Онлайн расчет потерь в трансформаторе: Холдинг «Энергия» — мини-расчет потерь

Холдинг «Энергия» — мини-расчет потерь

Пример Расчета технологических потерь электроэнергии при ее передаче из сетей Сетевой организации в сети Потребителя:

Наименование организации Потребителя: ОАО «***» Адрес объекта:________ ТП №453 (счетчик №797198)

Расчет потерь в силовом трансформаторе и кабельной линии

1. Потери электроэнергии в трансформаторе рассчитываются по формуле:

∆Wт = ∆Wхх +  (∆W_н¹ х W_т/100) , кВт*час, где
∆W_xx = ∆Р_xx х То х (U_i /U_ном)² — потери  холостого хода силового трансформатора, кВт*час;
∆W_н¹ = (∆W_н / W_т) х 100% — относительные нагрузочные потери силового трансформатора, %;
∆W_н = К_к х ∆Р_ср х Тр х К_ф²  — нагрузочные потери силового тр-ра, кВт*час;
К_ф² = (1+2Кз)/3Кз ― квадрат коэффициента формы графика за расчетный период, у. е.;
Кз = [Wт / (Sн х Тр х cosφ)] х 10^-3 —  коэффициент загрузки тр-ра ( заполнения графика), у.е.;
∆Р_ср = 3 х I²_ср х R х 10^-3 — потери мощности в силовом тр-ре, кВт;
I_ср=W_т /(√3 х U_ср х Тр х cos φ) – средняя нагрузка за расчетный период, А;
R = (∆Р_кз х U²_ном /S²_ном) х 10^-3 — активное сопротивление силового тр-ра, Ом;
К_к ― коэффициент, учитывающий различие конфигураций графиков активной и реактивной нагрузки (справочная величина, принимается равным 0,99), у.е.

Расчет потерь в трансформаторе:
∆Wхх =1001 кВт*ч; К_ф² =4,3338; Кз = 0,0909; R =0,6893 Ом;
∆W_н = 182,2 кВт*час; I_ср=5,3407; ∆Р_ср = 0,0590;
%потерь  ∆W_н¹ =0,49
Итого: ∆Wт = 1001 кВт*час +0,491%

2. Потери электроэнергии в линии электропередачи
(Тип силового кабеля — 6кВ АСБ 3*240мм²⁾ рассчитываются по формуле:

∆Wкл =1,1*n*p*I²*L/g*0,001*T , где
n — число фаз линии = 3
p — удельное сопротивление материала, Ом*мм2/м = 0,0271
I  — среднеквадратичный ток линии, А =5,3407
L — длина линии, м =50
g — сечение провода, мм2 = 240
T —  время работы за расчетный период, час-=720
1,1  — коэфф. учитывающий сопрот конт.,скрутку жил и способ прокладки линий
Справочно удельные сопративления меди, алюминия и стали:

Потери ∆Wкл =0,38 кВт*ч;        %потерь  ∆Wкл =0,001

ИТОГО: общий % потерь=0,492;                ВСЕГО ∆W = 1001 кВт*час +0,492%

Произвести расчет можно с помощью удобного калькулятора, выполненного в формате Exel-таблицы

Произвести более сложный расчет с большим количеством объектов электросетевого хозяйства, можно осуществить с помощью специализированного программного комплекса (РТП-3, либо Програсс++), оставив заявку в форме обратной связи с приложением необходимых первичных документов.

Калькулятор расчета потерь напряжения

При проектировании сетей электроснабжения и слаботочных систем часто необходим расчет потерь в кабеле. При решении вопросов проектирования, данный расчет важен для выбора кабеля с оптимальной площадью сечения жилы. Неправильный выбор кабеля может привести к тому, что система быстро выйдет из строя или просто не запустится. Именно поэтому при проектировании необходимо производить расчет потерь в кабеле.

РАСЧЁТ ПОТЕРЬ НАПРЯЖЕНИЯ В КАБЕЛЕ.

Расчёт потерь напряжения в кабеле можно осуществить по следующей формуле:

ΔU=I*RL

Где ΔU – потери напряжения в линии,

I – ток потребления (определяется главным образом характеристиками потребителя),

RL — сопротивление кабеля (зависит от длины кабеля и площади сечения кабеля).

Потери мощности в кабеле в кабеле зависит так же главным образом от сопротивления кабеля. Излишнее рассеивание энергии в кабеле может привести к существенным потерям электроэнергии. Излишки тепла идут на нагрев кабеля, поэтому при больших нагрузках неправильный расчет потерь электроэнергии в кабеле может привести к сильному нагреву кабеля и повреждению изоляции, что небезопасно для жизни людей. Так же при существенной длине линии это может привести к повышенному расходу электроэнергии, что при длительной эксплуатации может сказаться на расходах на электроэнергию. Неправильный расчёт потерь напряжения в кабеле может вызвать некорректную работу оборудования при передаче сигнала (например, периметральная система сигнализации). Кроме того, расчёт потерь напряжения в кабеле очень важен, если питание оборудования осуществляется от источника с низким напряжением питания (12-48 В постоянного или переменного тока). В этом случае, если длина провода и мощность нагрузки слишком велика, напряжение может упасть до уровня ниже номинальной потребляемой мощности устройства. Это приведет к тому, что устройство не будет работать.

ПУТИ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ В КАБЕЛЕ.

Потери в кабеле можно снизить путем увеличения площади сечения кабеля, уменьшением длины кабеля или уменьшением нагрузки. Очень часто длину кабеля или нагрузку уменьшить невозможно, поэтому приходится увеличивать площадь сечения жилы кабеля, чтобы уменьшить его сопротивление.

С другой стороны использование кабеля у которого площадь сечения слишком большая приводит к увеличению затрат, т.к. кажущаяся небольшая разница между ценами на два кабеля с разной площадью сечения становится ощутимой при многокилометровых кабельных системах. Следовательно, при проектировании необходимо обязательно выбирать кабель нужного сечения, а для этого необходимо производить расчет потерь мощности в кабеле.

Если производить эти расчеты вручную, на подбор кабеля уйдет немало времени. Сегодня можно легко и быстро произвести расчет потерь в кабеле онлайн. С помощью различных специализированных калькуляторов можно произвести расчёт потерь напряжения в кабеле, расчет потери мощности в кабеле и расчет потерь электроэнергии в кабеле исходя из длины кабеля, площади сечения кабеля, параметров нагрузки (потребляемые напряжение и ток), а так же материала из которого изготовлены его жилы. Калькулятор для расчета потерь в кабеле онлайн – безусловно, хороший помощник любого проектировщика

Простой расчет силового трансформатора | hardware

На этой страничке приведен простой метод расчета параметров трансформатора для сетей питания промышленной частоты (для России это 220V 50 Гц). Это может понадобиться для радиолюбительского творчества, ремонта и модификации трансформаторов. Обратите внимание, что даже если приведенный метод расчета и некоторые уравнения могли быть обобщены, здесь для упрощения вычислений принимались во внимание только классические сердечники трансформаторов с закрытым магнитным потоком, составленные из стальных пластин. [Шаг 1. Определение размеров магнитопровода] Когда разрабатывается трансформатор, первый шаг в разработке состоит в выборе подходящего сердечника, чтобы трансформатор мог передать необходимую мощность. Обычно чем больше мощность, тем больше должны быть размеры трансформатора. В действительности нет теоретических или физических ограничений на то, чтобы трансформатор меньшего размера мог передавать большую мощность. Но по практическим соображениям на сердечнике малого размера недостаточно места для размещения всех обмоток, поэтому можно выбрать только лишь сердечник не меньше определенного размера. Хороший базовый выбор может дать следующая эмпирическая формула (для рабочей частоты трансформатора 50 Гц): P = η * S2 / 14000 Это выражение связывает (допустимую) мощность P трансформатора с площадью поверхности поперечного сечения S, с учетом эффективности сердечника η (греческая буква «eta»). При измерении поверхности поперечного сечения следует удалить 5%, чтобы учесть толщину лака на ферромагнитных пластинах, составляющих сердечник трансформатора. Площадь поперечного сечения S соответствует минимальному сечению магнитного потока в трансформаторе, и S можно определить по размерам участка магнитопровода, на котором расположены обмотки, как показано на рисунке ниже: S=a*b Рисунок выше показывает сердечник с двумя петлями магнитного потока, который применяется чаще всего из-за незначительного магнитного поля рассеивания, небольшого размера и технологичности в изготовлении трансформатора. Это так называемый Ш-образный сердечник. Две петли магнитного потока получаются потому, что обмотки в таком трансформаторе находятся в середине трансформатора, и их магнитное поле разветвляется на 2 половины справа и слева от обмотки. Если в Вашем трансформаторе одна петля магнитного потока (это трансформатор наподобие тороидального), то тогда не имеет значения, в каком месте сердечника определять площадь его поперечного сечения. Эффективность η зависит от материала сердечника, и если Вы не знаете значение этого параметра, то следующая таблица даст грубую подсказку: Таблица 1. Значение эффективности η и плотности магнитного потока φ для некоторых типов сердечника. Материал сердечника η (коэффициент) φ (единицы Wb/m2) Холоднокатаная текстурированная сталь, легированная кремнием (grain-oriented silicon steel), M5 0. 88 1.3 То же самое, толщина пластин 0.35 мм, M6 0.84 1.2 Обычная сталь, легированная кремнием, толщина пластин 0.5 мм, M7 0.82 1.1 Обычная кремниевая сталь (или сталь для повышенной прочности) 0.80 1.0 Мягкая низкоуглеродистая сталь (mild steel) 0.70 0.8 Чтобы упростить расчет трансформатора, ниже вставлен онлайн-калькулятор: В этом калькуляторе уже учтены 5% для уменьшения площади сечения сердечника из-за их лакового покрытия. [Шаг 2. Определение плотности магнитного потока в сердечнике] После того, как были определены размеры сердечника, нужно определить плотность магнитного потока φ (греческая буква «phi»). Она тоже зависит от типа материала сердечника, и если Вы не знаете этот параметр, то можно снова воспользоваться таблицей 1. Если предполагается, что трансформатор будет непрерывно работать долгое время, или условия его работы подразумевают плохой теплообмен (плохую вентиляцию), то следует немного снизить плотность магнитного потока (например на 10%). Это снизит потери и трансформатор будет меньше нагреваться, но повысятся затраты на железо сердечника и медь для обмоток, хотя учет подобных затрат может быть важен только для промышленного производства, но не для радиолюбительской практики. Противоположное решение (без снижения плотности магнитного потока) может быть принято если важны затраты на материалы трансформатора, и только если трансформатор не предназначен для работы длительное время на полной мощности. Как только плотность магнитного потока была определена, по следующей формуле можно вычислить константу трансформатора γ, выражающую количество витков на 1 вольт: γ = 106 * sqrt(2) / (2 * pi * f * φ * S) Множитель 106 учитывает, что площадь поперечного сечения сердечника S выражена в мм2. Следует сделать еще несколько замечаний по этой формуле: например, низкие частоты требуют больше витков, и поэтому трансформаторы на 60 Гц обычно получаются меньшего размера, чем трансформаторы на 50 Гц. Таким образом, сниженная плотность магнитного потока (и сниженные потери в сердечнике) потребует больше витков, даже если это кажется парадоксальным. И конечно, чем больше размер сердечника, тем меньше требуется витков: если Вы когда-нибудь видели большие, мощные высоковольтные трансформаторы, используемые энергетическими компаниями для своих высоковольтных линий, то у них имеется всего лишь несколько сотен витков для преобразования многих киловольт, в то время как маленький трансформатор на 230V в Вашем маленьком будильнике содержит тысячи витков. [Шаг 3. Вычисление числа витков] Теперь мы знает константу трансформатора γ, и по ней можно очень просто вычислить количество витков N для каждой обмотки трансформатора в зависимости от напряжения обмотки U: N = γ * U Обратите внимание, что все напряжения и токи учитываются в СКЗ (эта аббревиатура соответствует английской RMS), в то время как плотность магнитного потока выражена в своем пиковом значении, чтобы избежать насыщения. Этот факт объясняет наличие корня из 2 в формуле вычисления константы трансформатора γ. Для вторичной обмотки хорошей практикой будет увеличить количество витков примерно на 5%, что скомпенсирует потери энергии в трансформаторе. Чтобы упростить все расчеты, можно использовать следующий онлайн-калькулятор: В этом калькуляторе уже учтена поправка 5% для количества витков вторичной обмотки. Как уже отмечалось, количество витков в трансформаторе зависит от размеров сердечника и плотности магнитного потока в нем, но не от мощности трансформатора. Таким образом, если Ваш трансформатор требует больше одной вторичной обмотки, просто повторите описанное вычисление количества витков для каждой обмотки. Однако в этом случае может потребоваться выбор сердечника большего размера, чтобы на нем поместились все обмотки, или другими словами, следует выбирать размер сердечника по общей мощности, снимаемой со всех вторичных обмоток. Также используйте площадь сечения сердечника достаточно большую, чтобы трансформатор мог передавать требуемую мощность. [Шаг 4. Как правильно выбрать провода для обмоток трансформатора] На последнем шаге следует вычислить диаметр провода для каждой обмотки. Чтобы сделать это, для провода выбирается плотность тока c. Хорошим компромиссом будет выбор 2.5 A/мм2. Если выбрать значение c меньше, то для обмоток понадобится больше меди, но в трансформаторе будет меньше потерь: этот вариант подойдет для мощных трансформаторов. Выбор значения c больше приведет к меньшим затратам на провод и удешевит трансформатор, но он будет больше нагреваться, и это может быть допустимо только когда трансформатор используется недолго на своей полной мощности, или на полной мощности понадобится дополнительное охлаждение. Обычно выбирают значение в диапазоне 2..3 A/мм2. Как только была определена плотность тока в проводе, то диаметр провода может быть вычислен по следующей формуле: d = 2 * sqrt( I / (pi * c) ) Или для c = 2.5 A/мм2: d = 0. 72 * sqrt(I) Чтобы упростить расчет диаметра провода, используйте следующий онлайн-калькулятор: [Практика в изготовлении трансформатора] Теперь, когда все вычисления завершены, начинаются сложности: поместятся ли вычисленные витки обмоток на выбранном сердечнике трансформатора? Ответ непростой, и зависит от множества факторов: сечения и вида провода, качества намотки (виток к витку или «внавал»), наличия и толщины изоляции между слоями обмотки и отдельными обмотками, и так далее. Другими словами, тут некоторый опыт окажется полезнее, чем множество уравнений. Обычно сложно купить пустой сердечник трансформатора, и поэтому домашние проекты часто начинаются с перемотки старого трансформатора. Не все трансформаторы можно разобрать: некоторые сердечники проклеены смолой, которая слишком прочна, чтобы её удалить, не изгибая пластины сердечника. К счастью, многие трансформаторы можно разобрать, если снять с них верхний кожух, который скрепляет пластины. Кожух обычно снимается, если отогнуть или зашлифовать ушки крепления. Иногда сердечники имеют специальные не залитые краской винты, стягивающие сердечник, такой трансформатор разобрать проще всего. Каждая пластина сердечника должна быть аккуратно удалена, чтобы получить доступ к обмоткам трансформатора. Изогнутые или поцарапанные пластины сердечника следует выбросить, потому что они будут производить лишние потери и дополнительный шум в работе трансформатора. Если получится, то можно использовать готовую первичную обмотку трансформатора, перемотав только вторичные обмотки. Это возможно, когда первичная обмотка намотана первой, и не закрывает собой вторичные обмотки трансформатора. В принятии решения, стоит ли перематывать или снимать конкретную обмотку, или она должна быть сохранена, полезно узнать количество витков этой обмотки, однако это невозможно, не разматывая её, если обмотка намотана в несколько слоев или «внавал». К счастью, есть трюк для определения количества витков обмоток: перед разборкой сердечника нужно намотать временную обмотку из малого количества витков изолированного провода (например, 10 витков), подключить трансформатор к сети, и измерить напряжение на полученной тестовой обмотке. По измеренному напряжению можно просто рассчитать количество витков на 1 вольт, и по нему достаточно точно вычислить количество витков каждой обмотки по её напряжению, без необходимости разматывать обмотки и считать их витки. После того, как новые обмотки намотаны, время снова собрать трансформатор, поместив пластины сердечника на свое место. Бывает сложно без дополнительных усилий вернуть все пластины обратно на место, однако даже если одна или две пластины не будут вставлены, то все равно трансформатор будет нормально работать. Но по этой причине при выборе сердечника по площади поперечного сечения следует немного повысить требования к его размерам. Когда на трансформатор подано напряжение сети, важно, чтобы все пластины были при этом плотно сжаты или склеены друг с другом, иначе сердечник трансформатора будет вибрировать и издавать неприятный шум. Многие трансформаторы имеют пластины сердечника в форме букв E и I (в России их называют Ш-образными сердечниками), наподобие таких, как показаны на картинке выше. Когда собираете трансформатор, такие пластины следует вставлять друг в друга с чередованием E-I на одном слое и I-E на следующем, и так далее. Это минимизирует воздушный зазор в магнитном потоке и повышает взаимосвязь обмоток. Для обмоток всегда используйте эмалированный провод. Использовать провод в изоляции ПВХ (PVC, это обычные электрические провода) очень плохая идея, потому что слой изоляции у них слишком толстый, будет потеряно слишком много пространства под обмотки. Также ПВХ-изоляция очень плохо проводит тепло и может даже оплавиться, что приведет к замыканиям. Ваш трансформатор быстро перегреется и может выйти из строя. Всегда размещайте слой изоляции между первичной и вторичной обмотками, чтобы снизить риск удара током при касании вторичных электрических цепей. Для изоляции используйте тонкие материалы, желательно негорючие, которые служат хорошим изолятором и проводником тепла. Часто для межвитковой изоляции используют лакоткань, слюду и пропитанную воском бумагу. Я использую ленту Каптона, и иногда обычную матерчатую изоленту. Изоляция эмалированного провода хорошо выдерживает напряжение до 1000V (пиковое значение. Когда это возможно, обращайтесь к спецификации производителя. Если напряжение обмоток превышает это значение, то лучше поделить обмотку на несколько слоев, проложив изоляцию между ними. [Общие выводы] Самостоятельная намотка или перемотка трансформаторов требуется в специальных случаях ремонта, или когда требуется получить напряжения, которых нет в готовом трансформаторе. Но перед тем, как разбирать трансформатор, делать на нем новые обмотки и собирать его обратно, лучше всего провести некоторые расчеты, чтобы получить нужные результаты с первой попытки и не тратить лишнее время. [Используемые символы] Символ Описание Единица измерения S Площадь поперечного сечения мм2 d Диаметр провода мм f Рабочая частота трансформатора Гц I СКЗ тока обмотки A N Количество витков обмотки количество P Передаваемая трансформатором мощность VA (Вт) U СКЗ напряжения обмотки V γ Количество витков на 1 вольт витков/V η Эффективность сердечника коэффициент φ Плотность магнитного потока в сердечнике Wb/m2 Примечание: 1 Wb/m2 = 1 T = 10000 Gauss [Ссылки] 1. Calculating mains frequency power transformers site:giangrandi.ch. 2. Coil and transformer calculator site:dicks-website.eu. 3. РАСЧЕТ СЕТЕВОГО ТРАНСФОРМАТОРА site:rcl-radio.ru.

Калькулятор выбора трансформатора тока

Онлайн расчет трансформатора тока

Данный онлайн калькулятор позволяет произвести расчет и выбор измерительных трансформаторов тока (ИТТ/ТТ) для подключения электрического счетчика по мощности.
ПРИМЕЧАНИЕ: После расчета выбранный трансформатор тока необходимо проверить по загрузке при максимальных и минимальных значениях проходящих через него нагрузок.

В соответствии с п.1.5.17. ПУЭ при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока должен составлять не менее 40% номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке — не менее 5%.

Проверку выполнения данного требования можно произвести с помощью следующего онлайн калькулятора:

ПРИМЕЧАНИЕ: Максимальная загрузка должна составлять не менее 40%, а минимальная — не менее 5%, при этом загрузка в любом случае не должна составлять более 100%, данное значение будет означать перегрузку трансформатора тока.

В случае если рассчитанные значения максимальной и/или минимальной загрузок оказались меньше чем 40% и 5% соответственно необходимо выбрать трансформаторы тока с меньшим номиналом или, если это невозможно по условиям максимальной нагрузки, предусмотреть установку двух учетов электроэнергии: один — для максимальной нагрузки, второй — для минимальной.

Справочно: Расчет производится для счетчика с номинальным (базовым) током 5 Ампер.

Оказался ли полезен для Вас данный онлайн калькулятор? Или может быть у Вас остались вопросы? Напишите нам в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Источник



Выбор трансформаторов тока для присоединения расчетных счетчиков

Для правильного выбора трансформаторов тока (ТТ) для расчетных счетчиков, нам нужно правильно выбрать коэффициент трансформации трансформатора тока, исходя из того, что расчетная нагрузка присоединения, будет работать в аварийном режиме.

Коэффициент трансформации считается завышенным, если при 25%-ной нагрузке присоединения в нормальном режиме, ток во вторичной обмотке будет меньше 10% от номинального тока подключенного счетчика – 5 А.

Для того, чтобы присоединенные приборы, работали в требуемом классе точности (напоминаю что для счетчиков коммерческого учета класс точности трансформаторов тока должен быть – 0,2; 0,2S; для технического учета – 0,5; 0,5S), необходимо чтобы, подключаемая вторичная нагрузка Zн не превышала номинальной вторичной нагрузки трансформатора тока, для данного класса точности, при этом должно выполняться условие Zн ≤ Zдоп. Подробно это рассмотрено в статье: «Выбор трансформаторов тока на напряжение 6(10) кВ».

Еще одним условием правильности выбора трансформаторов тока, является проверка трансформаторов тока на токовую ΔI и угловую погрешность δ.

Угловая погрешность учитывается только в показаниях счетчиков и ваттметров, и определяется углом δ между векторами I1 и I2.

Токовая погрешность определяется по формуле [Л1, с61]:

• Kном. – коэффициент трансформации;
• I1 – ток первичной обмотки ТТ;
• I2 – ток вторичной обмотки ТТ;

Пример выбора трансформатора тока для установки расчетных счетчиков

Нужно выбрать трансформаторы тока для отходящей линии, питающей трансформатор ТМ-2500/6. Расчетный ток в нормальном режиме составляет – 240,8А, в аварийном режиме, когда трансформатор будет перегружен на 1,2, ток составит – 289А.

Выбираем ТТ с коэффициентом трансформации 300/5.

1. Рассчитываем первичный ток при 25%-ной нагрузке:

2. Рассчитываем вторичный ток при 25%-ной нагрузке:

Как видим, трансформаторы тока выбраны правильно, так как выполняется условие:

I2 > 10%*Iн.счетчика, т. е. 1 > 0,5.

Рекомендую при выборе трансформаторов тока к расчетным счетчикам использовать таблицы II.4 – II.5.

Таблица II.5 Технические данные трансформаторов тока

Таблица II.4 Выбор трансформаторов тока

Онлайн калькулятор расчета трансформатора

Трансформаторы постоянно используются в различных схемах, при устройстве освещения, питании цепей управления и прочем электронном оборудовании. Поэтому довольно часто требуется вычислить параметры прибора, в соответствии с конкретными условиями эксплуатации. Для этих целей вы можете воспользоваться специально разработанным онлайн калькулятором расчета трансформатора. Простая таблица требует заполнения исходными данными в виде значения входного напряжения, габаритных размеров, а также выходного напряжения.

Преимущества онлайн калькулятора

В результате расчета трансформатора онлайн, на выходе получаются параметры в виде мощности, силы тока в амперах, количества витков и диаметра провода в первичной и вторичной обмотке.

Существуют формулы, позволяющие быстро выполнить расчеты трансформатора. Однако они не дают полной гарантии от ошибок при проведении вычислений. Чтобы избежать подобных неприятностей, применяется программа онлайн калькулятора. Полученные результаты позволяют выполнять конструирование трансформаторов для различных мощностей и напряжений. С помощью калькулятора осуществляются не только расчеты трансформатора. Появляется возможность для изучения его устройства и основных функций. Запрошенные данные вставляются в таблицу и остается только нажать нужную кнопку.

Благодаря онлайн калькулятору не требуется проводить каких-либо самостоятельных подсчетов. Полученные результаты позволяют выполнять перемотку трансформатора своими руками. Большинство необходимых расчетов осуществляется в соответствии с размерами сердечника. Калькулятор максимально упрощает и ускоряет все вычисления. Необходимые пояснения можно получить из инструкции и в дальнейшем четко следовать их указаниям.

Конструкция трансформаторных магнитопроводов представлена тремя основными вариантами – броневым, стержневым и тороидальным. Прочие модификации встречаются значительно реже. Для расчета каждого вида требуются исходные данные в виде частоты, входного и выходного напряжения, выходного тока и размеров каждого магнитопровода.

Онлайн калькулятор расчета тока по мощности

Источник

Типовой расчёт параметров

Довольно часто радиолюбители используют при расчёте трансформатора упрощённую методику. Она позволяет выполнить расчёт в домашних условиях без использования величин, которые трудно узнать. Но проще использовать готовый для расчёта трансформатора онлайн-калькулятор. Для того чтобы воспользоваться таким калькулятором, понадобится знать некоторые данные, а именно:

• напряжение первичной и вторичной обмотки;
• габаритны сердечника;
• толщину пластины.

После их ввода понадобится нажать кнопку «Рассчитать» или похожую по названию и дождаться результата.

Стержневой тип магнитопровода

В случае отсутствия возможности расчёта на калькуляторе выполнить такую операцию самостоятельно несложно и вручную. Для этого потребуется определиться с напряжением на выходе вторичной обмотки U2 и требуемой мощностью Po. Расчёт происходит следующим образом:

1. Рассчитывается ток нагрузки: In=Po/U2, А.
2. Вычисляется величина тока вторичной обмотки: I2 = 1,5*In, А.
3. Определяется мощность вторичной обмотки: P2 = U2*I2, Вт.
4. Находится общая мощность устройства: Pт = 1,25*P2, Вт.
5. Вычисляется сила тока первичной обмотки: I1 = Pт/U1, А.
6. Находится необходимое сечение магнитопровода: S = 1,3*√ Pт, см².

Следует отметить, что если конструируется устройство с несколькими выводами во вторичной обмотке, то в четвёртом пункте все мощности суммируются, и их результат подставляется вместо P2.

После того как первый этап выполнен, приступают к следующей стадии расчёта. Число витков в первичной обмотке находится по формуле: K1 = 50*U1/S. А число витков вторичной обмотке определяется выражением K2= 55* U2/S, где:

• U1 — напряжение первичной обмотке, В.
• S — площадь сердечника, см².
• K1, K2 — число витков в обмотках, шт.

Остаётся вычислить диаметр наматываемой проволоки. Он равен D = 0,632*√ I, где:

• d — диаметр провода, мм.
• I — обмоточный ток рассчитываемой катушки, А.

При подборе магнитопровода следует соблюдать соотношение 1 к 2 ширины сердечника к его толщине. По окончании расчёта выполняется проверка заполняемости, т. е. поместится ли обмотка на каркас. Для этого площадь окна вычисляется по формуле: Sо = 50*Pт, мм2.

Особенности автотрансформатора

Автотрансформаторы рассчитываются аналогично простым трансформаторам, только сердечник определяется не на всю мощность, а на мощность разницы напряжений.

Например, мощность магнитопровода 250 Вт, на входе 220 вольт, на выходе требуется получить 240 вольт. Разница напряжений составляет 20 В, при мощности 250 Вт ток будет равен 12,5 А. Такое значение тока соответствует мощности 12,5*240=3000 Вт. Потребление сетевого тока составляет 12,5+250/220=13,64А, что как раз и соответствует 3000Вт=220В*13,64А. Трансформатор имеет одну обмотку на 240 В с отводом на 220 В, который подключён к сети. Участок между отводом и выходом мотается проводом, рассчитанным на 12,5А.

Таким образом, автотрансформатор позволяет получить на выходе мощность значительно больше, чем трансформатор на таком же сердечнике при небольшом коэффициенте передачи.

Трансформатор тороидального типа

Тороидальные трансформаторы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими типами: меньший размер, меньший вес и при этом большее КПД. При этом они легко наматываются и перематываются. Использование онлайн-калькулятора для расчёта тороидального трансформатора позволяет не только сократить время изготовления изделия, но и «на лету» поэкспериментировать с разными вводными данными. В качестве таких данных используются:

• напряжение входной обмотки, В;
• напряжение выходной обмотки, В;
• ток выходной обмотки, А;
• наружный диаметр тора, мм;
• внутренний диаметр тора, мм;
• высота тора, мм.

Необходимо отметить, что почти все онлайн-программы не демонстрируют особой точности в случае расчёта импульсных трансформаторов. Для получения высокой точности можно воспользоваться специально разработанными программами, например, Lite-CalcIT, или рассчитать вручную. Для самостоятельного расчёта используются следующие формулы:

1. Мощность выходной обмотки: P2=I2*U2, Вт.
2. Габаритная мощность: Pg=P2/Q, Вт. Где Q — коэффициент, берущийся из справочника (0,76−0,96).
3. Фактическое сечение «железа» в месте размещения катушки: Sch= ((D-d)*h)/2, мм2.
4. Расчётное сечение «железа» в месте расположения катушки: Sw =√Pq/1.2, мм2
5. Площадь окна тора: Sfh=d*s* π/4, мм2.
6. Значение рабочего тока входной обмотки: I1=P2/(U1*Q*cosφ), А, где cosφ справочная величина (от 0,85 до 0,94).
7. Сечение провода находится отдельно для каждой обмотки из выражения: Sp = I/J, мм2., где J- плотность тока, берущаяся из справочника (от 3 до 5).
8. Число витков в обмотках рассчитывается отдельно для каждой катушки: Wn=45*Un*(1-Y/100)/Bm* Sch шт., где Y — табличное значение, которое зависит от суммарной мощности выходных обмоток.
9. Остается найти выходную мощность и расчёт тороидального силового трансформатора считается выполненным. Pout = Bm*J*Kok*Kct* Sch* Sfh /0,901, где: Bm — магнитная индукция, Kok — коэффициент заполнения проводом, Kct —коэффициент заполнения железом.

Все значения коэффициентов берутся из справочника радиоаппаратуры (РЭА). Таким образом, проводить вычисления в ручном режиме несложно, но потребуется аккуратность и доступ к справочным данным, поэтому гораздо проще использовать онлайн-сервисы.

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

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

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

• Как пользоваться онлайн калькулятором для расчета трансформатора пошагово Подготовка исходных данных за 6 простых шагов

• Выполнение онлайн расчета трансформатора

• Особенности вычисления коэффициента трансформации и токов внутри обмоток

• Как вычислить диаметры медного провода для каждой обмотки

• Определение числа витков обмоток по характеристикам электротехнической стали: важные моменты

• Учет свободного места внутри окна магнитопровода

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

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

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

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

Необходимые сведения

Для изготовления намоточного изделия необходимо руководствоваться множеством сведений. От этого напрямую будет зависеть качество, срок службы готового блока питания. Следует грамотно подойти к процессу расчета, учесть такие показатели, как магнитную индуктивность, КПД и плотность тока. Иначе изделие получится ненадежным и скоро выйдет из строя. К основным характеристикам следует отнести:

• Входное напряжение сети. Оно зависит от источника, к которому будет подключен трансформатор. Стандартными являются: 110 В, 220 В, 380 В, 660 В. На практике оно может быть любым, что зависит от характеристик промежуточных цепей.
• Выходное напряжение трансформатора — величина, требуемая для обеспечения стабильной работы потребителя. Часто требуется изготовить изделие с несколькими номиналами или с регулируемым напряжением. Тогда необходимо учитывать максимальную его величину.
• Ток в нагрузке. При фиксированном значении рассчитываются жесткие характеристики устройства, но часто требуется обеспечить регулируемую величину, тогда потребуется учесть максимальную его величину.
• Частота сети. У нас применяется европейский стандарт, то есть 50 Гц.
• Мощность нагрузки. Это не основной параметр, потому что ее можно определить по напряжению и току.
• Количество выходных обмоток. В некоторых электронных приборах используются блоки питания с несколькими выходными напряжениями. Для изготовления силовой электроники используется в основном один номинал, например, для сварочных трансформаторов.

Также потребуется учесть тип сердечника, потому что от его конструкции напрямую зависит принцип расчета показателей изделия. Существует много разновидностей как конструкций, так и материалов. Если учитывать последние нет смысла из-за незначительных погрешностей, то форма и размеры имеют большое значение. Поэтому необходимы разные алгоритмы расчета, что зависит от этого критерия. Начнем с самого простого и распространенного.

Не всегда требуется расчет вести с требуемых данных. Нередко в наличии есть какое-то железо, тогда потребуется определить мощность трансформатора по сечению магнитопровода. Программы онлайн, имеющиеся в интернете, позволяют определять параметры любым порядком.

Как пользоваться онлайн калькулятором для расчета трансформатора пошагово

Подготовка исходных данных за 6 простых шагов

Шаг №1. Указание формы сердечника и его поперечного сечения

Лучшим распределением магнитного потока обладают сердечники, набранные из Ш-образных пластин. Кольцевая форма из П-образных составляющих деталей обладает большим сопротивлением.

Для проведения расчета надо указать форму сердечника по виду пластины (кликом по точке) и его измеренные линейные размеры:

1. Ширину пластины под катушкой с обмоткой.
2. Толщину набранного пакета.

Вставьте эти данные в соответствующие ячейки таблицы.

Шаг №2. Выбор напряжений

Трансформатор создается как повышающей, понижающей (что в принципе обратимо) или разделительной конструкцией. В любом случае вам необходимо указать, какие напряжения вам нужны на его первичной и вторичной обмотке в вольтах.

Расчет броневого трансформатора

Распространен вид трансформаторов, используемый практически во всех устройствах от зарядных аппаратов для шуруповертов, заканчивая боками питания магнитофонов. В процессе эксплуатации всех этих устройств часто возникают поломки в питателе, связанные со сгоревшим намоточным изделием. Тогда для его восстановления потребуется перемотка, но это проблемы не решает.

Часто требуется увеличить мощность источника, тогда как рассчитать трансформатор, чтобы его железо не перегревалось? Потребуется выбрать железо больших размеров и использовать более толстый провод. Такой ход поможет сохранить работоспособность устройства и даже улучшить характеристики, сделав его стабильнее и устойчивее при скачках напряжений в сети.

К сожалению, не все производители учитывают этот фактор, а ведь наша сеть неустойчива и регулярно в ней наблюдаются помехи в виде высоковольтных игольчатых импульсов. Также возникают ситуации, когда наблюдается просадка сети до 170 В, что характерно в зимний период. Тогда необходимо предусмотреть запас по напряжению как минимум на 40−45%, увеличив мощность и компенсационного стабилизатора. Часто такие ситуации наблюдаются в частном секторе.

Вернемся к расчету Ш-образного трансформатора на ШП-сердечнике. Принцип будет одинаков и с сердечником типа ПЛ при условии размещения обмотки на средней части. Для чего потребуется выполнить следующие шаги:

• Определить площадь поперечного сечения средней части сердечника. Она выражается буквой S сеч. и находится из произведения ее сторон. Взяв линейку, измеряем параметры сечения, перемножаем и получаем значение в квадратных сантиметрах.
• На следующем этапе решается вопрос, как рассчитать мощность трансформатора. Это расчетная величина, которую можно определить, возведя S сеч. в квадрат. Значение будет измеряться в Вт и обозначаться буквой «P».
• При расчете мощности сердечника необходимо учитывать тип использованных пластин. Например, если были применены для набора Ш-20, то общая толщина сердечника должна быть 30 мм при мощности в 36 Вт. Если для трансформатора были использованы пластины Ш-30, то толщина набора будет достаточно в 20 мм, а при использовании Ш-24 — 25 мм. Существуют справочные таблицы, в которых можно найти мощность трансформатора по сечению магнитопровода для конкретной ситуации. Для обеспечения наилучшей стабильности работы источников питания следует использовать железо с избытком мощности как минимум на 25%. То есть, если ранее была расчетная мощность равна 6 Вт, то для надежности работы и исключения насыщения сердечника следует брать в расчет как минимум 8 Вт. Это обязательное условие. Если использовать магнитопровод с меньшей площадью сечения сердечника, то трансформатор быстро выйдет из строя, потому что железо окажется в насыщении, что приведет к увеличению токов в обмотках.
• На следующем этапе необходимо определиться с количеством обмоток. Для современных транзисторных устройств достаточно будет всего одной или сдвоенной со средней точкой. Поэтому рассмотрим пример расчета именно такого трансформатора. Для этого потребуется воспользоваться понятием «вольт на виток». Значение определяется следующим образом: W /В=(50÷70) / S сеч. Формула справедлива только для сердечников типа ШП и П. Л. При расчете первичной и вторичной обмоток потребуется взять произведение полученного отношения и входного напряжения: W1 = W / B∙U1, W2 = 1,2 ∙ W /B∙U2.
• Выполняется расчет и выбор диаметра провода. Он выбирается исходя из хорошего теплоотвода и изоляции, для чего рекомендуется применять ПЭЛ или ПЭВ, покрытые лаком. Определить его размер можно по формуле: d =0,7∙√ I. Величина выражается в мм. Провод выбирается с небольшим запасом до 4−6%.

Все программы расчета трансформаторов позволяют находить параметры изделий в любом порядке. Они используют стандартные алгоритмы, по которым выводятся значения. При необходимости можно создать собственный калькулятор с помощью таблиц Excel. Подобным образом работает и калькулятор расчета трансформатора на стержневом сердечнике.

Как рассчитать силовой трансформатор по формулам за 5 этапов

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

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

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

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

Потери мощности во вторичной обмотке оценивают по статистической таблице.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Принцип работы устройства

Трансформатор — это электротехническое устройство, предназначенное для передачи энергии без изменения её формы и частоты. Используя в своей работе явление электромагнитной индукции, устройство применяется для преобразования переменного сигнала или создания гальванической развязки. Каждый трансформатор собирается из следующих конструктивных элементов:

• сердечника;
• обмотки;
• каркаса для расположения обмоток;
• изолятора;
• дополнительных элементов, обеспечивающих жёсткость устройства.

В основе принципа действия любого трансформаторного устройства лежит эффект возникновения магнитного поля вокруг проводника с текущим по нему электрическим током. Такое поле также возникает вокруг магнитов. Током называется направленный поток электронов или ионов (зарядов). Взяв проволочный проводник и намотав его на катушку и подключив к его концам прибор для измерения потенциала можно наблюдать всплеск амплитуды напряжения при помещении катушки в магнитное поле. Это говорит о том, что при воздействии магнитного поля на катушку с намотанным проводником получается источник энергии или её преобразователь.

В устройстве трансформатора такая катушка называется первичной или сетевой. Она предназначена для создания магнитного поля. Стоит отметить, что такое поле обязательно должно всё время изменяться по направлению и величине, то есть быть переменным.

Классический трансформатор состоит из двух катушек и магнитопровода, соединяющего их. При подаче переменного сигнала на контакты первичной катушки возникающий магнитный поток через магнитопровод (сердечник) передаётся на вторую катушку. Таким образом, катушки связаны силовыми магнитными линиями. Согласно правилу электромагнитной индукции при изменении магнитного поля в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). Поэтому в первичной катушки возникает ЭДС самоиндукции, а во вторичной ЭДС взаимоиндукции.

Количество витков на обмотках определяет амплитуду сигнала, а диаметр провода наибольшую силу тока. При равенстве витков на катушках уровень входного сигнала будет равен выходному. В случае когда вторичная катушка имеет в три раза больше витков, амплитуда выходного сигнала будет в три раза больше, чем входного — и наоборот.

От сечения провода, используемого в трансформаторе, зависит нагрев всего устройства. Правильно подобрать сечение возможно, воспользовавшись специальными таблицами из справочников, но проще использовать трансформаторный онлайн-калькулятор.

Отношение общего магнитного потока к потоку одной катушки устанавливает силу магнитной связи. Для её увеличения обмотки катушек размещаются на замкнутом магнитопроводе. Изготавливается он из материалов имеющих хорошую электромагнитную проводимость, например, феррит, альсифер, карбонильное железо. Таким образом, в трансформаторе возникают три цепи: электрическая — образуемая протеканием тока в первичной катушке, электромагнитная — образующая магнитный поток, и вторая электрическая — связанная с появлением тока во вторичной катушке при подключении к ней нагрузки.

Правильная работа трансформатора зависит и от частоты сигнала. Чем она больше, тем меньше возникает потерь во время передачи энергии. А это означает, что от её значения зависят размеры магнитопровода: чем частота больше, тем размеры устройства меньше. На этом принципе и построены импульсные преобразователи, изготовление которых связано с трудностями разработки, поэтому часто используется калькулятор для расчёта трансформатора по сечению сердечника, помогающий избавиться от ошибок ручного расчёта.

Что такое потери напряжения и причины образования потерь напряжения

Утраты напряжения в полосы

Для осознания, что такое утрата напряжения, разглядим векторную диаграмму напряжения трехфазной полосы переменного тока (рис. 1) с одной нагрузкой в конце полосы (I).

Представим, что вектор тока разложен на составляющие Iа и Iр. На рис. 2 в масштабе построены векторы фазного напряжения в конце полосы U3ф и тока I, отстающего от него по фазе на угол φ2.

Для получения вектора напряжения сначала полосы U1ф следует у конца вектора U2ф выстроить в масштабе напряжения треугольник падений напряжения в полосы (abc). Для этого вектор аb, равный произведению тока на активное сопротивление полосы (IR), отложен параллельно току, а вектор bc, равный произведению тока на индуктивное сопротивление полосы (IХ), — перпендикулярно вектору тока. При этих критериях ровная, соединяющая точки О и с, соответствует величине и положению в пространстве вектора напряжения сначала полосы (U1ф) относительно вектора напряжения в конце полосы (U2ф). Соединив концы векторов U1ф и U2ф, получим вектор падения напряжения на полном сопротивлении полосы ac=IZ.

Рис. 1. Схема с одной нагрузкой на конце полосы

Рис. 2. Векторная диаграмма напряжений для полосы с одной нагрузкой. Утраты напряжения в полосы.

Договорились именовать потерей напряжения алгебраическую разность фазных напряжений сначала и конце полосы, т. е. отрезок ad либо практически равный ему отрезок ас’.

Векторная диаграмма и выведенные из нее соотношения демонстрируют, что утрата напряжения находится в зависимости от характеристик сети, также от активной и реактивной составляющих тока либо мощности нагрузки.

При расчете величины утраты напряжений в сети активное сопротивление нужно учесть всегда, а индуктивным сопротивлением можно пренебречь в осветительных сетях и в сетях, выполненных сечениями проводов до 6 мм2 и кабелей до 35 мм2.

Определение утраты напряжения в полосы

Утрату напряжения для трехфазной системы принято обозначать для линейных величин определять по формуле

где l — протяженность соответственного участка сети, км.

Если поменять ток мощностью, то формула воспримет вид:

где Р — активная мощность, Q— реактивная мощность, кВар; l — протяженность участка, км; Uн — номинальное напряжение сети, кВ.

Допустимые утраты напряжения

Для каждого приемника электроэнергии допускаются определенные утраты напряжения. К примеру, асинхронные движки в обычных критериях допускают отклонение напряжения ±5%. Это означает, что если номинальное напряжение данного электродвигателя составляет 380 В, то напряжения U‘доп = 1,05 Uн = 380 х1,05 = 399 В и U«доп = 0,95 Uн = 380 х 0,95 = 361 В следует считать его максимально допустимыми значениями напряжения. Естественно, что все промежные напряжения, заключенные меж значениями 361 и 399 В, также будут удовлетворять потребителя и составят некую зону, которую можно именовать зоной хотимых напряжений.

Потому что при работе предприятия имеет место неизменное изменение нагрузки (мощность либо ток, протекающий по проводам в данное время суток), то в сети будут иметь место и разные утраты напряжения, изменяющиеся от больших значений, соответственных режиму наибольшей нагрузки dUmaх, до меньших dUmin, соответственных малой нагрузке потребителя.

Для подсчета величины этих утрат напряжения следует пользоваться формулой:

Из векторной диаграммы напряжений (рис. 2) следует, что действительное напряжение у приемника U2ф можно получить, если из напряжения сначала полосы U1ф отнять величину dUф, либо, переходя к линейным, т. е. междуфазным напряжениям, получим U2 = U1 — dU

Расчет утрат напряжения

Пример. Потребитель, состоящий из асинхронных движков, подключен к шинам трансформаторной подстанции предприятия, на которых поддерживается неизменное в течение суток напряжение U1 = 400 В.

Большая нагрузка потребителя отмечена в 11 ч утра, при всем этом утрата напряжения dUмакс = 57 В, либо dUмакс% = 15%. Меньшая нагрузка потребителя соответствует обеденному перерыву, при всем этом dUмин — 15,2 В, либо dUмин% = 4%.

Нужно найти действительное напряжение у потребителя в режимах большей и меньшей нагрузок и проверить лежи г ли оно в зоне хотимых напряжений.

Рис. 3. Возможная диаграмма для полосы с одной нагрузкой для определения утрат напряжения

Решение. Определяем действительные значения напряжений:

U2макс = U1 — dUмакс = 400 — 57 = 343 В

U2мин = U1 — dUмин = 400 — 15,2 = 384,8 В

Желаемые напряжения для асинхронных движков с Uн = 380 В должны удовлетворять условию:

399 ≥ U2жел ≥ 361

Подставив в неравенство вычисленные значения напряжений, убеждаемся, что для режима больших нагрузок соотношение 399 > 343 > 361 не удовлетворяется, а для меньших нагрузок 399 > 384,8 > 361 удовлетворяется.

Вывод. В режиме больших нагрузок утрата напряжения так велика, что напряжение у потребителя выходит за границы зоны хотимых напряжений (понижается) и не удовлетворяет потребителя.

Этот пример можно проиллюстрировать графически возможной диаграммой рис. 3. При отсутствии тока напряжение у потребителя будет численно равно напряжению на питающих шинах. Потому что утрата напряжения пропорциональна длине питающей полосы, то напряжение при наличии нагрузки меняется повдоль полосы по наклонной прямой от величины U1 = 400 В до величины U2макс = 343 В и величины U2мин = 384,8 В.

Как видно из диаграммы, напряжение в режиме большей нагрузки вышло из зоны хотимых напряжений (точка Б графика).

Таким макаром, даже при неизменной величине напряжения на шинах питающего трансформатора, резкие конфигурации нагрузки могут сделать у приемника недопустимую величину напряжения.

Не считая того, возможно окажется, что при конфигурациях нагрузки в сети от большей нагрузки в дневное время до меньшей нагрузки в ночное время сама энергетическая система не сумеет обеспечить подабающей величины напряжения на выводах трансформатора. В обоих этих случаях следует прибегнуть к средствам местного, приемущественно, ступенчатого конфигурации напряжения.

Утрата напряжения в трансформаторе (в картинах)

Расчет автотрансформатора своими руками

При проектировании трансформатора, основной параметр устройства представлен показателями его мощности.
Зная, как рассчитать мощность трансформатора, можно самостоятельно выбрать и приобрести качественный прибор, позволяющий преобразовывать напряжение в большие или меньшие значения.

Как рассчитать мощность трансформатора

Особенность работы стандартного трансформатора представлена процессом преобразования электроэнергии переменного тока в показатели переменного магнитного поля и наоборот. Самостоятельный расчет трансформаторной мощности может быть выполнен в соответствии с сечением сердечника и в зависимости от уровня нагрузки.

Расчет обмотки преобразователя напряжения и его мощности

По сечению сердечника

Электромагнитный аппарат имеет сердечник с парой проводов или несколькими обмотками. Такая составляющая часть прибора, отвечает за активное индукционное повышение уровня магнитного поля. Кроме всего прочего, устройство способствует эффективной передаче энергии с первичной обмотки на вторичную, посредством магнитного поля, которое концентрируется во внутренней части сердечника.

Параметрами сердечника определяются показатели габаритной трансформаторной мощности, которая превышает электрическую.

Расчетная формула такой взаимосвязи:

Sо х Sс = 100 х Рг / (2,22 х Вс х А х F х Ко х Кc), где

• Sо — показатели площади окна сердечника;
• Sс — площадь поперечного сечения сердечника;
• Рг — габаритная мощность;
• Bс — магнитная индукция внутри сердечника;
• А — токовая плотность в проводниках на обмотках;
• F — показатели частоты переменного тока;
• Ко — коэффициент наполненности окна;
• Кс — коэффициент наполненности сердечника.

Показатели трансформаторной мощности равны уровню нагрузки на вторичной обмотке и потребляемой мощности из сети на первичной обмотке.

Самые распространенные разновидности трансформаторов производятся с применением Ш —образного и П — образного сердечников.

По нагрузке

При выборе трансформатора учитывается несколько основных параметров, представленных:

• категорией электрического снабжения;
• перегрузочной способностью;
• шкалой стандартных мощностей приборов;
• графиком нагрузочного распределения.

В настоящее время типовая мощность трансформатора стандартизирована.

Варианты трансформаторов

Чтобы выполнить расчет присоединенной к трансформаторному прибору мощности, необходимо собрать и проанализировать данные обо всех подключаемых потребителях. Например, при наличии чисто активной нагрузки, представленной лампами накаливания или ТЭНами, достаточно применять трансформаторы с показателями мощности на уровне 250 кВА.

В системах электрического снабжения показатели трансформаторной мощности приборов должны позволить обеспечивать стабильное питание всех потребителей электроэнергии.

Как намотать импульсный трансформатор?

Вначале нужно подготовить ферритовое кольцо.

Для того чтобы провод не прорезал изоляционную прокладку, да и не повредился сам, желательно притупить острые кромки ферритового сердечника. Но, делать это не обязательно, особенно если провод тонкий или используется надёжная прокладка. Правда, я почему-то всегда это делаю.

При помощи наждачной бумаги скругляем наружные острые грани.

То же самое проделываем и с внутренними гранями кольца.

Чтобы предотвратить пробой между первичной обмоткой и сердечником, на кольцо следует намотать изоляционную прокладку.

В качестве изоляционного материала можно выбрать лакоткань, стеклолакоткань, киперную ленту, лавсановую плёнку или даже бумагу.

При намотке крупных колец с использованием провода толще 1-2мм удобно использовать киперную ленту.

Иногда, при изготовлении самодельных импульсных трансформаторов, радиолюбители используют фторопластовую ленту – ФУМ, которая применяется в сантехнике.

Работать этой лентой удобно, но фторопласты обладают холодной текучестью, а давление провода в области острых краёв кольца может быть значительным.

Во всяком случае, если Вы собираетесь использовать ленту ФУМ, то проложите по краю кольца полоску электрокартона или обычной бумаги.

При намотке прокладки на кольца небольших размеров очень удобно использовать монтажный крючок.

Монтажный крючок можно изготовить из куска стальной проволоки или велосипедной спицы.

Аккуратно наматываем изолирующую ленту на кольцо так, чтобы каждый очередной виток перехлёстывал предыдущий с наружной стороны кольца. Таким образом, изоляция снаружи кольца становится двухслойной, а внутри – четырёх-пятислойной.

Для намотки первичной обмотки нам понадобится челнок. Его можно легко изготовить из двух отрезков толстой медной проволоки.

Необходимую длину провода обмотки определить совсем просто. Достаточно измерить длину одного витка и перемножить это значение на необходимое количество витков. Небольшой припуск на выводы и погрешность вычисления тоже не помешает.

34(мм) * 120(витков) * 1,1(раз) = 4488(мм)

Если для обмотки используется провод тоньше, чем 0,1мм, то зачистка изоляции при помощи скальпеля может снизить надёжность трансформатора. Изоляцию такого провода лучше удалить при помощи паяльника и таблетки аспирина (ацетилсалициловой кислоты).

Будьте осторожны! При плавлении ацетилсалициловой кислоты выделяются ядовитые пары!

Если для какой-либо обмотки используется провод диаметром менее 0,5мм, то выводы лучше изготовить из многожильного провода. Припаиваем к началу первичной обмотки отрезок многожильного изолированного провода.

Изолируем место пайки небольшим отрезком электрокартона или обыкновенной бумаги толщиной 0,05… 0,1мм.

Наматываем начало обмотки так, чтобы надёжно закрепить место соединения.

Те же самые операции проделываем и с выводом конца обмотки, только на этот раз закрепляем место соединения х/б нитками. Чтобы натяжение нити не ослабло во время завязывания узла, крепим концы нити каплей расплавленной канифоли.

Если для обмотки используется провод толще 0,5мм, то выводы можно сделать этим же проводом. На концы нужно надеть отрезки полихлорвиниловой или другой трубки (кембрика).

Затем выводы вместе с трубкой нужно закрепить х/б нитью.

Поверх первичной обмотки наматываем два слоя лакоткани или другой изолирующей ленты. Это межобмоточная прокладка необходима для надёжной изоляции вторичных цепей блока питания от осветительной сети. Если используется провод диаметром более 1-го миллиметра, то неплохо в качестве прокладки использовать киперную ленту.

Если предполагается использовать выпрямитель с нулевой точкой, то можно намотать вторичную обмотку в два провода. Это обеспечит полную симметрию обмоток. Витки вторичных обмоток также должны быть равномерно распределены по периметру сердечника. Особенно это касается наиболее мощных в плане отбора мощности обмоток. Вторичные обмотки, отбирающие небольшую, по сравнению с общей, мощность, можно мотать как попало.

Если под рукой не оказалось провода достаточного сечения, то можно намотать обмотку несколькими проводами, соединёнными параллельно.

На картинке вторичная обмотка, намотанная в четыре провода.

Определение габаритной мощности трансформатора

Показатели габаритной мощности трансформатора могут быть приблизительно определены в соответствии с сечением магнитопровода. В этом случае уровень погрешности часто составляет порядка 50%, что обусловлено несколькими факторами.

Трансформаторная габаритная мощность находится в прямой зависимости от конструкционных характеристик магнитопровода, а также качественных показателей материала и толщины стали. Немаловажное значение придаётся размерам окна, индукционной величине, сечению проводов на обмотке, а также изоляционному материалу, который располагается между пластинами.

Схема трансформатора

Безусловно, вполне допустимо экспериментальным и стандартным расчётным способом выполнить самостоятельное определение максимальной трансформаторной мощности с высоким уровнем точности. Однако, в приборах заводского производства такие данные учтены, и отражаются количеством витков, располагающихся на первичной обмотке.

Таким образом, удобным способом определения этого показателя является оценка размеров площади сечения пластин: Р = В х S² / 1,69

В данной формуле:

• параметром P определяется уровень мощности в Вт;
• B — индукционные показатели в Тесла;
• S — размеры сечения, измеряемого в см²;
• 1,69 — стандартные показатели коэффициента.

Индукционная величина — табличные показатели, которые не могут быть максимальными, что обусловлено риском значительного отличия магнитопроводов с разным уровнем качественных характеристик.

При выборе прибора, преобразующего показатели напряжения, следует помнить, что более дешевые трансформаторы обладают невысокой относительной габаритной мощностью.

Расчет понижающего трансформатора

Выполнить самостоятельно расчет показателей мощности для однофазного трансформатора понижающего типа – достаточно легко. Поэтапное определение:

• показателей мощности на вторичной трансформаторной обмотке;
• уровня мощности на первичной трансформаторной обмотке;
• показателей поперечного сечения трансформаторного сердечника;
• фактического значения сечения трансформаторного сердечника;
• токовых величин на первичной обмотке;
• показателей сечения проводов на первичной и вторичной трансформаторных обмотках;
• количества витков на первичной и вторичной обмотках;
• общего числа витков на вторичных обмотках с учетом компенсационных потерь напряжения в кабеле.

На заключительном этапе определяются показатели площади окна сердечника и коэффициента его обмоточного заполнения. Определение сечения сердечника, как правило, выражается посредством его размеров, в соответствии с формулой: d1=А х В, где «А» — это ширина, а «В» — толщина.

Следует отметить, что при самостоятельном расчете, необходимо увеличивать количество витков на вторичной обмотке примерно на 5-10%.

Правильный расчет силового трансформатора

Упрощенный расчет 220/36 В

Стандартный трансформатор с 220/36 В, представлен тремя основными компонентами в виде первичной и вторичной обмотки, а также магнитопровода. Упрощенный расчет силового трансформатора включает в себя определение сечения сердечника, количества обмоточных витков и диаметра кабеля. Исходные данные для простейшего расчета представлены напряжением на первичной U1 и на вторичной обмотке – U2, а также током на вторичной обмотке или I2.

В результате упрощенного расчета устанавливается зависимость между сечением сердечника Sсм², возведенным в квадрат и общей трансформаторной мощностью, измеряемой в Вт. Например, прибором с сердечником, имеющим сечение 6,0 см², легко «перерабатывается» мощность в 36 Вт.

Понижающий трансформатор

При расчете используются заведомо известные параметры в виде мощности и напряжения на вторичной цепи, что позволяет вычислить токовые показатели первичной цепи. Одним из важных параметров является КПД, не превышающий у стандартных трансформаторов 0,8 единиц или 80%.

Сами занимаетесь установкой электрооборудования? Схема подключения трансформатора представлена на нашем сайте.

Подозреваете, что трансформатор неисправен? О том, как проверить его мультиметром, вы можете почитать тут.

Чем отличается трансформатор от автотрансформатора, вы узнаете из этой темы.

Показатели полной или полезной мощности многообмоточных трансформаторов, являются суммой мощностей на всех вторичных обмотках прибора. Знание достаточно простых формул позволяет не только легко произвести расчёт мощности прибора, но также самостоятельно изготовить надежный и долговечный трансформатор, функционирующий в оптимальном режиме.

Электронная таблица для расчета потерь в трансформаторе

Потери в трансформаторе

Трансформаторы имеют два основных компонента, определяющих потери: сердечник и катушки . Типичный сердечник представляет собой сборку из многослойной стали, и потери в сердечнике в основном связаны с намагничиванием (возбуждением) сердечника.

Таблица для расчета потерь трансформатора

Эти потери, также известные как потери холостого хода , присутствуют все время, пока трансформатор включен, независимо от того, есть ли какая-либо нагрузка или нет.

Потери в сердечнике примерно постоянны от холостого хода до полной нагрузки при питании линейных нагрузок. Они представляют собой непрерывные затраты, 24 часа в сутки, в течение 25-летнего или более срока службы трансформатора.

Формулы в электронной таблице

• HV Полный ток нагрузки = VA / (1.732 · Volt)
• LV полный ток нагрузки = VA / (1,732 · вольт)
• ВОЗДАЯ СКОРОСТЬ I ² R Потери = I²R · 1,5
• Потери I²R стороны НН = I²R · 0.5 · 3
• Суммарные потери I² R на окруж. temp = потери Hv + потери Lv
• Суммарные паразитные потери при Amb. temp = Измеренные потери – I²R потери
• I²R потери при 75°C temp = ((225 + 75) · потери) / (225 + температура окружающей среды) .
• Паразитные потери при температуре 75°C =((225 + температура окружающей среды)(Потери рассеяния при температуре окружающей среды)) / 300
• Суммарные потери при полной нагрузке при 75°C = потери I²R при 75°C + Паразитные потери при 75°C
• Полное сопротивление при окн. temp = (имп. напряжение · 1,732) / ток полной нагрузки
• Общее сопротивление при окн. temp = I²R потерь / I²
• Полное реактивное сопротивление (X) = SQRT (импеданс² – сопротивление²)
• Сопротивление при 75°C = (300 · сопротивление при ок. Полное сопротивление при 75°C = SQRT (R² при 75°C + X²)
• Процентное сопротивление = (Z при 75°C · I · 100)/V1
• Процентное сопротивление = ( R 75°C · I · 100)/V1
• Реактивное сопротивление в процентах = (X · I · 100) / V
• Регулирование в Unity P.F. = (%R cosø + %Xsinø)
• Регулирование при 0,8 P.F. = (%R cosø + %Xsinø) + 1/200(%R sinø – %Xcosø) ²

Эффективность при Unity PF

• При 125 % нагрузки трансформатора 90 )/((кВА · 1,25)+(I²R потери · 1,25²)+(потери без нагрузки))

КПД при 0,8 PF

• При 125 % нагрузки трансформатора = (кВА · 1,25 ·  PF · 100 )/((кВА · PF · 1,25)+(I²R потерь · 1. 25²)+(Потери без нагрузки))

Вклад в потери трансформатора

Уровень нагрузки широко варьируется, при этом одни установки работают с очень большой нагрузкой, а другие с меньшей нагрузкой.

Эта разница существенно влияет на фактические понесенные убытки. К сожалению, имеется небольшой объем полевых данных, что обусловлено такими факторами, как неосведомленность о стоимости потерь и стоимость сбора подробных данных с разумного количества отдельных трансформаторов.

На потери в трансформаторе влияют несколько переменных, наиболее важными из которых являются уровень нагрузки , профиль нагрузки и конструкция сердечника и катушки .

Поскольку на рынке представлено большое разнообразие трансформаторов, предназначенных для разных целей и доступных от разных производителей, фактические потери, возникающие в поле, будут существенно различаться от установки к установке.

Электронная таблица для расчета потерь в трансформаторе

Связанный контент EEP со рекламными ссылками

Инструмент для расчета потерь в трансформаторе

Инструмент расчета потерь трансформаторов DNV рассчитывает потери для различных типов трансформаторов с учетом выбросов CO2.

Важно иметь представление об энергоэффективности трансформатора в течение всего срока его службы. Инструмент расчета потерь в трансформаторах DNV рассчитывает потери для различных типов трансформаторов с учетом выбросов CO2. Это дает вам информацию о самом энергоэффективном трансформаторе в течение всего срока службы. Оценка наиболее экономичного трансформатора будет производиться по капитализированной стоимости, сроку окупаемости и внутренней норме прибыли. Таким образом, этот инструмент дает вам дополнительную информацию об оценке холостого хода и потерь под нагрузкой (коэффициенты A и B), если они не известны заранее.

Наш инструмент предоставляет информацию о потерях трансформатора при наличии гармоник в нагрузке. Результаты (в виде сводной таблицы и графиков, см. пример здесь) дают представление о потерях энергии и капитальных затратах для выбранного(ых) трансформатора(ов). Они хранятся в docx-файле, который можно открыть, например, программой Microsoft Office Word.

Наш инструмент доступен для загрузки и предоставляет актуальную информацию о потерях трансформатора при наличии гармоник в нагрузке.Обратите внимание, что это исполняемая программа, которую можно использовать только на компьютерах с Windows.

Инструмент с собственным графическим пользовательским интерфейсом (GUI) создан на языке Python. В самом инструменте вы можете выбрать английскую, китайскую, испанскую или португальскую языковую версию. Ссылка для загрузки инструмента будет отправлена ​​вам по электронной почте. ZIP-файл с инструментом потери трансформатора имеет размер ок. 60 МБ.

Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами. Мы более чем рады помочь вам. Наши часто задаваемые вопросы и руководство пользователя также могут ответить на любые ваши вопросы.

Transformer Loss Tool — скриншот страницы расчета

Отказ от ответственности

Значения, рассчитанные этим инструментом, могут использоваться только для информации. DNV и ICA отказываются от ответственности за любой прямой, непрямой косвенный или случайный ущерб, который может возникнуть в результате использования информации или данных или невозможности использования информации или данных.

Трансформатор, онлайн калькулятор

Формулы для расчета перевода

Идеальный трансформатор

В идеальном трансформаторе потерь нет.Магнитная муфта k = 1

Для сетевых трансформаторов и трансформаторов с закрытым железным сердечником k составляет около 99 %.
С спаренными воздушными змеевиками ленточных фильтров только около 50%.

Передача напряжения

Отношение вторичного напряжения к первичному напряжению пропорционально
к соотношению вторичных витков и первичных витков трансформатора.

\(\displaystyle ü=\frac{U_1}{U_2}=\frac{N_1}{N_2} \)    ⇒
\(\displaystyle U_2=\frac{U_1 · N_2}{N_1} \)    ⇒
\(\displaystyle U_1=\frac{U_2 · N_1}{N_2} \)

U1 = первичное напряжение [В]
U2 = вторичное напряжение [В]
N = количество витков

Коэффициент текущей ликвидности

Отношение вторичного тока к первичному обратно пропорционально
к числу вторичных витков и первичных витков трансформатора.

\(\displaystyle \frac{I_2}{I_1}=\frac{N_1}{N_2} \)    ⇒
\(\displaystyle I_2=\frac{I_1 · N_1}{N_2} \)    ⇒
\(\displaystyle I_1=\frac{I_2 · N_2}{N_1} \)

Трансляция импеданса

Вторичный импеданс связан с первичным импедансом, как квадрат коэффициента перевода. 2 · Z_2 \)

Z ₁ = Входное сопротивление (Первичное сопротивление) [Ом]
Z ₂ = Выходное сопротивление (Вторичное сопротивление) [Ом]
ü = коэффициент передачи напряжения [1]

Трансформатор Realer

Реальный трансформатор отличается от идеального из-за сопротивления меди.
поток рассеяния, кривая намагничивания и т. д.

Для реального трансформатора k

Вторичное напряжение рассчитывается с учетом коэффициента связи по формуле:

\(\displaystyle U_2= U_1 · \frac{N_2}{N_1} · k \)

U1 = Первичное напряжение [В]
U2 = вторичное напряжение [В]
N1 = количество витков (первичная сторона)
N2 = количество витков (вторичная сторона)
k = Коэффициент связи (магнитная эффективность)

Для сетевых трансформаторов и трансформаторов с закрытым железным сердечником,
k составляет около 99%. С спаренными воздушными змеевиками ленточных фильтров только около 50%.

Расчет регулирования и потерь трансформатора (согласно заводской табличке трансформатора)

Рассчитать стабилизацию и потери трансформатора для следующих данных паспортной таблички трансформатора

• Мощность трансформатора (P)=16000 ВА
• кВА
• Первичное напряжение (Вп) = 11000 В
• Вторичное напряжение (Вс) = 433 В
• Потери без нагрузки (W0)=72 Вт
• Ток холостого хода (I0)=0.59Ампер
• Потери при полной нагрузке (Вт) = 394 Вт
• Напряжение импеданса (Vi) = 480 Вольт
• Сопротивление НН (Rs) = 219,16 мОм
• Высоковольтное сопротивление (Rp) = 215,33 Ом
• Температура окружающего воздуха(с)=30°С
• Суммарная подключенная нагрузка на трансформатор (Pl)=10000 ВА

Расчет:

• % Нагрузка трансформатора=Pl/P
• % Нагрузка трансформатора = 10000/16000 = 63%

Расчет I2R:

• Ток полной нагрузки ВН (Ip) =P/Vpx1. 732
• Ток полной нагрузки ВН (Ip) = 16000/11000×1,732=0,84 А
• НН Ток полной нагрузки (Is)=P/Vsx1,732
• НН Ток полной нагрузки (Is)==16000/433×1,732=21,33 А
• Потери I2R на стороне высокого напряжения = IpxIpxRp
• Потери I2R со стороны ВН = 0,84×0,84×215,33=227,8 Вт — (A)
• Потери I2R стороны НН= IsxIsxRs
• Потери I2R стороны НН == 21,33×21,33×219,16=149,63 Вт — (B)
• Суммарные потери I² R при температуре окружающей среды (Ir)=A+B
• Суммарные потери I² R при температуре окружающей среды (Ir) = 227.8+149,63=377,43 Вт
• Суммарные паразитные потери при температуре окружающей среды (Ws) = Потери при полной нагрузке-Потери I2R
• Суммарные потери на рассеяние при температуре окружающей среды (Ws) =394-377,43=16,57 Вт
• I² R потери при температуре 75°c =Irx310/235xc =149,63×310/235×30 =441,52 Вт
• Блуждающие потери при температуре 75°C =(Wsx(235+c))/310
• Паразитные потери при температуре 75°C =(16,57x(235+30))/310=14,16 Вт
• Суммарные потери при полной нагрузке при 75° c=441,52+14,16=455,69 Вт
• Общий импеданс при температуре окружающей среды (Ax)=Vix1. 732/ИП
• Общий импеданс при температуре окружающей среды (Ax)=480×1,732/0,84=989,94 Ом
• Общее сопротивление при температуре окружающей среды (Ar)=Ir/IpxIp
• Общее сопротивление при температуре окружающей среды (Ar)=377,43/0,84×0,84=535,15 Ом
• Суммарное реактивное сопротивление (X)=√AxxAx+ArxAr
• Общее реактивное сопротивление (X)=√989,98×989,94+535,15×535,15=832,82 Ом
• Сопротивление при 75°c (R)= (310xAr)/(235+c)=310×535,15/235+30 = 626,03 Ом
• Полное сопротивление при 75°c (X1)=√2X+2R=√2×626,03+2×832,82 = 1041,88 Ом
• Полное сопротивление в процентах = (X1x0.5774xIpx100)/Вп
• Полное сопротивление в процентах = (1041,88×0,5774×0,84×100)/11000=4,59%
• Сопротивление в процентах (R%) = (Rx0,5774xIpx100)/Vp
• Сопротивление в процентах (R%) = (626,03×0,5774×0,84×100)/11000= 2,76%
• Реактивное сопротивление в процентах (X%) = (Xx0,5774xIpx100)/Vp
• Реактивное сопротивление в процентах (X%) = (832,82 x 0,5774 x 0,84 x 100)/11000 = 3,67 %

Положение

• Регулирование при Unity P. F =2,76
• Регламент в единстве на 0.8 P.F =((R% x cosØ)+(X% x SinØ))+(0,005x((R% x SinØ)+(X% x CosØ)))
• Регулирование при единице при 0,8 КФ =((2,76 x 0,8)+(3,67 x 0,6))+(0,005x((2,76 x0,6)+(3,67 x 0,8)))= 4,43

Результаты

• Суммарные потери I² R при окруж. температура (Ir) = 377,43 Вт
• Суммарные паразитные потери @ Amb. температура (Вт) = 16,57 Вт
• Регулирование при Unity P.F =2,76
• Регулирование в единстве на 0.8 П.Ф =4,43

Нравится:

Нравится Загрузка…

Связанные

О Jignesh.Parmar (BE, Mtech, MIE, FIE, CEng)
Jignesh Parmar закончил M.Tech (управление энергосистемой), BE (электрика). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Членский номер: M-1473586. Он имеет более чем 16-летний опыт работы в области передачи-распределения-обнаружения хищения электроэнергии-электротехнического обслуживания-электропроектов (планирование-проектирование-технический анализ-координация-исполнение).В настоящее время он работает в одной из ведущих бизнес-групп в качестве заместителя менеджера в Ахмадабаде, Индия. Он опубликовал ряд технических статей в журналах «Electrical Mirror», «Electrical India», «Lighting India», «Smart Energy», «Industrial Electrix» (Australian Power Publications). Он является внештатным программистом Advance Excel и разрабатывает полезные электрические программы на основе Excel в соответствии с кодами IS, NEC, IEC, IEEE. Он технический блоггер и знаком с английским, хинди, гуджарати и французским языками.Он хочет поделиться своим опытом и знаниями и помочь техническим энтузиастам найти подходящие решения и обновить себя по различным инженерным темам.

Калькулятор снижения потерь с помощью коррекции коэффициента мощности

Следующий калькулятор вычисляет ожидаемое снижение потерь в процентах для улучшения коэффициента мощности системы. Введите начальный коэффициент мощности и скомпенсированный или скорректированный коэффициент мощности, чтобы вычислить ожидаемое снижение потерь в процентах.

Известные переменные: кВА, начальный коэффициент мощности, скорректированный коэффициент мощности

Интересно…

Потери мощности в электрическом проводнике зависят от сопротивления самого проводника и от квадрата протекающего по нему тока. Так как при одном и том же значении передаваемой активной мощности чем выше коэффициент мощности, тем меньше ток, то при повышении коэффициента мощности потери в проводнике на стороне питания точки приложения аппаратуры коррекции коэффициента мощности уменьшится.

В трехфазной системе потери выражаются следующим образом:

Таким образом, улучшение коэффициента мощности приводит к соответствующему снижению тока, что приводит к уменьшению потерь мощности на квадрат уменьшения тока.

Электроэнергетические компании часто могут обосновать коррекцию коэффициента мощности на основе снижения потерь из-за сопротивления и величины потока мощности, связанного с длинными линиями передачи и распределения. Для промышленных потребителей обоснование коррекции коэффициента мощности на основе снижения потерь затруднено, поскольку потери сравнительно ниже.

См. опубликованную NEPSI страницу производительности системы, чтобы узнать об ожидаемом снижении общей мощности при применении коррекции коэффициента мощности, нажав здесь.

Коррекция коэффициента мощности в промышленных энергосистемах чаще всего экономически обоснована (или обязательна) на основе штрафов за коэффициент мощности и/или платы за кВА, высвобожденной мощности системы или производственных выгод, связанных с улучшением качества электроэнергии при применении коррекции коэффициента мощности оборудования и фильтров гармоник.

Помимо потерь, связанных с потерями I2R от протекания тока через последовательное сопротивление силовых проводников и обмоток трансформаторов, часть потерь энергосистемы приходится на гистерезисные и вихревые токи в металлических пластинах двигателей, генераторов и трансформаторов.Эти потери не уменьшаются коррекцией коэффициента мощности и в значительной степени зависят от напряжения системы, а не от тока системы.

Калькулятор катушек и трансформаторов

Калькулятор катушек и трансформаторов

Вернуться к оглавлению.

Калькулятор катушек и трансформаторов.

С помощью этого калькулятора катушки вы можете спроектировать и рассчитать свойства катушки
или трансформатор.
Введите параметры в поля желтого цвета и
затем нажмите кнопку расчета.

Под калькулятором вы найдете дополнительные пояснения по расчетам.
Используйте десятичную точку (не запятую), если
вы хотите ввести десятичные дроби.

рекомендую
вы также можете прочитать эту веб-страницу
о катушках и трансформаторах, многое из того, что я использую в этом калькуляторе, имеет
Я учился там.
Он очень понятно объясняет.
 

Объяснение некоторых терминов, используемых в этом калькуляторе

Индуктивность: L

Индуктивность катушки — это свойство, описывающее соотношение
между напряжением, индуцированным в катушке, и изменением тока через катушку.

L = V _L / (di/dt)

Где:
L = индуктивность катушки в Генри (Гн).
V _L = Напряжение, индуцируемое в катушке, в вольтах
di/dt = изменение тока через катушку в амперах в секунду.

Магнитный поток: Φ

Магнитный поток, обычно обозначаемый как Φ, равен
измеряется в единицах Вебера (Вб).
Если у вас есть петля провода, и вы прикладываете 1 Вольт к петле в течение 1 секунды, магнитный
поток в петле изменится на 1 Вебера.
Неважно, какого размера или формы петля или какой материал внутри
петля есть.
Вы можете представить себе единицу измерения Вб как количество силовых линий магнитного поля, проходящих через
петля.

Для одного контура применяется:
Φ = Vt

Если катушка имеет более одного витка, мы можем использовать следующую формулу:
Φ = Vt / N

Где:
Φ = изменение магнитного потока в катушке в Weber
В = напряжение на катушке в вольтах
t = время в секундах
N = количество витков катушки

Плотность магнитного потока: B

Плотность магнитного потока В измеряется в единицах
Тесла (Т).
Плотность магнитного потока указывает магнитный поток через определенную область.

Одна Тесла равна одному Веберу на квадратный метр
Или в формуле:
B = Φ / A

Где:
B = плотность магнитного потока в Теслах
Φ = магнитный поток в Вебере
A = площадь в квадратных метрах
 

Максимальная плотность магнитного потока при низкой
частота: Bmax = Bsat

Магнитные материалы, используемые в сердечниках катушек и трансформаторов, могут использоваться до
определенная максимальная плотность магнитного потока.
Для низкочастотных применений (включая постоянный ток) максимальная плотность потока ограничена магнитным полем.
насыщения материала сердечника, эта плотность потока называется: Bнас.
При насыщении все магнитные области материала направлены в одну сторону.
направление.

Однако теоретически возможно увеличить плотность потока выше насыщения,
из-за проницаемости вакуума.
Но для этого требуется большой ток через катушку и чрезмерные потери мощности в
обмотки.
При превышении насыщения катушка потеряет большую часть своей индуктивности и начнет
действует как катушка без материала катушки в ней.
Итак, поддерживайте плотность потока ниже Bsat.
Значение Bsat указано в паспорте материала сердечника.
Например, Bsat составляет около 0,3 Тл для ферритового материала и около 1,3 Тл для
кремнистая сталь.

Значение Bsat зависит от температуры, чем выше температура, тем
ниже Bsat в большинстве случаев.
В этом калькуляторе я использую значение Bsat при 100°C,
который автоматически появляется в поле Bmax при выборе материала сердцевины.
Таким образом, это наиболее безопасное значение при более низкой температуре, однако Bsat может быть
выше.
 

Максимальная плотность магнитного потока
при более высокой частоте: Bmax < Bsat

Для приложений с более высокой частотой максимальный поток
плотность в ядре ограничивается потерями мощности в ядре, а не ядром
насыщенность.
На более высоких частотах нам нужно уменьшить значение Bmax ниже
Bsat, чтобы не допустить перегрева ядра из-за собственных потерь мощности.
Чем выше частота, тем ниже значение Bmax.

Для больших сердечников плотность потока Bmax должна быть сохранена
ниже, чем для ядер меньшего размера, чтобы избежать перегрева ядра.
Это связано с тем, что объем активной зоны (вырабатывающей тепло) увеличивается
быстрее, чем внешняя часть ядра (которая должна рассеивать тепло).

Мой калькулятор катушек и трансформаторов не рассчитывает для вас потери в сердечнике.
Вместо этого вы должны ввести в калькулятор определенную максимальную плотность потока,
что будет поддерживать потери в сердечнике ниже желаемого уровня.

Потери в сердечнике из кремнистой стали

На следующих рисунках показаны некоторые примеры потерь в сердечнике из кремнистой стали (также
называется: электротехническая сталь или трансформаторная сталь).
 

Рис. 1. Потери в сердечнике из кремнистой стали.

На рис. 1 приведены некоторые примеры потерь в сердечнике при различной толщине ламинирования.
и частоты.
Более высокие частоты дают более высокие потери.
Более толстая ламинация дает более высокие потери.
Чтобы преобразовать толщину ламинирования из «милов» в «мм», умножьте на 0,0254.
Однако потери в сердечнике (в Вт/кг) выше на более высоких частотах,
сердечник трансформатора может быть уменьшен на более высоких частотах.
И вы можете получить высокочастотный трансформатор с меньшими потерями в сердечнике (в ваттах),
по сравнению с низкочастотным трансформатором той же номинальной мощности.

Для силовых трансформаторов при частоте 50 или 60 Гц потери в сердечнике обычно значительно
меньше, чем потери в обмотках при полной нагрузке.
При частоте 50 или 60 Гц вы можете использовать в конструкции трансформатора плотность потока в
ядро равно: Bsat.

Для звукового преобразователя вы проектируете самую низкую частоту звука.
сигнал, если он не превышает 100 Гц, вы можете использовать Bsat в качестве
Максимальная плотность потока в сердечнике.
Для более высоких звуковых частот ток намагничивания и плотность потока в
core автоматически уменьшается.

Рис. 2. Потери в сердечнике из кремнистой стали при различных частотах.
Эти данные относятся к нетекстурированной кремнистой стали марки М-19 толщиной 14 мил или
Толщина 0,36 мм.
О, а 1 фунт равен 0,45359 кг.

Потери в ферритовых сердечниках

Ферритовые сердечники имеют намного меньшие потери мощности на высоких частотах, чем кремниевые
стальные сердечники.
Информация о максимальной плотности потока на определенной частоте может быть
нашел в даташите на ферритовый материал, вот два примера:

Рис. 3. Потери в сердечнике из феррита N27.

На рис. 3 показано соотношение между частотой, плотностью потока и потерями мощности в
сердечник из ферритового материала N27, который насыщается при 0,41 Тл при 100
C.
Предположим, мы хотим, чтобы максимальная мощность потерь в ядре составляла 100 кВт/м.
, что равно 100 мВт/см, я указал это значение красной линией.
Для сигнала 10 кГц (зеленая линия) мы находим максимальное пиковое значение для
поток 300 мТл (= 0,3 Тесла) при 100 С.
А для 200 кГц (синяя линия) мы находим максимум 50 мТл (= 0.05 Тесла).

Рис. 4. Потери в сердечнике из феррита 3C90.

На рис. 4 показаны потери в сердечнике для ферритового материала 3С90, здесь данные
представлены несколько иначе.
Для потерь в сердечнике 100 кВт/м (= 100 мВт/см)
найдите на частоте 200 кГц максимальную пиковую плотность потока 70 мТл (= 0,07 тесла).

Эффективная площадь поперечного сечения жилы: Ae

Эффективная площадь поперечного сечения жилы указана в
техническое описание ядра, это предпочтительный метод.
Или вы можете измерить его.
Но только магнитный материал является частью эффективной площади поперечного сечения, поэтому не
любое изоляционное покрытие, которым может быть покрыта жила.

Рис. 5. В сердечнике трансформатора EI эффективная площадь поперечного сечения (Ae),
это площадь центральной ноги.
Обе внешние ножки обычно имеют площадь 1/2 Ae.

При укладке нескольких жил общая эффективная площадь поперечного сечения
Ae(общий) равен значению Ae одного сердечника, умноженному на количество
ядра
 

Максимальный магнитный поток в сердечнике:

Φmax

Максимальный магнитный поток в сердечнике рассчитывается по формуле:
Φmax = Bmax .Ae(всего)

Где:
Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Вебере
Bmax = максимальная плотность магнитного потока в сердечнике в теслах
Ae(общий) = общая эффективная площадь поперечного сечения сердечника в квадратных метрах
 

Относительная проницаемость керна:
мкр.

Относительная проницаемость
мкр ядра
материал указывает, насколько больше индуктивности будет иметь ваша катушка по сравнению с
катушка с вакуумом в сердечнике.
Вакуум имеет проницаемость (μ0)
около 1.2566 . 10 ^-6   H/m (Генри на метр).
Относительная проницаемость не имеет единиц измерения.
Air имеет значение µr 1,00000037, поэтому
практически равно вакууму.
Относительная проницаемость µr материала сердечника часто
зависит от плотности магнитного потока в сердечнике.
В этом калькуляторе я использую значение µr, близкое к нулю.
плотность потока, в даташитах это обозначается µi
(относительная начальная проницаемость).
Другой параметр, который вы можете найти в таблицах данных: мкА
(относительная амплитудная проницаемость), которая является значением µr
при более высокой плотности потока.

Эффективная проницаемость активной зоны:
мкэ

Если у вас катушка намотана на кольцевой сердечник, сердечник полностью состоит из сердечника
материала и полностью закрыт..
Тогда эффективная проницаемость равна относительной проницаемости
основной материал.

Но многие сердечники состоят из двух частей, которые соединяются вокруг катушки
бывший с обмотками на нем.
Две части сердечника всегда будут иметь здесь и там некоторое расстояние или воздушный зазор.
между ними, что, по-видимому, снижает проницаемость ядра.
Тогда у вас есть ядро ​​с эффективной проницаемостью, которая меньше, чем
относительная проницаемость материала сердечника.

Иногда в сердечнике преднамеренно делают воздушный зазор, чтобы уменьшить
Эффективная проходимость.
При этом увеличивается максимальный ток через катушку, но не увеличивается поток
плотность в ядре.
Дает тот же эффект, что и использование другого материала сердцевины с более низкой проницаемостью.

Эффективная проницаемость сердечника с воздушным зазором:

мкэ = мкр.le / (le +(g .µr))

Где:
мкэ = эффективная проницаемость сердечника.
мкР = относительная проницаемость материала сердцевины.
le = эффективная длина магнитного пути в сердечнике
g = длина воздушного зазора (измеряется в тех же единицах, что и le)

Эффективная длина магнитного пути в сердечнике: le

Эффективная длина магнитного путь в ядре можно найти в
даташит на ядро.
Или можно прикинуть по габаритам ядра.
Длина линии магнитного поля в центре материала сердечника
путешествовал бы.
Не включать воздушный зазор в эту длину пути, а только путь в сердечнике
сам материал.

Воздушный зазор: g

Воздушный зазор представляет собой слой воздуха на магнитном пути сердечника.

Рисунок 6: воздушный зазор в центральной ветви сердечника трансформатора EI.

На рис. 6 показан воздушный зазор из-за того, что центральная ветвь трансформатора короче.
затем две внешние ноги.
Пунктирные линии обозначают силовые линии магнитного поля длиной: le
 

Рисунок 7: Воздушный зазор во всех ветвях сердечника трансформатора EI.

На рис. 7 показан еще один сердечник трансформатора EI с воздушным зазором.
Здесь все ветви трансформатора имеют одинаковую длину, а воздушный зазор создается
слегка потянув части «E» и «I».
Видите ли, линии поля теперь должны дважды перепрыгнуть через воздушный слой, чтобы сформировать
замкнутый цикл.
Это означает, что мы должны рассчитывать воздушный зазор, который в два раза больше расстояния
между частями «Е» и «И».

Воздушный зазор не обязательно должен быть заполнен воздухом, другими немагнитными материалами
такие как бумага или пластик, также полезны.
В трансформаторах воздушный зазор в сердечнике снижает связь между
обмотки, что может быть нежелательно.
 

Коэффициент индуктивности: AL.

Коэффициент индуктивности сердечника AL
индуктивность одной обмотки вокруг этого сердечника.
Когда у вас более одной обмотки, индуктивность катушки будет:

Л = Н .АЛ

Где:
L = индуктивность катушки
N = количество витков
AL = коэффициент индуктивности сердечника

Если вы не знаете коэффициент AL сердечника, его можно
рассчитано по эффективной проницаемости и размерам керна:

АЛ = μ0 . мкэ . Ae (всего) /
le

Где:
AL = коэффициент индуктивности в Гн/Н
µ0 = магнитная проницаемость вакуума = 1,2566 . 10 ^-6   Гн/м
мкэ = эффективная магнитная проницаемость сердечника
Ae(общая) = общая эффективная площадь поперечного сечения сердечника в м
le = эффективная длина магнитного пути в сердечнике в м.
 

Уложенные друг на друга сердечники

Уложенные друг на друга сердечники означают использование более одного сердечника и пропускание обмоток через все
эти ядра.
По сравнению с катушкой с одним сердечником индуктивность умножается на количество
ядра сложены.

Рисунок 8: катушка на стопке из 5 сердечников
 

Сопротивление провода

Провод, который вы используете для намотки катушки или трансформатора, будет иметь некоторое сопротивление.
Это сопротивление рассчитывается с помощью:

р = р .л/А

Где:
R = сопротивление провода
ρ = удельное сопротивление материала провода в Ом.м, для меди это около
1,75 . 10 ^-8 Ом.м
l = длина провода в метрах
A  = площадь поперечного сечения провода в квадратных метрах
 

Общая площадь меди для обмотки.

Расчетное значение площади меди, как говорится, только медь
обмотки.
На практике тоже приходится делать изоляцию проводов, воздух между витками
и, вероятно, формирователь катушки.
Так что на практике нужно больше места для обмотки, скажем в 2,5 или 3 раза
расчетное значение меди.
 

Максимальный ток (пик постоянного или переменного тока) через катушку

Максимальный ток через катушку — это ток, при котором
допустимый магнитный поток в сердечнике.

Imax = Φmax . №

Где:
Imax = максимальный ток через катушку (пик постоянного или переменного тока)
Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике по Веберу
N = количество витков
L = индуктивность катушки по Генри

Зарядка время до максимального тока.

Когда вы подключаете катушку к источнику постоянного напряжения V, ток I будет увеличиваться с
время.
Другими словами, вы заряжаете катушку.
Пока катушка не имеет сопротивления, ток увеличивается линейно, и
время достижения определенного тока определяется как:

t = L.I / V

Если катушка имеет сопротивление, увеличение тока больше не является линейным.
Максимальный ток через катушку ограничен значением: I=V/R.
Время зарядки катушки с сопротивлением рассчитывается с помощью:

т = -Л/П .LN(1-(ИК/В))

Где:
t = время в секундах для увеличения тока от нуля до значения I.
L = Индуктивность катушки в Генри.
R = Сопротивление катушки в Омах.
LN = Натуральный логарифм.
I = ток в амперах, для которого рассчитывается время зарядки.
В = напряжение на катушке.

В этом калькуляторе рассчитывается время, чтобы зарядить катушку до максимума
тока, то есть к току, который дает плотность потока Bmax в сердечнике.

Накопленная энергия в катушке

Когда через катушку проходит ток, определенное количество энергии
хранится в катушке.
Накопленная энергия рассчитывается с помощью:

Е = 1/2. (L. I)

Где:
E = запасенная энергия в катушке в джоулях
L = индуктивность катушки в Генри
I = ток через катушку в амперах
 

Максимальное напряжение переменного тока на катушке

Максимальное напряжение переменного тока (синусоидальная волна), которое вы можете подать на катушку, равно
рассчитано с помощью:

Vmax = 4,44 . Φмакс. Н . f

Где:
Vmax = максимальное синусоидальное переменное напряжение на катушке в вольтах RMS
Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Weber
N = количество витков на катушке
f = частота напряжения в герцах

Фактор 4.44 это умножение двух
коэффициенты, а именно:
4 , поток изменяется от нуля до +Φmax за 1/4 цикла, следующие 1/4 цикла
он возвращается к нулю, следующие две 1/4 цикла к -Φmax и обратно к
нуль.
Таким образом, за один цикл поток изменяется в общей сложности в 4 раза больше Φmax.
Умножить на:
1,11 , это форм-фактор синусоиды, который представляет собой отношение среднеквадратичного значения к
среднее значение.

Вот еще один способ расчета максимального переменного напряжения на катушке:
Vmax = Imax .2. пи. f .L / √2
Здесь мы умножаем максимальный ток через катушку на импеданс катушки при
частоты f, а затем разделите на √2, чтобы преобразовать пиковое значение в среднеквадратичное значение.
 

Количество витков первичного трансформатора.

Из формулы максимального напряжения на катушке (см. выше) мы можем легко
найти формулу числа витков первичной обмотки трансформатора.

Np = Vp / (4,44 . Φmax . f)    Эта формула для синусоиды
напряжения.

Где:
Np = число витков первичной обмотки
Vp = первичное напряжение (= входное напряжение) трансформатора в вольтах, среднеквадратичное значение
Φmax = максимальный магнитный поток в сердечнике в Weber
f = частота напряжения в герцах

If вы используете трансформатор для напряжения прямоугольной формы, форм-фактор для
напряжение равно 1 (вместо 1,11 для синусоиды),
и количество витков для вашего трансформатора должно быть в 1,11 раза больше.

Количество витков, которое мы теперь вычислили, является минимальным количеством первичных
повороты.
Если уменьшить количество первичных витков, то сердечник трансформатора встанет на место.
магнитного насыщения, которого следует избегать.
Однако допускается делать количество витков (как первичных, так и вторичных)
выше, но при этом увеличится сопротивление обмоток, а тем самым
потери мощности трансформатора.
Для трансформаторов линий электропередач обычно количество витков остается равным
наименьшее возможное значение, достаточное для предотвращения насыщения ядра при максимальном входе
Напряжение.

Количество витков вторичной обмотки трансформатора

В идеальном трансформаторе без потерь соотношение напряжений между вторичной и первичной обмотками
стороне, такое же, как соотношение витков между вторичной и первичной стороной.
Или в формуле:
Vs/Vp = Ns/Np

Где:
Vs = напряжение на вторичной стороне
Vp = напряжение на первичной стороне
Ns = количество витков вторичной обмотки
Np = количество витков первичной обмотки

Отсюда следует:
Ns = Np . Vs / Vp

Мы могли бы также рассчитать его по формуле, очень похожей на формулу
первичные витки:
Ns = Vs / (4,44 . Φmax . f)    Эта формула для синусоидальной волны
напряжения.
 

Первичная индуктивность трансформатора

Это индуктивность первичной обмотки трансформатора.
Первичную индуктивность можно измерить с помощью измерителя индуктивности.
При этом вторичную обмотку ни к чему не подключать.

Или, если известно количество витков первичной обмотки и коэффициент AL, первичная
индуктивность можно рассчитать с помощью:

Лп = Нп . АЛ

Где:
Lp = первичная индуктивность
Np = количество витков первичной обмотки
AL  = коэффициент индуктивности сердечника

Значение первичной индуктивности необходимо для расчета намагничивания
ток трансформатора.
 

Ток намагничивания

Ток намагничивания представляет собой небольшой ток, протекающий через первичную обмотку.
обмотка трансформатора, даже если выход трансформатора не нагружен.
Ток намагничивания создает магнитный поток в трансформаторе
основной.
Амплитуда тока намагничивания рассчитывается с помощью:

Im = Vp / (2.pi.f.Lp)

Где:
Im = ток намагничивания в амперах RMS
Vp = первичное напряжение в вольтах RMS
f = частота в герцах
Lp = первичная индуктивность трансформатора в Генри

Ток намагничивания фактически такой же, как
максимальный ток, который мы рассчитали для катушки.
Но для максимального тока катушки мы рассчитали пиковое значение, в
ток намагничивания трансформатора мы рассчитываем среднеквадратичное значение, поэтому есть коэффициент
1,414 между.

Если мы собираемся нагрузить вторичную обмотку трансформатора, ток через
первичная обмотка поднимется.
Но поток в сердечнике останется прежним.
Это связано с тем, что ток во вторичной обмотке будет давать противоположный поток,
что компенсирует весь дополнительный поток, который дает первичная обмотка.
Таким образом, в конце мы сохраняем только поток, вызванный током намагничивания,
независимо от того, насколько сильно мы загружаем трансформатор.

Ну так и должно быть, если обмотки трансформатора имеют нулевое сопротивление.
Однако на практике обмотки трансформатора имеют некоторое сопротивление.
Ток через первичную обмотку дает определенное падение напряжения на
сопротивление первичной обмотки.
Это приводит к уменьшению напряжения на первичной индуктивности (Lp), и это
уменьшит ток намагничивания (Im) и поток в сердечнике.

Итак, для практичных трансформаторов (с некоторым сопротивлением в обмотках)
ток намагничивания и поток в сердечнике уменьшится, когда вы нагрузите
трансформатор более тяжелый.
Это вызвано не сердечником трансформатора, а сопротивлением первичной обмотки.
обмотка.

Номинальная мощность

Мощность, которую может обеспечить трансформатор, ограничена сопротивлением
обмотки, а не самим сердечником.

Из-за сопротивления обмоток вторичное напряжение трансформатора
падение при более высоких токах нагрузки.
Это один из ограничивающих факторов допустимого падения напряжения для вашего
применение?

Другим ограничивающим фактором являются: потери мощности в первичной и вторичной обмотках.
Больше ток нагрузки во вторичной обмотке означает больше потери мощности в первичной
и вторичные обмотки.
Потери мощности нагревают обмотки трансформатора.
Во избежание перегрева трансформатора выходной ток трансформатора должен
быть ограничено ниже некоторого максимума.

Чтобы сделать трансформатор с высокой номинальной мощностью, мы должны сохранить сопротивление
обмотки как можно ниже.
В первую очередь это делается:
сохраняя число витков как можно меньше, делая магнитный поток
плотность в ядре как можно выше, чуть ниже насыщения.
Еще одна вещь, которая помогает: использование большого сердечника трансформатора не потому, что сердечник
ограничивает мощность, а потому что:

— Большой сердечник дает больше места для обмоток,
поэтому мы можем использовать более толстый провод для уменьшения сопротивления.
— Большая площадь сердечника означает, что вы можете увеличить поток (не поток
плотность) за счет уменьшения количества витков.
— Трансформатор большего размера может лучше рассеивать тепло, вызванное потерей мощности.

Этот трансформаторный калькулятор рассчитает для вас
падение напряжения на вторичной обмотке и потери мощности в обмотках.
Вам решать, какое падение напряжения и потеря мощности допустимы для
твой трансформер.

Первичный входной ток трансформатора

Ток, проходящий через первичную обмотку трансформатора (Ip), представляет собой сумму
следующие токи:
Ток намагничивания (Im), который работает 90
за первичным напряжением.
Ток, вызванный вторичным током нагрузки (Is), появляется ток нагрузки
на первичной обмотке величиной: Is . Нс/Нп.

Ip = √(Im + (Is.Ns/Np))

На самом деле существует также некоторый первичный ток, вызванный потерями в сердечнике, но я игнорирую
это.
Не то чтобы этот ток обязательно был ничтожно мал, но я его тоже нашел
сложно реализовать потери в сердечнике в калькуляторе.
Так что я его просто опускаю.
В любом случае, первичный ток трансформатора при полной нагрузке почти только зависит
по току вторичной нагрузки.
 

Потери в трансформаторе

В этом калькуляторе потери в трансформаторе рассчитываются на основе
ток нагрузки, ток намагничивания и сопротивление обмоток постоянному току.

Однако существует больше причин потерь трансформатора, таких как:
— Потери в сердечнике (гистерезисные потери и потери на вихревые токи).
— Емкость внутри и между обмотками.
— Скин-эффект и эффект близости, которые увеличивают сопротивление провода при более высоких
частоты.
Но я опускаю их, поэтому вам не нужно указывать все правильные параметры для
эти эффекты, и для меня калькулятор не стал слишком сложным.

Ток намагничивания играет незначительную роль в потерях трансформатора, но I
реализовали это в калькуляторе, потому что это было довольно легко сделать.
 

Рисунок 9

На рисунке 9 показана эквивалентная схема для трансформатора, включая первичную обмотку.
сопротивление (Rp), вторичное сопротивление (Rs) и первичная индуктивность (Lp).
Резистор RL — это нагрузочный резистор, который вы подключаете к трансформатору.
вывод.
«Идеальный трансформатор» в схеме — это воображаемое устройство без потерь, с
бесконечная индуктивность и нулевое сопротивление.
 

Рисунок 10: упрощение рисунка 9.

На рисунке 10 идеальный трансформатор, Rs и RL с рисунка 9 были
заменен одним резистором номиналом (Rs+RL).(Np/Ns).
Теперь становится возможным рассчитать напряжение на катушке Lp, а затем
ток намагничивания.
Я не буду подробно объяснять, как происходит этот расчет, калькулятор
делать расчет для вас.
Напряжение на Lp можно умножить на Ns/Np, чтобы получить напряжение на Rs+RL.
Таким образом мы можем определить мощность во всех резисторах.

Вернуться к оглавлению.

Как рассчитать/найти мощность трансформатора в кВА

Расчет и определение мощности однофазных и трехфазных трансформаторов в кВА

Мы знаем, что трансформатор всегда измеряется в кВА.Ниже приведены две простые формулы для определения рейтинга однофазных и трехфазных трансформаторов .

Найти номинал однофазного трансформатора

Номинал однофазного трансформатора:

P = V x I.

Мощность однофазного трансформатора в кВА

кВА= (В x I) / 1000

Номинал трехфазного трансформатора

Номинал трехфазного трансформатора:

П = √3.В х я

Мощность трехфазного трансформатора в кВА

кВА = (√3, В x I) /1000

Но подождите, здесь возникает вопрос… Посмотрите на общую паспортную мощность трансформатора мощностью 100 кВА.

Вы что-то заметили????В любом случае, мне все равно, что вы ответите 😉 , но позвольте мне попытаться объяснить.

Вот рейтинг трансформатора 100 кВА .

Но первичное напряжение или высокое напряжение (ВН) составляет 11000 В = 11 кВ.

И первичный ток на стороне высокого напряжения равен 5.25 Ампер.

Также вторичное напряжение или низкое напряжение (НН) составляет 415 Вольт

И вторичный ток (ток на стороне низкого напряжения) составляет 139,1 ампер.

Простыми словами,

Мощность трансформатора в кВА = 100 кВА

Первичное напряжение = 11000 = 11 кВ

Первичный ток = 5,25 А

Вторичное напряжение = 415 В

Вторичный ток = 139,1 Ампер.

Теперь рассчитайте номинал трансформатора в соответствии с

.

P=V x I (первичное напряжение x первичный ток)

P = 11000 В x 5.25 А = 57 750 ВА = 57,75 кВА

Или P = V x I (вторичное напряжение x вторичный ток)

P= 415 В x 139,1 А = 57 726 ВА = 57,72 кВА

Еще раз обратили внимание, что мощность трансформатора (на шильдике) 100кВА а по расчету получается около 57кВА …

Разница возникает из-за незнания того, что мы использовали однофазную формулу вместо трехфазной.