слово transformare переводится на русский язык как «превращение». Трансформатор предназначен для изменения уровня входного напряжения на определённую величину. Устройство состоит из одной или нескольких обмоток на замкнутом магнитопроводе. Катушки наматываются из алюминиевого или медного провода. Сердечник набирается из пластин с повышенными ферромагнитными свойствами.

Первичная обмотка присоединяется к электрической сети переменного тока. Во вторичную обмотку включается устройство, которому требуется напряжение другой величины.

После подключения к трансформатору питания в магнитопроводе появляется замкнутый магнитный поток, который индуцирует в каждой катушке переменную электродвижущую силу. Закон Фарадея гласит, что ЭДС равна скорости изменения магнитного потока, который проходит через электромагнитный контур. Знак «минус» указывает на противоположность направлений магнитного поля и ЭДС.

Формула e = − n (∆Ф ∕ ∆ t) объединяет следующие понятия:

• Электродвижущая сила e, исчисляемая в вольтах.
• Количество витков n в индукторе.
• Магнитный поток Ф, единица измерения которого называется вебером.
• Время t, необходимое для одной фазы изменения магнитного поля.

Учитывая незначительность потерь в катушке индуктивности, ЭДС приравнивается к напряжению в обмотке. Отношение напряжений в первичной и вторичной обмотке равно отношению количества витков в двух катушках. Отсюда выводится формула трансформатора:

K ≈ U ₁ ∕ U ₂ ≈ n ₁ ∕ n ₂.

Коэффициент K всегда больше единицы. В трансформаторе изменяется только напряжение и сила тока. Умноженные друг на друга, они определяют мощность прибора, постоянную величину для конкретного устройства. Соотношение тока и напряжения в обмотках раскрывает формула:

K = n₁ ∕ n₂ = I ₂ ∕ I₁ = U₁ ∕ U₂.

Иначе говоря, во сколько раз уменьшено напряжение во вторичной обмотке в сравнении с напряжением в первичной катушке, во столько раз сила тока во вторичной катушке больше тока в первичной обмотке. Различное напряжение устанавливается количеством витков в каждом индукторе. Формула, описывающая коэффициент K, объясняет, как рассчитать трансформатор.

Трансформатор предназначен для работы в цепи переменного напряжения. Постоянный ток не индуцирует ЭДС в магнитопроводе, и электрическая энергия не передаётся в другую обмотку.

Ещё в 1822 году Фарадей озаботился мыслью, как превратить магнетизм в электрический ток. Многолетние исследования приводят к созданию цикла статей, в которых описывалось физическое явление электромагнитной индукции. Фундаментальный труд публиковался в научном журнале английского Королевского общества.

Суть опытов состояла в том, что исследователь намотал два куска медной проволоки на кольцо из железа. К одной из катушек подключался постоянный ток. Гальванометр, соединённый с контактами другой обмотки, фиксировал кратковременное появление напряжения. Чтобы восстановить индукцию, экспериментатор отключал источник питания, а затем вновь замыкал контакты на батарею.

Работу Майкла Фарадея высоко оценило научное сообщество Великобритании. В 1832 году физик удостоился престижной награды. За выдающиеся работы в области электромагнетизма учёный награждён медалью Копли.

Однако устройство, собранное Фарадеем, ещё трудно назвать трансформатором. Аппарат, который действительно преобразовывал напряжение и ток, запатентован в Париже 30 ноября 1876 года. В 80-х годах позапрошлого столетия автор изобретения и конструктор трансформатора П. Н. Яблочков жил во Франции. В это же время выдающийся русский электротехник представил миру и прообраз прожектора — «свечу Яблочкова».

Расчёт параметров прибора

Иногда в руки к электрику попадает прибор без описания технических характеристик. Тогда специалист определяет мощность трансформатора по сечению магнитопровода. Площадь сечения находится перемножением ширины и толщины сердечника. Полученное число возводится в квадрат. Результат укажет на примерную мощность устройства.

Желательно, чтобы площадь магнитопровода немного превышала расчётное значение. Иначе тело сердечника попадёт в область насыщения магнитного поля, что приведёт к падению индуктивности и сопротивления катушки. Этот процесс увеличит уровень проходящего тока, вызовет перегрев устройства и поломку.

Практический расчёт силового трансформатора не займёт много времени. Например, перед домашним мастером стоит задача осветить рабочий уголок в гараже. В помещении имеется бытовая розетка на 220 В, в которую необходимо подключить светильник с лампой мощностью 40 Вт на 36 В. Требуется рассчитать технические параметры понижающего трансформатора.

Определение мощности

Во время работы устройства неизбежны тепловые потери. При нагрузке, не превышающей 100 Вт, коэффициент полезного действия равен 0,8. Истинная потребная мощность трансформатора P₁ определяется делением мощности лампы P₂ на КПД:

P₁ = P₂ ∕ μ = 40 ∕ 0‚8 = 50

Округление осуществляется в бо́льшую сторону. Результат 50 Вт.

Вычисление сечения сердечника

От мощности трансформатора зависят размеры магнитопровода. Площадь сечения определяется следующим образом.

S = 1‚2∙√P₁ = 1‚2∙ 7‚07 = 8‚49

Поперечное сечение сердечника должно иметь площадь не менее 8‚49 см².

Расчёт количества витков

Площадь магнитопровода помогает определить количество витков провода на 1 вольт напряжения:

n = 50 ∕ S = 50 ∕ 8‚49 = 5‚89.

Разности потенциалов в один вольт будут соответствовать 5‚89 оборотам провода вокруг сердечника. Поэтому первичная обмотка с напряжением 220 В состоит из 1296 витков, а для вторичной катушки потребуется 212 витков. Во вторичной обмотке происходят потери напряжения, вызванные активным сопротивлением провода. Вследствие этого специалисты рекомендуют увеличить количество витков в выходной катушке на 5−10%. Скорректированное число витков будет равно 233.

Токи в обмотках

Следующий этап — нахождение силы тока в каждой обмотке, которое вычисляется делением мощности на напряжение. После нехитрых подсчётов получается требуемый результат.

В первичной катушке I₁ = P₁ ∕ U₁ = 50 ∕ 220 = 0‚23 ампера, а во вторичной катушке I₂ = P₂ ∕ U₂ = 40 ∕ 36 = 1‚12 ампера.

Диаметр провода

Расчёт обмоток трансформатора завершается определением толщины провода, сечение которого вычисляется по формуле: d = 0‚8 √ I. Слой изоляции в расчёт не берётся. Проводник входной катушки должен иметь диаметр:

d₁ = 0‚8 √I₁ =0‚8 √0‚23 = 0‚8 ∙ 0‚48 = 0‚38.

Для намотки выходной обмотки потребуется провод с диаметром:

d₂ = 0‚8 √I₂ =0‚8 √1‚12 = 0‚8 ∙ 1‚06 = 0‚85.

Размеры определены в миллиметрах. После округления получается, что первичная катушка наматывается проволокой толщиной 0‚5 мм, а на вторичную обмотку подойдёт провод в 1 мм.

Виды и применение трансформаторов

Области использования трансформаторов разнообразны. Устройства, повышающие напряжение, эксплуатируются в промышленных целях для транспортировки электроэнергии на значительные расстояния. Понижающие трансформаторы используются в радиоэлектронике и для подсоединения бытовой техники.

Некоторые народные умельцы, недовольные пониженным напряжением в сети, рискуют включать бытовые приборы через повышающий трансформатор. Спонтанный скачок напряжения может привести к тому, что яркий комнатный свет заменит очень яркое пламя пожара.

По задачам, которые решает трансформатор, приборы делятся на основные виды:

Любое изменение параметров электричества в цепи связано с трансформатором. Специалисту, проектирующему электронные схемы, необходимо знание природы электромагнетизма. Технология расчёта обмоток трансформатора основана на базовых формулах физики.

Электротехнику, занятому рутинным делом намотки трансформатора, стоит помянуть добрым словом дядюшку Фарадея, который открыл замечательный закон электромагнитной индукции. Глядя на готовое устройство, следует также вспомнить великого соотечественника, русского изобретателя Павла Николаевича Яблочкова.

При проектировании трансформаторов основным параметром является его мощность. Именно она определяет габариты трансформатора.
При этом основным определяющим фактором будет полная мощность, отдаваемая в нагрузку:

Для трансформатора с большим количеством вторичных обмоток полную мощность можно определить, просуммировав мощности,
потребляемые нагрузками, подключенными ко всем его обмоткам:

(2)

При полностью резистивной нагрузке (отсутствие индуктивной и емкостной составляющей в токе) потребляемая мощность активна
и равна отдаваемой мощности S
2 . При расчете трансформатора важным параметром является типовая или габаритная
мощность трансформатора. В этом параметре кроме полной мощности учитывается мощность, потребляемая трансформатором от сети
по первичной обмотке. Типовая мощность трансформатора вычисляется следующим образом:

(3)

Определим типовую мощность для трансформатора с двумя обмотками. Полная мощность первичной обмотки
S
1 = U
1 I
1 , где U
1 ,
I
1 — действующие значения напряжения и тока Именно этой мощностью определяются габариты
первичной обмотки. При этом число витков первичной обмотки трансформатора зависит от входного напряжения, сечение провода
от протекающего по ней максимального тока (действующее значение). Габаритная мощность трансформатора определяет необходимое
сечение сердечника s с. Ее можно рассчитать следующим образом:

(4)

Напряжение на первичной обмотке трансформатора можно определить из выражения
U
1 = 4k
ф W
1 fs
B
m ,
где s – площадь сечения сердечника магнитопровода, определяемая как произведение ширины сердечника на его толщину. Эквивалентная
площадь сечения сердечника трансформатора обычно меньше и зависит от толщины пластин или ленты и расстояния между ними, поэтому
при расчете трансформатора вводится коэффициент заполнения сердечника, который определяется как отношение эквивалентной площади
сечения сердечника магнитопровода к его геометрической площади . Его значение обычно равно
k
c = 1 … 0,5 и зависит от толщины ленты. Для прессованных сердечников (изготовленных из феррита, альсифера
или карбонильного железа) k
c = 1. Таким образом, s = k
c s
c
и выражение для напряжения первичной обмотки трансформатора принимает следующий вид:

U
1 = 4k
ф k
c W
1 fs
c B
m
(5)

Аналогичное выражение можно записать и для вторичной обмотки. В трансформаторе с двумя обмотками мощность первичной обмотки и
типовая мощность трансформатора равны. Мощность первичной обмотки можно определить по следующему выражению:

U
1 = U
1 I
1 =
4k
ф k
c fs
c B
m W
1 I
1
(6)

При этом типовая мощность трансформатора будет рассчитываться по следующей формуле:

(7)

Отношение тока в проводе обмотки к его сечению называется плотностью тока. В правильно рассчитанном трансформаторе плотность
тока во всех обмотках одинакова:

(8)
где s
обм1 , s
обм2 — площади сечения проводников обмоток.

Заменим токи I
1 = js
обм1 и I
2 = js
обм2 ,
тогда сумма в скобках выражения (7) может быть записана следующим образом: W
1 I
1 +
W
2 I
2 = , j
(s
обм1 W
1 +
s
обм2 W
2) = js
м, где s
м — сечение
всех проводников (меди) в окне сердечника трансформатора. На рисунке 1 приведена упрощенная конструкция трансформатора,
где отчетливо видны площадь сердечника s
с, площадь окна магнитопровода s
ок и площадь,
занимаемая проводниками первичной и вторичной обмоток s
м.

Рисунок 1 Упрощенная конструкция трансформатора

Введём коэффициент заполнения окна медью . Его величина находится в пределах
k
м = 0,15 … 0,5 и зависит от толщины изоляции проводов, конструкции каркаса обмоток, межслойной
изоляции, способа намотки провода. Тогда js
м = jk
м s
ок и выражение
для типовой мощности трансформатора можно записать следующим образом:

(9)

Из выражения (9) следует, что типовая мощность определяется произведением s
с s
ок.
При увеличении линейного размера трансформатора в m раз, его объём (масса) увеличится в m³ раз, а мощность
возрастёт в m 4 раз. Поэтому, удельные массо-габаритные показатели трансформаторов улучшаются с увеличением
номинальной мощности. С этой точки зрения предпочтительны многообмоточные трансформаторы по сравнению с несколькими
двухобмоточными.

При разработке конструкции трансформаторов стараются увеличить коэффициент заполнения окна сердечника обмотками,
так как при этом возрастает значение номинальной мощности S
тип. Для достижения этой цели применяются
обмоточные проводники с прямоугольным сечением. Следует отметить, что при практических расчетах формулу (9) преобразуют
к более удобному виду.

(10)

При расчете трансформатора по заданной мощности на нагрузке исходя из выражения (10) определяется произведение
s
с s
ок. Затем по справочнику выбирается конкретный тип и размер магнитопровода
трансформатора, у которого этот параметр будет больше или равен рассчитанному значению. Затем приступают к расчету
количества витков в первичной и вторичной обмотках. Рассчитывают диаметр провода и проверяют, помещаются ли обмотки
в окне магнитопровода.

Литература:

Вместе со статьей «Мощность трансформатора» читают:

http://сайт/BP/KlassTransf/

http://сайт/BP/SxZamTransf/

Пример выбора сечения кабеля на напряжение 10 кВ

Требуется выбрать сечение кабеля на напряжение 10 кВ для питания трансформаторной подстанции 2ТП-3 мощностью 2х1000 кВА для питания склада слябов на металлургическом комбинате в г. Выкса Нижегородская область. Схема электроснабжения представлена на рис.1. Длина кабельной линии от ячейки №12 составляет 800 м и от ячейки №24 составляет 650 м. Кабели будут, прокладываться в земле в трубах.

Таблица расчета электрических нагрузок по 2ТП-3

Трехфазный ток КЗ в максимальном режиме на шинах РУ-10 кВ составляет 8,8 кА. Время действия защиты с учетом полного отключения выключателя равно 0,345 сек. Подключение кабельной линии к РУ осуществляется через вакуумный выключатель типа VD4 (фирмы Siemens).

Рис.1 –Схема электроснабжения 10 кВ

Расчет

Сечение кабельной линии на напряжение 6(10) кВ выбирают по нагреву расчетным током, проверяют по термической стойкости к токам КЗ, потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.

Выбираем кабель марки ААБлУ-10кВ, 10 кВ, трехжильный.

1. Определяем расчетный ток в нормальном режиме (оба трансформатора включены).

где:
n – количество кабелей к присоединению;

2. Определяем расчетный ток в послеаварийном режиме, с учетом, что один трансформатор отключен:

3. Определяем экономическое сечение, согласно ПУЭ раздел 1.3.25. Расчетный ток принимается для нормального режима работы, т.е. увеличение тока в послеаварийных и ремонтных режимах сети не учитывается:

Jэк =1,2 – нормированное значение экономической плотности тока (А/мм2) выбираем по ПУЭ таблица 1. 3.36, с учетом что время использования максимальной нагрузки Тmax=6000 ч.

Сечение округляем до ближайшего стандартного 35 мм2.

Длительно допустимый ток для кабеля сечением 3х35мм2 по ПУЭ,7 изд. таблица 1.3.16 составляет Iд.т=115А > Iрасч.ав=64,9 А.

4. Определяем фактически допустимый ток, при этом должно выполняться условие Iф>Iрасч.ав.:

Коэффициент k1, учитывающий температуру среды отличающуюся от расчетной, выбираем по таблице 2.9 [Л1. с 55] и таблице 1.3.3 ПУЭ. Учитывая, что кабель будет прокладываться в трубах в земле. По таблице 2-9 температура среды по нормам составляет +25 °С. Температура жил кабеля составляет +65°С, в соответствии с ПУЭ, изд.7 пункт 1.3.12.

Принимаем по таблице 4.13 [Л5, с.86] среднемесячную температуру грунта для наиболее жаркого месяца (наиболее тяжелый температурный режим работы) равного +17,6 °С (г. Москва). Температуру грунта для г. Москвы, я принимаю в связи с отсутствием данных по г. Выкса, а так как данные города находятся в одном климатическом поясе — II, то погрешность в разности температур будет в допустимых пределах. Округляем выбранное значение температуры грунта до расчетной равной +20°С.

Для определения средней максимальной температуры воздуха наиболее жаркого месяца, можно воспользоваться СП 131.13330.2018 таблица 4.1.

По ПУЭ таблица 1.3.3 выбираем коэффициент k1 = 1,06.

Коэффициент k2 – учитывающий удельное сопротивление почвы (с учетом геологических изысканий), выбирается по ПУЭ 7 изд. таблица 1.3.23. В моем случае поправочный коэффициент для нормальной почвы с удельным сопротивлением 120 К/Вт составит k2=1.

Определяем коэффициент k3 по ПУЭ таблица 1.3.26 учитывающий снижение токовой нагрузки при числе работающих кабелей в одной траншее (в трубах или без труб), с учетом, что в одной траншее прокладывается один кабель. Принимаем k3 = 1.

Определив все коэффициенты, определяем фактически допустимый ток:

5. Проверяем кабель ААБлУ-10кВ сечением 3х35мм2 по термической устойчивости согласно ПУЭ пункт 1.4.17.

где:

• Iк.з. = 8800 А — трехфазный ток КЗ в максимальном режиме на шинах РУ-10 кВ;
• tл = tз + tо.в =0,3 + 0,045 с = 0,345 с — время действия защиты с учетом полного отключения выключателя;
• tз = 0,3 с – наибольшее время действия защиты, в данном примере наибольшее время срабатывания защиты это в максимально-токовой защиты;
• tо.в = 45мс или 0,045 с — полное время отключения вакуумного выключателя типа VD4;
• С = 95 — термический коэффициент при номинальных условиях, определяемый по табл. 2-8, для кабелей с алюминиевыми жилами.

Сечение округляем до ближайшего стандартного 70 мм2.

6. Проверяем кабель на потери напряжения:

6.1 В нормальном режиме:

где:
r и x — значения активных и реактивных сопротивлений определяем по таблице 2-5 [Л1.с 48].

Для кабеля с алюминиевыми жилами сечением 3х70мм2 активное сопротивление r = 0,447 Ом/км, реактивное сопротивление х = 0,086 Ом/км.

Определяем sinφ, зная cosφ. Вспоминаем школьный курс геометрии.

Если Вам не известен cosφ, можно определить для различных электроприемников по справочным материалам табл. 1.6-1.8 [Л3, с 13-20].

6.2 В послеаварийном режиме:

Из расчетов видно, что потери напряжения в линии незначительные, следовательно, напряжение у потребителей практически не будет отличаться от номинального.

Таким образом, при указанных исходных данных выбран кабель ААБлУ-10 3х70.

Для удобства выполнения выбора кабеля всю литературу, которую я использовал в данном примере, Вы сможете скачать в архиве.

Читать еще: Пример выбора кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

Литература:

1. Проектирование кабельных сетей и проводок. Хромченко Г.Е. 1980 г.
2. СНиП 23-01-99 Строительная климатология. 2003 г.
3. Расчет и проектирование систем электроснабжения объектов и установок. Кабышев А.В, Обухов С. Г. 2006 г.
4. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.
5. Справочник работника газовой промышленности. Волков М.М. 1989 г.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Базовые силовые трансформаторы

Льюис Лофлин

В этом разделе мы рассмотрим большое количество тем, связанных с трансформаторами. Это будет ограничено в основном силовыми трансформаторами, их работой и тем, как их использовать / тестировать. Я предполагаю, что читатель имеет базовые знания о постоянном токе и законе Ома, а также основы магнетизма. Если вам нужно просмотреть эти предметы, см. Следующее:

На приведенной выше схеме базовый трансформатор состоит как минимум из двух катушек проволоки, намотанных на железный сердечник.Пульсирующее магнитное поле, создаваемое в первичной обмотке переменным током, индуцирует напряжение во вторичной обмотке, поскольку расширяющееся и сужающееся магнитное поле первичной обмотки пересекает вторичную обмотку. Выходное напряжение вторичной обмотки пропорционально входному напряжению и отношению первичных обмоток (количество витков) к вторичным обмоткам.

Рисунок 1 Основные типы трансформаторов.

На рисунке выше представлен основной электрический символ трансформатора. Базовый трансформатор состоит как минимум из двух катушек провода, намотанных на железный сердечник.Хотя существует множество вариантов, перечисленные выше:

T1: разделительный трансформатор один к одному. Напряжение на входе равно напряжению на выходе. Они используются для изоляции «горячей» стороны линии электропередачи от пользователя на вторичной стороне. На самом деле, за исключением автотрансформаторов, это свойство всех трансформаторов заключается в гальванической развязке между первичной и вторичной обмотками.

T2: базовый понижающий трансформатор. Количество обмоток в первичной обмотке больше, чем количество обмоток во вторичной обмотке, что обеспечивает более низкое выходное напряжение, чем входное напряжение. Понижающее напряжение основано на отношении первичных обмоток к вторичным обмоткам.

T3: базовый повышающий трансформатор. Количество витков в первичной обмотке меньше, чем во вторичной. Повышающее напряжение основано на отношении первичных обмоток к вторичным обмоткам.

T4: трансформатор с отводом от середины вторичной обмотки. Напряжение, измеренное от центрального ответвления до любого конца, должно быть одинаковым.

T5: трансформатор с центральным отводом первичной и вторичной обмотки.

T6: понижающий трансформатор с отводом от середины вторичной обмотки. Так устроен обычный «полюсный трансформатор», который питает дом.

T7: трансформатор с несколькими вторичными обмотками. Отдельные обмотки могут быть любой комбинацией повышения или понижения.

Рисунок 2

Напряжение и ток в силовых трансформаторах

На рисунке показан теоретический трансформатор с входным напряжением 120 вольт переменного тока и выходным напряжением 20 вольт переменного тока на один ампер (I). Предположим, резистор R1 равен 20 Ом. Какой ток будет течь через предохранитель F1? В этом случае мы имеем соотношение обмоток 120:20 = 6:1.

Для решения подобных задач я использую формулу: входная мощность равна выходной мощности. (Кратко я расскажу о потерях.) Во вторичном резисторе R1 составляет 20 Ом (R) и 20 вольт (E), поэтому E/R = I; 20/20 = 1 ампер. Мощность = E*I = 20*1 = 20 Вт. Таким образом, в этой задаче вторичный потребляет 20 Вт, поэтому первичный должен обеспечивать 20 Вт. В приведенном выше примере 1 ампер проходит через амперметр 2.

В первичной обмотке мы знаем, что входное напряжение (E) составляет 120 вольт, а подаваемая мощность (P) составляет 20 Вт. Чтобы найти ток (I), мы используем формулу P/E = 20/120 = 0,167 ампер или 167 мА. Это также ток через амперметр 1 и предохранитель, поэтому для безопасности мы должны использовать предохранитель не больше стандартного 1/4 амперного предохранителя.

Многих студентов, кажется, смущает тот факт, что столь малый ток при гораздо более высоком напряжении может иметь тот же уровень мощности, что и большой ток при низком напряжении. Мы говорим о мощности как произведении тока и напряжения, а не только о напряжении или токе.

Трансформатор с многослойным сердечником, показывающий
край пластин в верхней части изображения.

Первичная часть просто подает только 20 Вт, чтобы отдать 20 Вт на нагрузку? Ответ — нет, скорее 23 Вт. В самом трансформаторе есть потери, по крайней мере несколько ватт в этой простой схеме. В трансформаторах выделяют три основных типа потерь мощности:

Гистерезис: сопротивление изменению магнитных полей в магнитном материале. Другими словами, железный сердечник в трансформаторе сопротивляется изменению магнитных полей, вызванному переменным током.Молекулы железа сопротивляются изгибу, вызванному магнитным полем, производящим отработанное тепло.

Вихревые токи: небольшой ток, индуцируемый в железном сердечнике трансформатора. Сердечник трансформатора часто состоит не из сплошного железа/стали, а из ламинированных листов, соединенных вместе. Есть несколько других типов магнитных потерь, которые я не буду рассматривать.

Потери в меди: нагрев, вызванный сопротивлением медного провода в обмотках. Термин применяется независимо от того, изготовлены ли обмотки из меди или другого проводника, например алюминия.Следовательно, термин потери в обмотке часто предпочтительнее.

Потери в меди являются результатом джоулевого нагрева, поэтому их также называют «потери в квадрате R» в соответствии с первым законом Джоуля. Это гласит, что энергия, теряемая каждую секунду, или мощность, увеличивается пропорционально квадрату тока через обмотки и пропорционально электрическому сопротивлению проводников.

Потери в меди = I*I*R, где I — ток, протекающий в проводнике, а R — сопротивление проводника. При I в амперах и R в омах расчетная потеря мощности выражается в ваттах.

Чем больше ток в проводе, тем выше тепловые потери. Кроме того, сопротивление медной проволоки (и большинства металлов) увеличивается с температурой. Используя рисунок 2 в качестве примера с одним ампером, мы имеем потери в проводе, но тот же самый провод на два ампера будет производить в четыре раза больше потерь (в виде тепла) одного ампера!

Сопротивление меди напрямую связано с диаметром (калибром) провода и его длиной. Например, провод калибра AWG 28 имеет сопротивление 64 Ом.9 Ом на 1000 футов провода и диаметр провода 0,013 дюйма. Калибр AWG 12 имеет сопротивление 1,588 Ом на 1000 футов и диаметр провода 0,081 дюйма. Он используется в домашней проводке и может выдерживать 41 ампер, в то время как AWG 28 может выдерживать только 1,4 ампера.

Примечание: чем выше номер AWG, тем тоньше провод. Другими словами, AWG 28 может выдерживать ток, достаточный для безопасной работы лампочки мощностью не более 150 Вт, в то время как AWG 12 может выдерживать ток, достаточный для безопасной работы большой микроволновой печи или электрического комнатного обогревателя мощностью 3600 Вт.

Глядя на наш трансформатор выше на рисунке 2, мы имеем первичный ток 0,167 ампер и вторичный ток 1 ампер. Очевидно, что мы можем использовать провод меньшего диаметра в первичной обмотке, чем во вторичной. При проектировании трансформатора провода, используемые в первичной и вторичной обмотках, часто делаются как можно тоньше, чтобы снизить стоимость при заданном токе. Но более тонкий провод имеет большее сопротивление, чем более толстый провод. Это мы должны учитывать при выборе трансформатора.

Предположим, что наш трансформатор на рисунке 2 измеряет 50 Ом в первичной обмотке и 2 Ом во вторичной обмотке. Сколько энергии будет потеряно из-за потерь в меди?

Для основного: I*I*R = 0,167 * 0,167 * 50 = 1,39 Вт.

Для вторичного: I*I*R = 1 * 1 * 2 = 2 Вт.

Общие потери ватт на потери в меди = 3,39 ватт плюс около 2 ватт на различные магнитные потери. С 20-ваттным трансформатором это значительные потери, почти 22%. Использование проволоки большего сечения (по более высокой цене) для уменьшения этого нагрева имеет жизненно важное значение.На самом деле хороший трансформатор часто имеет КПД более 95%.

Подводя итог, сечение провода напрямую связано с допустимой нагрузкой по току. Напряжение связано с качеством электрической изоляции. Мощность есть произведение напряжения и силы тока. Если мы передаем энергию при более высоком напряжении, но при меньшем токе, мы можем поставлять энергию с меньшими затратами, используя провод меньшего сечения. Давайте рассмотрим это более подробно.

И последнее замечание: эти показания могут быть неточными как таковые. Трансформаторы — это индуктивные устройства, индуктивное сопротивление которых искажает показания переменного тока.

Трансформаторы для подачи электроэнергии в дом

Без использования трансформаторов современная электроэнергия была бы невозможна или намного дороже. Здесь я рассмотрю современный дом и то, как используются трансформаторы. (Приведенные ниже примеры могут не соответствовать местным нормам и являются только примерами.)

Опять же, мощность является произведением напряжения и силы тока. (E*I) Современная домашняя электросеть составляет 200 ампер при напряжении 240 вольт. (Взгляните на коробку выключателя дома.) При использовании воздушной линии проводка от погодной головки, где энергетическая компания подключается к дому, до самой коробки выключателя часто использует провод AWG 00.

Если медь, то она может пропускать 283 ампера свободного воздуха, что достаточно для 200 ампер. Но это очень дорогая проволока диаметром 0,365 дюйма и весом 403 фунта на 1000 футов. Миля этого провода будет весить более одной тонны, и это только для одной 200-амперной сети в одном доме. Алюминиевый провод дешевле, но должен быть большего диаметра, чтобы нести тот же ток, что и медный. Стоимость здесь с обоими будет непомерно высокой.

Решением является использование трансформаторов. При выработке электроэнергии напряжение повышается до напряжения передачи до 400 000 вольт на большие расстояния.Можно использовать провод гораздо меньшего (таким образом, более дешевого и легкого) калибра для передачи электроэнергии на местную подстанцию. Здесь высокое напряжение снижается до напряжения распределения 7200 вольт для домов и предприятий.

На изображении выше показан типичный однофазный полюсный трансформатор. В верхней части столба находится распределительное напряжение 7200 вольт, а выходное рабочее напряжение составляет 240 вольт. 200-амперная сеть для дома может потреблять 48 000 ВА (E*I) или 48 кВА. Трансформатор мощностью 150 кВА может обслуживать три дома или легко обеспечивать 600 ампер для трех домов.Это будут очень короткие отрезки провода по трем разным токопроводящим дорожкам.

Даже 1000 футов AWG 00 ​​имеют сопротивление 0,0799 Ом, таким образом, скажем, 100 футов при 200 ампер приведет к небольшим потерям мощности. Скорее всего, для такого короткого пробега они будут использовать, скажем, AWG 10 с сопротивлением 1,2 Ом на 1000 футов. 1000 футов AWG 10 весит около 30 фунтов.

Обратите внимание, что на рисунке выше провод высокого напряжения в верхней части столба тоньше, чем вторичная сторона, идущая к трем домам. Провод какого сечения я мог бы использовать для передачи 7200 вольт для питания полюсного трансформатора? Чтобы обеспечить мощность 150 кВА при напряжении 7200 вольт, верхние проводники должны были бы выдерживать около 21 ампер.Это может быть выполнено с помощью AWG 14 диаметром 0,064 дюйма с сопротивлением 2,5 Ом на 1000 футов. Общий вес 1000 футов провода составляет менее 13 фунтов. (Я предполагаю, что за вычетом веса изоляции.) Таким образом, из 150 000 ватт мы потеряем около 52 ватт из-за потерь в меди на 1000 футов провода.

Наконец, трансформатор имеет соотношение витков 7200:240 = 30:1.

Нихромовая проволока и выбор трансформатора

Я рекомендую вам прочитать информацию о трансформаторе
(Понимание трансформаторов), чтобы вы лучше понимали трансформеров, если вы не
знаком с ними.На странице «Конструкция блока питания» объясняется, как построить полный блок питания.
Поставка для резки пены с горячей проволокой после того, как вы выбрали провод и трансформатор.

На этой странице собрана информация о том, как выбрать оба
нихромовая проволока и трансформатор для источника питания, потому что они идут вместе — один
зависит от другого.

Измерение проволоки

Проволока измеряется калибром. Есть несколько
разные стандарты манометра, поэтому обычно используют десятичное измерение вместо манометра
в настоящее время. Для нихромовой проволоки и других цветных металлов используется американский стандарт калибра AWG.
Wire Gauge, и это стандарт, который я использую на своем веб-сайте, но я также указываю десятичную дробь.
дюймы. AWG такой же, как стандарт B&S, Brown и Sharp. Этот стандарт также используется для
медный и алюминиевый провод такого же калибра, как и электропроводка в вашем доме.

Проволока из черных металлов, такая как проволока из железа и нержавеющей стали
обычно используют калибр проволоки W&M, Washburn & Moen.

Сравнительная таблица размеров проводов разного калибра.
стандарты и дополнительную информацию о калибрах проводов и их происхождении можно найти здесь:
http://www.sizes. com/materls/wire.htm.
Еще одна полезная сравнительная таблица, составленная по десятичному эквиваленту, а не по размеру калибра.
выше можно найти здесь:
http://www.dave-cushman.net/elect/wiregauge.html.

Чем больше номер калибра, тем больше сечение провода.
меньше. Калибр AWG 40 хорош, в то время как калибр AWG 14 почти такой же большой, как
бытовая проволочная вешалка для одежды.

Какой размер провода следует использовать?

Вы можете использовать провод любого размера. Пена может
быть и нарезано проволокой размером от 40 калибра (0,003 дюйма в диаметре) до 11 калибра (0,003 дюйма).091″
диам.). Самый распространенный размер – 26 калибр. Короткий кусок провода 40 калибра был
используется с 9-вольтовой батареей для резки очень тонких (0,020 дюйма) и узких полосок пенопласта для
прогулочные планеры для аэросерфинга.
Две батареи D-элемента могут питать 4-дюймовый кусок нихромовой проволоки 32-го калибра в маленькой руке для хобби.
удерживаемый резак для пенопласта.

Блок питания на 12 В обеспечивает питание до 24 дюймов из 26
калибровочная проволока. Это будет включать почти все настольные резаки для пенопласта, что является наиболее
обычный тип резака для пенопласта, включая небольшие резаки для лука.Вот почему 26 калибр
является наиболее распространенным. Калибр от 24 до 30 также использовался для настольных моделей.

калибр от 16 до 11 используется для резки пенопласта.
формы, такие как литье, потому что они достаточно жесткие, чтобы держать форму, а не быть
прямой. 12-дюймовый кусок нихромовой проволоки 14 калибра требует всего 1,9 вольта, но почти 12 вольт.
усилители. Проволока большего диаметра также используется для очень длинных резаков, таких как 8 или 10 футов.

Фактор напряжения

Все металлы расширяются при нагревании, поэтому нихромовая проволока при
температура резания также увеличивается и становится длиннее.В связи с этим некоторые методы
поддержание натяжения проволоки необходимо в резаках для пенопласта с горячей проволокой. Обычно это
осуществляется либо с помощью пружинящей рамы, между которой натянута проволока, либо с помощью пружины.
использовал. Также возможно использовать груз с проволокой над шкивом.
Натяжение проволоки также помогает удерживать ее в натянутом состоянии, поэтому при небольшом надавливании при
при резке пенопласта проволока остается достаточно прямой, что необходимо для хорошего качества и
равномерный крой.

Из-за необходимости натяжения проволока меньшего размера.
то есть тем меньшее натяжение можно приложить без разрыва или постоянного растяжения проволоки.
Использование проволоки калибра 40 означает, что возможно очень небольшое натяжение, и будет труднее удерживать натяжение.
проволока натянута при резке. Чем длиннее проволока, тем большее давление необходимо приложить.
к проволоке, чтобы она оставалась прямой и натянутой. Вот почему, как правило,
чем длиннее проволока, тем толще она должна быть. Нет стандарта длины и калибра.
поскольку теоретически можно использовать любой размер и любую длину при подходящем напряжении и
текущая мощность блока питания.

Взаимосвязь манометр/ток/температура

Температура прямого провода при комнатной температуре
можно рассчитать спокойный воздух. Заданная температура приведет к определенному току
течет по проволоке определенного диаметра.Неважно, какой длины провод,
данный ток, протекающий по проводу, приведет к той же температуре. За
например, провод 26 калибра с протекающим через него 2,1 ампера приведет к температуре 600 градусов по Фаренгейту.
будь то 2 дюйма или 200 дюймов в длину.

Чем больше диаметр, тем больше требуется тока
нагреть до той же температуры. Например, только 0,31 ампер даст 600F за 40 минут.
калибр провода, но 11.Для провода 14 калибра требуется 6 ампер. Кроме того, чем крупнее
диаметр проволоки, тем больше времени потребуется для достижения равновесной температуры.

Равновесная температура.

Причина, по которой прямой провод достигает заданной температуры
и пребывает там в спокойном воздухе комнатной температуры в том, что ток продолжает производить больше
нагревается до тех пор, пока течет ток. При этом тепло отводится
от провода к окружающему воздуху. Чем горячее провод, тем быстрее нагревается
перевели подальше. Проволока достигает равновесной температуры, когда выделяемое тепло
равна теплоте, отведенной от него.

Если смотать провод тугой спиралью, как в обогревателях,
передача тепла от проволоки уменьшается, потому что в данном объеме больше проволоки
воздуха, и поэтому провод будет нагреваться сильнее.

Таким же образом провод, соприкасающийся с любым другим
материал изменит скорость теплопередачи от провода.Если материал это
находится в контакте с хорошим проводником тепла, таким как медь, равновесная температура
будет ниже, потому что тепло отводится быстрее. Если материал, в котором он находится,
при контакте с плохим проводником тепла (изолятором) равновесная температура будет
выше, потому что меньше тепла уходит. Эти ситуации приводят к сложным
уравнения теплопередачи, которые нелегко решить. В этом случае экспериментирование
Требуется найти правильный провод и напряжение для создания нужной температуры.

При использовании в печах, печах и
в закрытых отапливаемых помещениях резистивный провод будет становиться все более горячим по мере
печь или печь нагреваются, если напряжение не меняется. То
Равновесная температура зависит от температуры окружающего воздуха и
будет довольно постоянная РАЗНИЦА температуры между проводом и
температура воздуха. Итак, если вы начали с 28 футов 22-го калибра
проволока, свернутая так, что ее температура была в два раза выше, чем у
прямой провод, это будет около 1200F (316C), разница 1130F
между температурой воздуха и проводов, если температура воздуха в корпусе
началось в 70F.Если бы провод просто стал красным в этот момент
температура. К тому времени, когда вы достигнете температуры воздуха в помещении 1400F (760C),
температура, температура провода будет 1400F плюс разница
1130F или 2530F. Проволока расплавится . Для печей и
другие высокотемпературные корпуса, калибр провода, тип, длина, катушка
размеры и подаваемое напряжение должны быть тщательно рассчитаны, чтобы ограничить
температура проволоки при конечной достигнутой температуре воздуха должна быть хорошо
ниже точки плавления, и аппарат должен быть рассчитан на отключение
при заданной температуре или ниже.Это не тривиальная конструкция
процесса и обычно должны быть оставлены инженеру, обученному теплотехнике.
передача и проектирование электрооборудования.

Ток, создаваемый приложенным напряжением

Как было сказано выше, длина не имеет значения.
провода, то определенный ток, протекающий по проводу данного диаметра, приведет к данному
температура на открытом воздухе. Так как же создается этот ток? Приложенное напряжение
через два конца провода создают этот ток. Чем длиннее провод, тем больше
напряжение, необходимое для создания такого же тока. Это связано с различием в
общее сопротивление провода разной длины.

Закон Ома

Закон

Ома необходим для определения тока и
отношение напряжения. Закон Ома гласит:

В = ИК

90 104 В — напряжение в вольтах (традиционная буква E используется для
напряжение и обозначает электродвижущую силу вместо V), I — ток в амперах, а R —
сопротивление в омах.Вы можете изменить формулу, чтобы найти текущий:

И = В/Р

Отсюда видно, что сопротивление растет,
так же как и необходимое напряжение для получения того же тока. Сопротивление нихромовой проволоки
указывается в омах на фут. Чем длиннее провод, тем больше у него сопротивление Ом.
чем длиннее провод, тем большее напряжение требуется для проталкивания тока через сопротивление
провода.

Какой трансформатор мне нужен?

Мощность рассчитывается по формуле:

Вт = I

² R    или   W
= VI

Трансформатор обычно измеряется в ваттах или вольт-амперах.
Для небольших трансформаторов они по сути одинаковы и взаимозаменяемы. Тебе надо
знать мощность, необходимую для вашего нагреваемого провода, чтобы вы знали, какой размер трансформатора будет
обязательный.Чтобы рассчитать это, вы сначала решаете, какой калибр проволоки вы будете использовать, и находите
омы на фут сопротивления этого провода. Например, провод 26 калибра имеет сопротивление
2,67 Ом на фут. Если вы используете проволоку для резки пенопласта,
желаемая температура составляет 600F. Чтобы обеспечить некоторую гибкость в температуре, фигура 800F
(вы всегда можете уменьшить его, если у вас есть источник переменного напряжения). Вам также необходимо
узнать длину провода. Допустим, вы будете использовать 2 фута.Теперь вы можете рассчитать
Требования к сопротивлению, напряжению и мощности.

I = 2,6 А (из таблицы температур)

г = 2,67 Ом

R = RL = 2,67 X 2 = 5,34 Ом

В = IR = 2,6 X 5,34 = 13,9 В

P = VI = 13,9 х 2,6 = 36,1 Вт

I = ток в амперах

r = сопротивление на фут провода в омах

R = общее сопротивление провода

L = длина провода в футах

P = мощность в ваттах

Итак, вам нужен трансформатор, способный выдать не менее
2. 6 ампер мощностью 36 Вт и более с выходным напряжением 13,9 вольт и более. То
самое близкое, что вы можете найти с таким напряжением или выше, составляет 24 вольта. Вы можете использовать диммер для
уменьшите напряжение (см. страницу проектирования блока питания). Вам нужно 2,6 ампера, так что вы
необходимо умножить требуемый ток на выходное напряжение, чтобы получить мощность в ваттах, 2,6 X
24 = 62,4 Вт или вольт-ампер. Самое близкое, что вы можете найти к 62,4 Вт или больше, это 24 Вт.
выход вольт, трансформатор 100 ватт.

Вы решили, что это слишком большой размер, и хотите использовать размер 50.
трансформатор ватт. Что ты можешь сделать? Понизить напряжение? Нет, это будет
снизить температуру. Сделать провод короче? Может быть. Помните, что текущий
требуется то же самое, независимо от длины провода, и данный трансформатор ограничен
определенное количество тока, протекающего через его обмотки независимо от напряжения. То
мощность трансформатора ограничена его способностью передавать тепло.Жара
измеряется в ваттах и ​​​​определяется током и сопротивлением, поэтому, если они не изменяются,
ватт остается прежним. Если вы понизите первичное напряжение на трансформаторе,
выходное напряжение также падает, но сопротивление обмоток не меняется, поэтому
максимальный ток тоже не меняется. Укорочение провода не меняет
требование по току, но изменяет требование по напряжению.

Как выяснилось, требуемое напряжение для 18″
нихромовая проволока при 800F равна 10.4 вольта, поэтому вместо выходного трансформатора на 24 вольта 12 вольт
мощности, можно использовать трансформатор на 50 Вт. Текущая способность 50 / 12 = 4,1 ампер,
значительно выше требуемых 2,6 ампер. Трансформатор 12 вольт 50 ватт имеет более тяжелый
обмотка, чем выход 24 В, поэтому он может выдерживать вдвое больший ток, но весь трансформатор
намного меньше, чем 100-ваттный трансформатор.

Трансформаторы — калибр и максимальная длина

Ниже приведены несколько примеров из
27
трансформаторы, которые я ношу сейчас.См.
страница трансформатора, где у каждого трансформатора есть свой график. Графики показывают минимальную и максимальную длину каждого
трансформатор нагревается до 800F при использовании с диммером для резки пенопласта. Для пластика
при изгибе проволока должна быть более горячей, поэтому максимальная длина будет меньше. То
нормальная температура резки пенопласта составляет 600F, но вычисление 800F дает некоторое пространство для
корректирование. Все, кроме одного, являются выходами с двойным напряжением, поэтому более низкое напряжение обрабатывает более высокое.
ток и, таким образом, расширяет диапазон до проводов большего диаметра, поскольку токовая способность
удваивается, когда напряжение уменьшается вдвое. Более высокое напряжение работает с меньшим калибром, но более длинным
провод. Диммеры не доходят до нуля вольт, они доходят примерно до 20%, так что есть
минимальная длина провода, которую можно использовать.

Руководство по выбору трансформаторов тока и размеров проводов на подстанциях

Трансформаторы тока

Повсеместно распространенные трансформаторы тока являются передовыми устройствами сопряжения между энергосистемой и релейной защитой! Вторичная обмотка стандартного трансформатора тока рассчитана на 5A в соответствии со стандартами ANSI. Другие номинальные токи, такие как 1A , существуют в других местах.

Руководство по выбору трансформаторов тока и размеров проводов на подстанциях (на фото: Трансформаторы тока шинного типа; кредит: pfiffner-group.com) до уровня сигнала, который может обрабатываться тонкими электромеханическими или электронными устройствами.

Вторичные подключенные устройства могут быть показывающими или интегрирующими приборами, реле защиты, датчиками и т. д. Поскольку приложения настолько разнообразны, естественно, что ТТ должен быть правильно определен, в зависимости от конкретного приложения, для которого он применяется.В связи с этим необходимо понимать некоторые основные принципы поведения КТ.

В этой статье делается попытка представить основы для понимания поведения и применения трансформаторов тока.

Как это работает?

Первичная обмотка трансформатора тока подключается последовательно с устройством, в котором измеряется ток. Поскольку трансформатор тока по своей сути является трансформатором, он преобразует ток с первичной обмотки на вторичную сторону обратно пропорционально количеству витков, чтобы сохранить соотношение:

IP = n × IS

, где отношение витков вторичной и первичной обмотки.В основном первичная обмотка ТТ представляет собой сквозную шину, что означает, что количество витков на первичной обмотке составляет всего 1. Следовательно, n часто является числом витков вторичной обмотки.

Рисунок 1 – Упрощенная эквивалентная схема трансформатора тока

Вышеприведенное соотношение предполагает идеальный трансформатор тока без каких-либо потерь и незначительный ток намагничивания . На практике ТТ потребляют ток, чтобы поддерживать возбуждение железного сердечника, и сбрасывают напряжение, пропорциональное преобразованному току, из-за собственного сопротивления его обмоток.

Эквивалентная схема трансформатора тока представлена ​​на рисунке 1 выше, где Xm представляет собой реактивное сопротивление тока намагничивания, а RCT представляет собой внутреннее сопротивление обмотки.

Выбор трансформаторов тока и сечение проводов на подстанциях – Sethuraman Ganesan; ABB Inc.

Связанный контент EEP со рекламными ссылками

Потери трансформатора:

Потери трансформатора:

Потеря меди

Всякий раз, когда в проводнике протекает ток, мощность рассеивается
в сопротивлении проводника в виде тепла.Количество энергии
рассеивается проводником

прямо пропорционально сопротивлению провода, а
к квадрату тока через него. Чем больше значение того или иного
сопротивление или ток, тем больше

Рассеяно

мощности. Первичная и вторичная обмотки А.
Трансформатор обычно изготавливают из медной проволоки с низким сопротивлением.

Сопротивление данной обмотки является функцией
диаметр проволоки и ее длина.Потери в меди можно минимизировать, используя
проволока подходящего диаметра. Большой

Для сильноточных обмоток требуется провод диаметром

, тогда как
провод малого диаметра можно использовать для слаботочных обмоток.

Потери на вихревые токи

Сердечник трансформатора обычно изготавливается из некоторых
тип ферромагнитного материала, потому что он является хорошим проводником магнитных линий
потока.

Всякий раз, когда первичная обмотка трансформатора с железным сердечником
При питании от источника переменного тока возникает флуктуирующее магнитное поле.
произведено.Это магнитное поле разрезает

проводит материал жилы и индуцирует в нем напряжение. То
Индуцированное напряжение вызывает протекание случайных токов через сердечник, который
рассеивает мощность в виде

тепла. Эти нежелательные токи называются вихревыми токами.
Вихревой ток, производимый из-за

к резистивному характеру сердечника и, следовательно, .
текущие потери пропорциональны

квадрат тока в обмотке.

Чтобы свести к минимуму потери из-за вихревых токов,
сердечники трансформаторов ЛАМИНИРОВАННЫЕ. Так как тонкие, изолированные ламинаты не
обеспечить легкий путь для текущего,

потери на вихревые токи значительно снижены.

Потеря гистерезиса

Когда магнитное поле проходит через сердечник, сердечник
материал намагничивается. Чтобы стать намагниченными, домены внутри ядра
должны выровняться

с внешним полем.Если направление поля
наоборот, домены должны повернуться так, чтобы их полюса были выровнены с новым
направление внешнего поля.

Силовые трансформаторы обычно работают на частоте 60 Гц или
Переменный ток 400 Гц. Каждый крошечный домен должен перестроиться дважды в течение
каждый цикл или всего 120

раза в секунду при использовании переменного тока частотой 60 Гц. То
энергия, используемая для вращения каждого домена, рассеивается в виде тепла внутри железного ядра.Эта потеря, называемая

ПОТЕРИ ГИСТЕРЕЗИСА, можно рассматривать как результат
молекулярное трение. Потери на гистерезис можно свести к небольшому значению за счет надлежащего
выбор основных материалов.

Низкое напряжение — электрическое 101

Низкое напряжение определяется как 50 вольт (В) или меньше. Обычными низкими напряжениями являются 12 В, 24 В и 48 В. Низкое напряжение обычно используется в дверных звонках, элементах управления открыванием гаражных ворот, термостатах отопления и охлаждения, датчиках и элементах управления системы сигнализации, наружном наземном освещении, бытовых и автомобильных аккумуляторах.

Низкое напряжение обеспечивается батареями или трансформатором, который преобразует линейное напряжение в низкое напряжение. Низкое напряжение (при исправном источнике) не обеспечит удар током от прикосновения. Однако короткое замыкание с высоким током и низким напряжением (автомобильный аккумулятор) может вызвать вспышку дуги и возможные ожоги.

Закон Ома и низкое напряжение

Дверные звонки, устройства открывания гаражных ворот, нагревательные и охлаждающие термостаты, датчики и элементы управления системы сигнализации потребляют очень небольшое количество тока. Обычно они подключаются телефонным кабелем, в котором используются очень тонкие провода. Системы освещения низкого напряжения могут нести большее количество тока и потребуют проводов большего диаметра.

На левой диаграмме ниже лампочка мощностью 20 Вт с источником 120 В потребляет 0,16 ампер.

На правом рисунке ниже лампочка мощностью 20 Вт с источником 12 В потребляет 1,6 А (ток в 10 раз больше, чем источник 120 В).

Цепь лампочки 12 В 20 Вт

Цепь электрической лампочки 120 В 20 Вт

Рассчитать размер кабеля низкого напряжения и номинальную мощность трансформатора

Чтобы рассчитать правильный размер кабеля и мощность трансформатора, сложите номинальную мощность всех осветительных приборов, которые будут соединены вместе.Для непрерывной нагрузки умножьте общую мощность на 125%.

Пример: В системе освещения используются шесть ламп 12 В, 20 Вт.

• Общая мощность в ваттах: 6 * 20 Вт = 120 Вт.
• Общая мощность в ваттах при длительной нагрузке: 120 Вт * 125% (1,25) = 150 Вт
• Преобразование ватт в ампер: 150 Вт / 12 В = 12,5 А.

Минимальная мощность трансформатора = 150, минимальный размер кабеля = 14 AWG. Рекомендуется использовать более высокую мощность трансформатора и больший размер кабеля, чтобы можно было добавить больше источников света.

Системы освещения низкого напряжения

В системах освещения низкого напряжения обычно используются светодиодные лампы, поскольку они энергоэффективны и потребляют небольшое количество тока. Они также могут использовать галогенные лампы, но потребляют больше тока, чем светодиодные лампы.

Лучший способ приобрести несколько низковольтных ламп — купить комплект. В комплект входят лампы, кабели и трансформатор. Комплект будет соответствовать размеру и длине кабеля, а также выходной мощности трансформатора для номинальной мощности всех ламп. Если вы покупаете эти элементы отдельно или добавляете светильники в комплект, вам нужно будет рассчитать размер кабеля и выходную мощность трансформатора.

Низковольтные и электротехнические нормы

Осветительные кабели низкого напряжения обычно допускают прямую прокладку кабеля без кабелепровода (прямая прокладка должна быть указана на упаковке). Единственное ограничение электрического кода для низковольтной системы заключается в том, что трансформатор должен быть подключен к розетке или цепи с защитой GFCI при установке в местах, требующих защиты GFCI (см. Общие требования к размещению GFCI).

S-E-10 — Спецификация по установке и использованию: размер проводов, используемых для подключения счетчиков к обычным измерительным трансформаторам

Категория: Электричество
Спецификация: S-E-10
Документ(ы): S-E-03 (раздел 4. 2.7), SE-08 (разделы 7 и 10)
Дата выпуска: 12.06.2015
Дата вступления в силу: 01.01.2016
Заменяет: 01.01.2016 (1985)

Содержание

1,0 Объем

Эта спецификация применяется ко всем установкам учета электроэнергии, которые включают обычные измерительные трансформаторы и предназначены для использования в коммерческом учете. Эта спецификация не применяется к соединениям между счетчиками и электронными трансформаторами напряжения и/или тока, соединениям между счетчиками и миллиамперными трансформаторами тока или трансформаторам/преобразователям, которые являются неотъемлемой частью многопользовательских измерительных систем.

2.0 Полномочия

Настоящая спецификация выпускается в соответствии с подразделом 12(2) Правил инспекции электроэнергии и газа .

3.0 Каталожные номера

• 3.1 S-E-03 — Спецификация по установке и использованию счетчиков электроэнергии — входные соединения и параметры
• 3. 2 S-E-08 — — Спецификации по установке и использованию счетчиков электроэнергии — Стандартные чертежи Measurement Canada для установок учета электроэнергии

4.0 Терминология

Длина

Расстояние между счетчиком и измерительными трансформаторами, определяемое по пути соединительных проводников.

5.0 Общий

5.1 Общая нагрузка на любой измерительный трансформатор включает все устройства и провода, подключенные к вторичному выходу трансформатора. Общая нагрузка не должна превышать номинальную нагрузку, на которую рассчитан и одобрен измерительный трансформатор.

5.2 Провода, используемые для подключения счетчиков и устройств измерения электроэнергии к измерительным трансформаторам, должны иметь достаточное сечение, чтобы длина провода не создавала нагрузку, превышающую установленную в разделах 6.0, 7.0, 8.0 и 9.0.

5. 3 За исключением случаев, когда это разрешено в соответствии с положениями раздела 8.0, все соединительные провода должны иметь калибр не менее 14 (диаметр проводника 1,6 мм).

5,4 Чтобы определить минимальное сечение провода в Таблицах 1 и 2, выберите строку для длины вторичных проводов в первом столбце и перейдите к столбцу для нагрузки трансформатора.Эта ячейка обеспечивает минимальное сечение провода, которое можно использовать для доступной нагрузки. Если сечение провода представлено как «n+n», провод должен состоять из двух жил провода калибра «n».

6.0 Трансформаторы тока

6.1 Соединительные провода не должны создавать нагрузку, превышающую 50% от номинальной нагрузки измерительного трансформатора.

6.2 В таблице 1 указаны минимальные сечения проводов, необходимые для данной длины провода, подключенного к трансформатору тока с заданной номинальной нагрузкой.

7.

0 Трансформаторы напряжения

7.1 Соединительные провода не должны создавать нагрузку, которая может вызвать погрешность более 0,3% при регистрации счетчика активной энергии.

7.2 В таблице 2 указаны минимальные сечения проводов, необходимые для данной длины провода, подсоединяемого к трансформатору напряжения с данной номинальной нагрузкой.

8.

0 Провода меньшего сечения

8.1 Установки с соединительными проводами менее 14 калибра могут быть разрешены (и классифицированы как нестандартные), если владелец предоставляет эмпирические доказательства (которые должны включать данные испытаний), подтверждающие, что провод(ы) не будут:

1. создают нагрузку по току более 50 % от номинальной нагрузки трансформатора тока.
2. создают нагрузку по напряжению, которая может вызвать погрешность более 0,3 % при регистрации счетчиком активной энергии.
3. приводят к тому, что сила тока ниже, чем требуется для ожидаемого вторичного тока.

8.2 Могут быть разрешены (и классифицированы как стандартные) литые трансформаторы тока, которые интегрируют провод 16-го калибра в литой корпус (как указано в Уведомлении об одобрении). Длина участка должна соответствовать требованиям к сечению провода Таблицы 1, и не должно быть сростков в проводнике между трансформатором и счетчиком.

9,0 Более длинные провода

Установки, длина которых превышает максимальное значение, установленное для любой данной номинальной нагрузки, могут быть разрешены (и классифицированы как нестандартные), если владелец предоставляет эмпирические доказательства (которые должны включать данные испытаний), подтверждающие, что провод(а) не будет:

1. создают нагрузку по току более 50 % от номинальной нагрузки трансформатора тока.
2. создают нагрузку по напряжению, которая может вызвать погрешность более 0,3 % при регистрации счетчиком активной энергии.

10,0 Вспомогательные трансформаторы

Вспомогательные трансформаторы, используемые совместно с измерительными трансформаторами, увеличивают нагрузку на вторичную цепь. При использовании вспомогательных трансформаторов минимальное сечение провода должно соответствовать указанному в предыдущих таблицах для длины участка, указанной в строке под строкой, указывающей фактическую длину участка.

Примеры

1. Трансформатор тока (рейтинговый коэффициент = 1,0) имеет рейтинг B0,9, длина линии составляет 30 м, используются вспомогательные трансформаторы. Провод должен быть калибра 10, а не калибра 12 (калибр 10 соответствует длине 50 метров).
2. Трансформатор напряжения имеет класс X, длина участка 100 метров, используются трансформаторы собственных нужд. Провод должен быть калибра 8, а не калибра 12 (калибр 8 соответствует длине 200 метров).

Вольт-амперметр, DROK AC 500V 200A Цифровой вольтметр-амперметр Панель, 0,39-дюймовый светодиодный мультиметр 2-в-1, 2-проводной тестер напряжения и силы тока с трансформатором тока: автомобильный

4,0 из 5 звезд

Отличное решение для контроля нагрузки цепи генератора

Автор: KenCT, 11 ноября 2020 г.

Мне нужно было решение для контроля напряжения и силы тока для моего генератора, который подключен к моей главной панели блокировкой.Я хотел решение рядом с панелью, а не на генераторе, чтобы я мог точно видеть, какую нагрузку я накладываю на генератор, когда я включаю отдельные цепи. Если вы не знакомы с блокировкой — это установленный электриком защитный выключатель блокировки, который требует отключения входящей ГЛАВНОЙ цепи, прежде чем разрешить включение цепи генератора, — который затем обеспечивает питание всей панели в пределах вашего генератора. может справиться с нагрузкой.

Мой электрик установил 30-амперную цепь 220В на панель и розетку снаружи дома, а также блокировку, характерную для моего типа панели.Новый счетчик работает только с панелью в режиме генератора, а питание подает генератор.

Я купил два счетчика Drok и коробку для их крепления, получилось хорошо, как видно на фото. Это счетчик, показывающий каждую сторону панели и потребление на каждые 10 ампер и 12 ампер (при этом почти все включено, кроме сушилки). Установив два счетчика, я смогу лучше сбалансировать нагрузку. На панели включение цепи 120В повлияет только на одну сторону панели, если у вас есть приборы на 220В — на обе.Видимость отличная, и я проверил измерения AMP и обнаружил, что они очень близки к показаниям моего ручного амперметра.

Установка: обратите внимание, что эта установка должна выполняться только электриком или кем-то, хорошо знакомым с главным электрическим щитом, крышка на щите должна быть снята, и он находится под напряжением. Установка была не сложной, просто тщательное планирование. Установка амперметров требует, чтобы катушки проходили вокруг проводов, идущих к выключателю генератора, это означало отсоединение проводов от выключателя, вставку их через катушку и повторное подключение к выключателю.В нормальных условиях эти провода не горячие, а горячие только при включенном генераторе, так что на них не стоит беспокоиться, но на всякий случай можно отключить главный выключатель. Я нашел хорошее место, где провода питания находились на открытой местности, чтобы сделать небольшой углубление в проводе, чтобы удерживать катушку на месте. Вольтметру требовалось одно подключение к тому же горячему проводу, а второй провод к шине нейтрали/заземления. Это было более сложное соединение, требующее вставить два провода обратно в выключатель и найти место на шине для другого.

Мой единственный негативный отзыв о продукте — провода, которые идут в комплекте, ОЧЕНЬ короткие, их приходится удлинять. Я использовал тонкий одножильный провод (оставшийся после установки гаражных ворот), так как на проводах очень мало мощности. Я пропаял каждое соединение и использовал термоусадочную трубку, чтобы предотвратить короткое замыкание. Установка заняла около 30 минут на разрезание коробки и 60 минут на подключение проводов к панели, работая осторожно.

В качестве примечания я также приобрел портативный двухтопливный генератор Westinghouse WGen9500DF на Amazon и очень им доволен.