Изчисления на пренавиване на трансформаторни намотки. Изчисляване и изработка на силов трансформатор

Най-важната и скъпа част от захранващия блок на радиоустройство, захранвано от мрежа променлив ток, е силов трансформатор. Един пример електрическа схематрансформатор е показан на фиг. 1. Трансформаторът има сърцевина, сглобена от тънки пластини от трансформаторна стомана. Намотките на трансформатора са направени от изолирана медна жица върху рамка от пресова плоскост.

Ядрата на трансформатора се сглобяват от плочи от два вида: L-образна и W-образна форма. Видът на плочите също определя конструкцията на трансформаторите, които са показани на фиг. 2.

На сърцевината на пръта (L-образни плочи) намотките на трансформатора са разположени равномерно върху двата пръта (фиг. 2, а), например са поставени първичната (мрежова) намотка и понижаващата намотка за нажежаване на лампата на единия прът, а вторичната повишаваща (високоволтова) намотка е поставена на другия. При този тип плочи намотките понякога се поставят върху един сърдечен прът.

На сърцевината на бронята (W-образни плочи) всички намотки са поставени върху средния му прът (фиг. 2, b).

Ако свържем първичната намотка I на трансформатора към източник на променлив ток (фиг. 3), през него ще тече променлив ток, който ще създаде променлив магнитен поток в сърцевината. Тъй като вторичната намотка II е разположена на втория прът на трансформатора, променливият магнитен поток ще пресече завоите вторична намотка, в резултат на което (според закона за електромагнитната индукция) ще се индуцира електродвижеща сила(ЕМП). Ако устройство (волтметър) е свързано паралелно на вторичната намотка, то ще покаже големината на индуцираното напрежение.

За да се понижи напрежението на мрежата, вторичната намотка трябва да има по-малко навивки от мрежата, а за да се увеличи напрежението - повече от първичната (мрежовата) намотка.

За захранване на радиооборудването са необходими различни напрежения: високо напрежение (с последващо коригиране) за захранване на анодните вериги и вериги на екранните решетки на лампи и две ниски напрежения за захранване на веригите с нажежаема жичка на лампите и отделно за отопление на кенотрона, ако използва се в токоизправител (единственото изключение е кенотронът 6Ts5S, чиято нишка може да се захранва от обща намотка с нажежаема жичка).

Поради загуби в сърцевината и намотките никога не може да се получи същата мощност от вторичната намотка на трансформатора, както е била доставена на първична намотка. Оттук и понятието ефективност (ефективност) на трансформатора. Домашните трансформатори, изчислени по опростени формули и направени от обикновена трансформаторна стомана, обикновено имат ефективност над 70-80%.

Да предположим, че трансформаторът трябва да осигури захранване на усилвател или приемник, който консумира ток от 100 mA при напрежение 250 V през анодните вериги и ток от 2 A при напрежение 6,3 V през веригата с нажежаема жичка. напрежение от 5 V (за да определите токовете, консумирани от електродите на определена лампа, трябва да използвате техните референтни данни).

По този начин, с голямо приближение (без да се взема предвид спадът на напрежението върху вътрешното съпротивление на кенотрона и филтърния индуктор), вторичната намотка трябва да бъде проектирана за напрежение от 250 V и ток от 100 mA (0,1 A), намотката на нажежаемата жичка на лампите за напрежение 6,3 V и силата на тока е 2 A, а намотката на кенотронната жичка е 5 V и токът е 2 A. Изчисляваме тяхната мощност по формулата

където U е във волтове, а I е в ампери. Следователно, P1=250*0.1=25W, P2=5*2=10W, P3=6.3*2=12.6W.

P sat = P1 + P2 + P3 ... W (2)

Мощността и в трите вторични намотки ще бъде равна на

R sb \u003d 25 + 10 + 12,6 \u003d 47,6 W.

Ако приеме ефективност на трансформатора, направени в аматьорски условия, не по-високи от 80%, консумираната мощност от мрежата може да се изчисли по формулата

R лента \u003d 1.2 * R sb. (3)

В нашия случай мощността, консумирана от мрежата, ще бъде равна на

R pr \u003d 1,2 * 47,6 \u003d 57,12 W.

Следващият етап от изчислението е определянето на напречното сечение на сърцевината, t, e площта на сърцевината в квадратни сантиметри - Q cm 2. Изчислява се по формулата

Qcm 2 \u003d 1,2 * P лента 0,5 \u003d cm 2. (4)

Тъй като сърцевината е сглобена от тънки плочи, изолирани една от друга, във формулата се въвежда коефициент 1,2, като се вземе предвид пълненето на сърцевината. По този начин напречното сечение на сърцевината на нашия трансформатор ще бъде равно на

Q cm 2 \u003d 1 * 2 57,12 0,5 \u003d 9,07 cm 2

(ние считаме закръглено 9,0 cm 2).

След това трябва да определите ширината на плочите на средния прът (ако плочите са W-образни) и дебелината на комплекта в см. Умножавайки тези стойности, получаваме площта на напречното сечение на \u200b пръчката. Тъй като изчисляването на всички геометрични размери на сърцевината (площ на прозореца, зададена дебелина и ширина на плочата) за начинаещ радиолюбител е доста сложен въпрос, можете просто да вземете предвид съотношението на ширината на плочите на пръта към зададената дебелина към да е от 1 до 2.

маса 1

С това съотношение можете да сте сигурни, че броят на завоите, получен от по-нататъшното изчисление, ще се побере в основния прозорец. От масата. 1 данни, избираме плочи Sh-25, при които дебелината на комплекта ще бъде 3,6 cm, а съотношението на страните ще бъде 1,44, тъй като 9 cm 2: 2,5 cm = 3,6 cm и 3,6: 2, 5 = 1,44.

n0 = (45 - 60)/Q = обороти, (5)

където Q е напречното сечение на сърцевината в cm2. Ако има плочи от трансформаторна стомана добро качество, числото 45 трябва да бъде заменено в числителя, ако стоманата е лоша - 60. При изчисляване приемаме, че сърцевината е взета от фабричния трансформатор, тогава броят на завоите на волт ще бъде равен на

По-нататъшното изчисляване на намотките вече не представлява трудност, просто трябва да умножите броя на завъртанията на волт по даденото напрежение на една или друга намотка. Първичната намотка за свързване към мрежа с напрежение 127 V трябва да има P1 = 127x5 = 635 оборота, увеличавайки се с 250 V - P2 = 250x5 = 1250 оборота, за нагряване на кенотрона 5 V - P3 = 5x5 = 25 оборота и за нагревателни лампи 6.3 B - P4 \u003d 6.3x5 \u003d 31.5 оборота (закръглете до 32 оборота).

Последната стъпка в изчисляването на намотките е определянето на диаметъра тел за навиванепо формула, която осигурява дългосрочно, непрекъснато натоварване на трансформатора, при което плътността (силата) на тока на един квадратен милиметърнапречното сечение на проводника се взема не повече от два ампера,

d = 0,8*I 0,5 = mm, (6)

където d е диаметърът на проводника в милиметри, I е токът в ампери.

В нашия случай d2 \u003d 0,8 * 0,1 0,5 \u003d 0,8x0,316 \u003d 0,25 mm; d3 \u003d d \u003d 0,8 * 2 0,5 \u003d 8x1,41 \u003d 1,1 mm (заоблени).

I1 \u003d 57,12 / 127 \u003d 0,45 A (закръглено),

следователно d1 = 0,8 * 0,45 0,5 = 0,54 mm, или закръглено 0,55 mm.

За по-голяма сигурност можете да проверите дали намотките ще паснат в прозореца на избраното от нас ядро. Прави се така. От табл. 1 показва, че дължината на прозореца на основната плоча е 6 cm, а ширината е 2,5 cm, но тъй като намотките са навити на рамка, която заема много място в прозореца, тези размери трябва да бъдат намалени с дебелина на бузите на рамката и дебелина на втулката. В резултат на това дължината на прозореца ще бъде приблизително 5,2 см, а ширината ще бъде 2,2 см. Според таблицата. 2 откриваме, че проводниците на намотките в емайлирана изолация ще имат следните външни диаметри: d1 = 0,59 mm, d2 = 0,27 mm, d3 = d4 = 1,15 mm.

таблица 2

Диаметър на проводника без изолация, mm	Диаметър на изолирания проводник, mm
Диаметър на проводника без изолация, mm	PEL	ПШО	PSHD	PBO	PBB
0,1	0,115	0,15	0,2	0,19	-
0,15	0,165	0,2	0,25	0,24	-
0,2	0,215	0,26	0,32	0,29	0,37
0,25	0,27	0,31	0,37	0,34	0,42
0,31	0,33	0,37	0,43	0,42	0,51
0,35	0,38	0,41	0,47	0,46	0,55
0,41	0,44	0,47	0,53	0,52	0,61
0,44	0,475	0,5	0,56	0,55	0,64
0,51	0,545	0,57	0,63	0,62	0,71
0,55	0,59	0,61	0,67	0,66	0,75
0,64	0,68	0,7	0,76	0,75	0,84
0,8	0,85	-	-	0,91	1,00
1,0	1,05	-	-	1,125	1,25
1,2	1,26	-	-	1,325	1,45

Така в един слой тел с диаметър 0,59 ще се поберат 52 / 0,59 \u003d 88 оборота, а броят на слоевете на тази намотка ще бъде равен на

685/88 = 7 (закръглено). По ширината на прозореца слоевете ще заемат 7x0,59 = 4,2 mm, или 0,42 cm.

За проводник с диаметър 0,27 (с изолация), броят на завъртанията в слоя ще бъде 2 / 0,27 \u003d 192. Съответно, получаваме броя на слоевете 6,5, броим седем слоя с марж. Те ще отнемат 2 мм или 0,2 см по ширината на прозореца.

Броят на навивките в слой тел с диаметър 1,15 е 52 / 1,15 = 45. По този начин намотките на нишката ще се поберат в два слоя, които ще отнемат 2,3 mm или 0,23 cm по ширината на прозореца.

Добавяйки получените стойности от 0,42 + 0,2 + 0,23, получаваме, че всички намотки по ширината на прозореца ще заемат 0,85 cm.

В нашето изчисление не предвидихме, че водещите краища на намотките, дистанционните елементи между слоевете цигарена или кондензаторна хартия и дистанционните елементи между намотките от лакирана тъкан или няколко слоя кабелна хартия ще заемат много място.

Трябва да се отбележи, че начинаещите радиолюбители няма да могат веднага да навият намотките плътно и точно, завъртане на завой. Следователно ще приемем, че намотките в прозореца ще отнемат не 0,85 см, а 1 см. Ако при изчисляване се окаже, че намотките в прозореца не пасват, тогава трябва да вземете по-големи плочи или да увеличите дебелината на пакетът с плочи. По този начин ще бъде възможно да се намали броят на завъртанията на намотките с един волт.

За производството на трансформатор също е необходима пресована плоскост, влакна или гетинакс с дебелина 1,5-2 mm. За да изолирате намотките един от друг и между слоевете на намотките, ще ви трябва лакирана кърпа, кабел или в краен случай обикновена хартия за писане. Лакираната кърпа, която има високи изолационни свойства, може да бъде заменена с няколко слоя проследяваща хартия за рисуване.

Производството на трансформаторната бобина започва с производството на дървена заготовка за рамката, чиито страни трябва да са малко по-големи (с 0,5 mm) от страните на сърцевината, а дължината му е с 1,5-2 cm по-дълга от дължина на трансформаторния прът.

Забийте пирон без шапка в центъра на дървената заготовка, както е показано на фиг. 4.

След това започват да произвеждат рамка от пресова плоскост или гетинакс с определена дебелина, върху която се прави маркировка на страните на втулката и бузите на рамката, както е показано на фиг. 5. Дължината на рамката трябва да бъде малко по-малка от дължината на пръта (с 1-2 mm).

Въпреки факта, че такава рамка е направена без лепило, тя има голяма здравина, когато е внимателно изпълнена. Сглобената рамка (фиг. 5) се поставя върху заготовката и ако не прилепва плътно към нея, между рамката и заготовката се поставя лента от картон или заготовката се обвива с няколко слоя хартия.

Ако радиолюбителят има бормашина и менгеме, навиването на трансформаторната бобина не е много трудно. В менгеме трябва да затегнете свредлото в хоризонтално положение, в чийто патрон да затегнете гвоздея на заготовката. Когато свредлото се върти, втулката в никакъв случай не трябва да бие поради изкривявания или ексцентричност, тъй като завоите ще лежат неправилно, което ще усложни процеса на навиване, ще влоши качеството му, в резултат на което намотката ще заема много повече място. След като рамката е фиксирана в патронника на бормашината, трябва да се подготвят ленти от хартия, лакирана тъкан или друг изолационен материал, чиято ширина трябва да бъде 4-5 mm повече разстояниемежду бузите на ръкава.

Изводите на намотките (с изключение на намотките с нажежаема жичка) в никакъв случай не трябва да се правят със същия проводник, а с многожилен проводник, добре изолиран проводник 10-12 см дължина, към която е запоен намотаващият проводник. Мястото на запояване трябва да се изолира добре, като се обвие с парче лакиран плат, укрепвайки бобината с тел, както е показано на фиг. 6 и започнете да навивате.

При навиване се препоръчва да завъртите дръжката на свредлото с дясната си ръка и да поставите лакътя на лявата си ръка на масата, така че пръстите, които държат телта, да са на разстояние 20-30 см пред рамката . По този начин е по-лесно да навиете завой на завой (по-малко вероятно е завоите да се объркат).

Ако радиолюбителят няма брояч, тогава след навиване на всеки слой трябва да се преброи броят на завоите в слоя и да се запише резултатът.

Можете също да преброите завоите. Първо определете колко оборота прави патронникът на свредлото за един оборот на дръжката и запишете броя на направените обороти, като преди това сте умножили по полученото съотношение. Например: за едно завъртане на дръжката на свредлото патронът прави 3,8 завъртания, следователно за 100 завъртания, направени на ръка по време на навиване, ще бъдат навити 380 завъртания.

Всеки слой от намотаната намотка трябва да бъде положен с подготвена лента хартия и внимателно да се гарантира, че последните завъртания на всеки слой не попадат между бузата в долния слой, тъй като на това място е възможно разрушаване на изолацията между слоевете, което може да бъде обяснено по следния начин. При нашето изчисление се оказа, че има 5 навивки на волт и 192x2 = 384 навивки се побират в два слоя на намотката за високо напрежение, следователно ефективното напрежение, действащо между двата слоя, ще бъде 386/5 или 77 V , а амплитудното напрежение ще бъде 108 B, че при нагряване на намотките може да доведе до разрушаване на изолацията.

Преди навиване на вторичните намотки, предимно високоволтова намотка, върху първичната намотка трябва да се поставят два слоя лакиран плат или два или три слоя кабелна хартия. Всички намотки трябва да са добре изолирани една от друга.

Изходните краища на намотките трябва да бъдат разположени от едната страна на бузите на намотката, в противен случай те лесно се развалят при пълнене на намотката, особено ако плочите са направени с прорез, както е показано на фиг. 7. За пълнене със стоманени плочи намотката се поставя на масата, след което едната половина на плочите се поставя от дясната страна на намотката, а другата от лявата. Пълненето се извършва със застъпване, т.е. едната плоча се пъха в намотката от дясната страна, а другата отляво. Обикновено готовите плочи са лакирани от едната страна, така че когато пълните намотката, трябва да се уверите, че лакираните страни на плочите винаги са обърнати нагоре или надолу. Опаковането на плочите трябва да се извърши с максимална плътност, за което преди края на опаковането сърцевината трябва да се пресова чрез пресоване в менгеме, след което могат да се поставят още повече плочи.

Сглобеното сърцевина на трансформатора трябва да се избие от всички страни с чук, така че всички плочи да лежат в еднаква купчина, след което да издърпате сърцевината с щифтове.

Произведеният трансформатор трябва да се тества, като се включи към електрическата мрежа. Ако след един или два часа намотките не се загреят, тогава трансформаторът е проектиран и направен правилно.

Нагряването на намотката може да се обясни с наличието на затворени завои (небрежно навиване). Преди да включите трансформатора, е необходимо да проверите дали изходните краища на намотката не са случайно затворени един до друг. Тракането на плочите на сърцевината показва разхлабен монтаж. В този случай трябва да поставите още няколко парчета плочи в сърцевината и да затегнете по-здраво ключалките на шпилките. Ако радиолюбителят разполага с AC волтметър или авометър, трябва да се проверят напреженията на всички вторични намотки.

Имаше нужда от мощно захранване. В моя случай има два бронирани магнитопровода - лентов и тороидален. Тип броня: ShL32x50 (72x18). Тороидален тип: OL70/110-60.

ИЗХОДНИ ДАННИ за изчисляване на трансформатор с бронирана магнитна сърцевина:

напрежение на първичната намотка, U1 = 220 V;
напрежение на вторичната намотка, U2 = 36 V;
ток на вторичната намотка, l2 = 4 A;
дебелина на намотката a = 32 mm;
ширина на лентата b = 50 mm;
ширина на прозореца c = 18 mm;
височина на прозореца h = 72 мм.

Изчисляването на трансформатор с магнитна верига от типа ShL32x50 (72x18) показа, че самата сърцевина е в състояние да достави напрежение от 36 волта с ток от 4 ампера, но може да не е възможно да се навие вторичната намотка поради недостатъчна площ на прозореца. За презастраховане изчисляваме трансформатор с магнитна верига от типа OL70 / 110-60.

Софтуерното (онлайн) изчисление ще ви позволи да експериментирате с параметри в движение и ще намали времето за разработка. Можете също да изчислите с помощта на формулите, те са дадени по-долу. Описание на полетата за въвеждане и изчисляване на програмата: светло синьо поле - първоначални данни за изчисление, жълто поле - автоматично избрани данни от таблиците, ако поставите отметка в полето, за да коригирате тези стойности, полето променя цвета си на светло синьо и ви позволява за да въведете свои собствени стойности, поле Зелен цвят- изчислена стойност.

Формули и таблици за ръчно изчисляване на трансформатора:

1. Мощност на вторичната намотка;

2. Обща мощност на трансформатора;

3. Действителното напречно сечение на стоманата на магнитната верига на мястото на трансформаторната намотка;

4. Разчетно сечение на стоманата на магнитопровода на мястото на трансформаторната бобина;

5. Действителна площ на напречното сечение на основния прозорец;

6. Размер номинален токпървична намотка;

7. Изчисляване на сечението на проводника за всяка от намотките (за I1 и I2);

8. Изчисляване на диаметъра на проводниците във всяка намотка без отчитане на дебелината на изолацията;

9. Изчисляване на броя на навивките в намотките на трансформатора;

n - номер на намотка,
U' - спад на напрежението в намотките, изразен като процент от номинална стойност, виж таблицата.

При тороидалните трансформатори относителната стойност на общия спад на напрежението в намотките е много по-малка в сравнение с бронираните трансформатори.

10. Изчисляване на броя навивки на волт;

11. Формула за изчисление максимална мощносткоито магнитната верига може да даде;

Sst f - действителното стоманено напречно сечение на съществуващата магнитна верига на мястото на бобината;

Sok f - действителната площ на прозореца в съществуващата магнитна верига;

Vmax - магнитна индукция, виж таблица № 5;

J - плътност на тока, виж таблица № 3;

Kok - коефициент на запълване на прозореца, виж таблица № 6;

Кst - коефициент на запълване на магнитопровода със стомана, виж таблица № 7;

Стойностите на електромагнитните натоварвания Vmax и J зависят от мощността, взета от вторичната намотка на трансформаторната верига, и се вземат за изчисления от таблиците.

След като се определи стойността на Sst*Sok, е възможно да се избере необходимия линеен размер на магнитната верига, който има съотношение на площта не по-малко от полученото в резултат на изчислението.

Виктор Хрипченко Октябрьски, Белгородска област

Като се занимавах с изчисления на мощно захранване, се натъкнах на проблем - имах нужда от токов трансформатор, който да измерва точно тока. Няма много литература по тази тема. И в интернет само заявки - къде да намерите такова изчисление. Прочетох статията; знаейки, че може да има грешки, се занимавах с тази тема подробно. Грешки, разбира се, присъстваха: няма терминиращ резистор Rc (виж фиг. 2), който да съответства на изхода на вторичната намотка на трансформатора (той не беше изчислен) по отношение на тока. Вторичната верига на токовия трансформатор се изчислява както обикновено за трансформатор на напрежение (комплект правилното напрежениена вторичната намотка и направи изчислението).

Малко теория

Така че, на първо място, малко теория. Токовият трансформатор работи като източник на ток със зададен първичен ток, представляващ тока на защитавания участък от веригата. Големината на този ток е практически независима от натоварването на вторичната верига на токовия трансформатор, тъй като неговата устойчивост на натоварване, намалена до броя на завъртанията на първичната намотка, е незначителна в сравнение със съпротивлението на елементите на електрическата верига. Това обстоятелство прави работата на токовия трансформатор различна от тази на силовите трансформатори и трансформаторите на напрежение.

На фиг. 1 показва маркировката на краищата на първичната и вторичната намотка на токовия трансформатор, навита върху магнитната верига в същата посока (I1 - ток на първичната намотка, I2 - ток на вторичната намотка). Токът на вторичната намотка I2, пренебрегвайки малкия ток на намагнитване, винаги е насочен по такъв начин, че да демагнетизира магнитната верига.

Стрелките показват посоката на теченията. Следователно, ако вземем за начало горния край на първичната намотка, тогава началото на вторичната намотка е и нейният горен край. прието правиломаркировка съответства на една и съща посока на течения, като се има предвид знака. И най-важното правило: условието за равенство на магнитните потоци.

Алгебричната сума на продуктите I 1 x W 1 - I 2 x W 2 \u003d 0 (пренебрегвайки малък ток на намагнитване), където W 1 е броят на завъртанията на първичната намотка на токовия трансформатор, W 2 е броят навивки на вторичната намотка на токовия трансформатор.

Пример. Нека, след като сте дали ток на първичната намотка от 16 A, сте направили изчисление и в първичната намотка от 5 оборота - изчислени. Даден ви е ток на вторичната намотка, например 0,1 A и съгласно горната формула I 1 x W 1 \u003d I 2 x W 2 изчисляваме броя на завъртанията на вторичната намотка на трансформатора.

W 2 = I 1 x W 1 / I 2

Освен това, след изчисляване на L2 -индуктивност на вторичната намотка, нейното съпротивление XL1, изчисляваме U2 и след това Rc. Но това е малко по-късно. Тоест, виждате, че като зададете тока във вторичната намотка на трансформатора I2, едва след това изчислявате броя на завоите. Токът на вторичната намотка на токовия трансформатор I2 може да бъде зададен на всеки - от тук ще се изчисли Rc. И все пак -I2 трябва да е повече от товарите, които ще свържете

Токовият трансформатор трябва да работи само при товар, съответстващ на тока (говорим за Rc).

Ако потребителят се нуждае от токов трансформатор за използване в защитни вериги, тогава такива тънкости като посоката на намотките, точността на резистивния товар Rc могат да бъдат пренебрегнати, но това вече няма да бъде токов трансформатор, а токов сензор с голям грешка. И тази грешка може да бъде елиминирана само чрез създаване на натоварване на устройството (имам предвид източника на захранване, където потребителят ще постави защита с помощта на токов трансформатор) и задаване на прага за текущата му работа от защитната верига. Ако потребителят изисква верига за измерване на ток, тогава трябва да се спазват точно тези тънкости.

На фиг. 2 (точки - началото на намотките) показва резистора Rc, който е неразделна част от токовия трансформатор за съгласуване на токовете на първичната и вторичната намотки. Тоест Rc задава тока във вторичната намотка. Не е необходимо да използвате резистор като Rc, можете да поставите амперметър, реле, но трябва да се спазва задължителното условие - вътрешно съпротивлениенатоварването трябва да бъде равно на изчисленото Rc.

Ако товарът не съответства на тока, това ще бъде генератор на пренапрежение. Обяснявам защо. Както бе споменато по-рано, токът на вторичната намотка на трансформатора е насочен в обратна посока от посоката на тока на първичната намотка. А вторичната намотка на трансформатора работи като демагнетизатор. Ако натоварването във вторичната намотка на трансформатора не е съгласувано по ток или липсва, първичната намотка ще работи като намагнитваща. Индукцията се увеличава рязко, което води до силно нагряване на магнитния проводник поради увеличените загуби в стоманата. ЕМП, индуцирана в намотката, ще се определя от скоростта на промените на потока във времето, което има най-висока стойностпо време на преминаването на трапецовиден (поради насищане на магнитната верига) поток през нулеви стойности. Индуктивността на намотките рязко намалява, което води до още по-голямо нагряване на трансформатора и в крайна сметка до неговия отказ.

Видовете магнитни ядра са показани на фиг. 3 .

Усукана или лентова магнитна верига е същата концепция, както и изразният пръстен или тороидална магнитна верига: и двете се срещат в литературата.

Това може да бъде феритна сърцевина или W-образно трансформаторно желязо или лентови сърцевини. Феритните сърцевини обикновено се използват при по-високи честоти - 400 Hz и по-високи поради факта, че работят на слаба и средна магнитни полета(W = 0,3 T максимум). И тъй като феритите, като правило, имат висока стойност на магнитна проницаемост µ и тясна верига на хистерезис, те бързо навлизат в областта на насищане. Изходното напрежение при f = 50 Hz на вторичната намотка е няколко волта или по-малко. По правило феритните сърцевини са маркирани с техните магнитни свойства (пример M2000 означава магнитната пропускливост на сърцевината µ, равна на 2000 единици).

Няма такава маркировка върху лентови магнитни ядра или Ш-образни плочи и затова е необходимо да се определят техните магнитни свойства експериментално и те работят в средни и силни магнитни полета (в зависимост от използваната марка електротехническа стомана - 1,5 .. .2 T и повече ) и се прилагат при честоти от 50 Hz.. .400 Hz. Пръстеновидни или тороидални усукани (лентови) магнитни ядра също работят при честота от 5 kHz (и от пермалой дори до 25 kHz). При изчисляване на S - площта на напречното сечение на лентова тороидална магнитна верига, се препоръчва резултатът да се умножи по коефициента k \u003d 0,7 ... 0,75 за по-голяма точност. Това е обяснено дизайнерска характеристикалентови магнитни вериги.

Какво представлява магнитната верига с разделена лента (фиг. 3)? Стоманена лента с дебелина 0,08 mm или по-дебела се навива на дорник и след това се отгрява на въздух при температура от 400 ... .500 ° C, за да се подобрят техните магнитни свойства. След това тези форми се изрязват, ръбовете се полират и магнитната верига се сглобява. Пръстеновите (непрекъснати) усукани магнитни вериги, изработени от тънки лентови материали (пермалой с дебелина 0,01...0,05 mm), се покриват с електроизолационен материал по време на намотката и след това се отгряват във вакуум при 1000...1100 °C.

За да се определят магнитните свойства на такива магнитни вериги, е необходимо да се навият 20 ... 30 оборота тел (колкото повече обороти, толкова по-точна е стойността на магнитната пропускливост на сърцевината) върху сърцевината на магнитната верига и да се измери L-индуктивността на тази намотка (μH). Изчислете S - площ на напречното сечение на ядрото на трансформатора (mm2), lm - средна дължина на магнитния полева линия(mm). И според формулата изчислете jll - магнитната пропускливост на сърцевината:

(1) µ = (800 x L x lm) / (N2 x S) - за лента и Е-образна сърцевина.

(2) µ = 2500*L(D + d) / W2 x C(D - d) - за тороидално ядро.

При изчисляване на трансформатор за по-големи токове в първичната намотка се използва проводник с голям диаметър и тук ще ви е необходима магнитна верига с усукана сърцевина (P-образна), усукана пръстеновидна сърцевина или феритен тороид.

Ако някой държеше в ръцете си промишлен токов трансформатор за големи токове, той виждаше, че на магнитната верига няма намотка от първична намотка, а има широка алуминиева шина, минаваща през магнитната верига.

Спомних си това по-късно, че токовият трансформатор може да бъде изчислен или чрез задаване на W - магнитна индукция в сърцевината, докато първичната намотка ще се състои от няколко завъртания и ще трябва да страдате от навиването на тези завои върху ядрото на трансформатора. Или е необходимо да се изчисли магнитната индукция W на полето, създадено от проводник с ток в сърцевината.

И сега нека да преминем към изчисляването на токовия трансформатор, прилагайки законите .

Даден ви е първичният ток на токовия трансформатор, тоест токът, който ще управлявате във веригата.

Нека бъде I1 = 20 A, честотата, на която ще работи токовият трансформатор, f = 50 Hz.

Да вземем сърцевина с лентов пръстен OJ125/40-10 или (40x25x10 mm), показана схематично на фиг. 4.

Размери: D = 40 mm, d = 25 mm, C = 10 mm.

След това има две изчисления с подробни обяснения как точно се изчислява токовият трансформатор, но твърде много формули затрудняват излагането на изчисленията на страницата на сайта. Поради тази причина пълна версиястатия за това как да се изчисли токов трансформатор е преобразувана в PDF и може да бъде изтеглена чрез

Включени домашен майсторнеобходимо е да имате поялник, понякога дори няколко различни капацитета и дизайна. Индустрията произвежда много различни модели, те не са трудни за придобиване. Снимката показва работеща извадка от изданието от 80-те години.

Въпреки това, много занаятчии се интересуват от домашни дизайни. Един от тях с мощност 80 вата е показан на снимките по-долу.

Този поялник можеше да запоява медни проводници 2,5 квадрата навън на студено и смени транзистори и други компоненти електронни схемиНа печатни платкив лабораторни условия.

Принцип на действие

Поялник "Момент" работи от електрическа мрежа~ 220 волта, представляващи обикновен трансформатор, в който вторичната намотка е окъсена с меден джъмпер. Когато се захранва за няколко секунди, през него протича ток късо съединение, нагряване на медния накрайник на поялника до температури, които разтапят спойката.

Първичната намотка е свързана с кабел с щепсел към гнездото, а за подаване на напрежение се използва превключвател с механична пружина за самовъзвръщане. При натискане и задържане на бутона през накрайника на поялника протича нагряващ ток. Щом пуснете бутона, отоплението спира веднага.

При някои модели, за удобство при работа при условия на слаба осветеност, от първичната намотка се прави 4-волтов кран на принципа на автотрансформатор, който се отвежда към патрон с крушка от фенерче. Насочената светлина на събрания източник осветява мястото на запояване.

Дизайн на трансформатор

Преди да започнете сглобяването на поялника, трябва да вземете решение за неговата мощност. Обикновено 60 вата са достатъчни за проста електрическа и радиолюбителска работа. За постоянно запояване на транзистори и микросхеми е желателно да се намали мощността, а за обработка на масивни части тя да се увеличи.

За производството ще е необходимо да се използва силов трансформатор с подходяща мощност, за предпочитане от стари устройства от времето на СССР, когато цялата електрическа стомана на магнитните ядра е произведена съгласно изискванията на GOST. За съжаление, в съвременния дизайн има факти за производство на трансформаторно желязо от нискокачествена и дори обикновена стомана, особено в евтини китайски устройства.

Видове магнитни вериги

Желязото трябва да бъде избрано според мощността на предаваната енергия. За това е допустимо да се използва не един, а няколко идентични трансформатора. Формата на магнитопровода може да бъде правоъгълна, кръгла или W-образна.

Може да се използва желязо с всякаква форма, но е по-удобно да се избере бронирана плоча, тъй като има по-висока ефективност на пренос на мощност и ви позволява да правите композитни структури чрез просто добавяне на плочи.

Когато избирате желязо, трябва да обърнете внимание на липсата на въздушна междина, която се използва само в дросели за създаване на магнитно съпротивление.

Опростен метод на изчисление

Как да изберем желязо според необходимата мощност на трансформатора

Нека направим резервация веднага, че предложената техника е разработена емпирично и ви позволява да сглобите трансформатор от произволно избрани части у дома, който работи нормално, но при определени обстоятелства може да произвежда малко по-различни параметри от изчислените. Това лесно се поправя с фина настройка, която в повечето случаи не е задължителна.

Връзката между обема на желязото и мощността на първичната намотка на трансформатора се изразява чрез напречното сечение на магнитната верига и е показано на фигурата.

Мощността на първичната намотка S1 е по-голяма от вторичната намотка S2 със стойността на ефективност ŋ.

Площта на сечението на правоъгълник Qc се изчислява с помощта на добре позната формула през неговите страни, които са лесни за измерване с обикновена линийка или шублер. За брониран трансформатор обемът на желязото е необходим с 30% по-малко, отколкото за прът. Това ясно се вижда от горните емпирични формули, където Qc е изразено в квадратни сантиметри, а S1 е във ватове.

За всеки тип трансформатор, според собствената си формула, мощността на първичната намотка се изчислява чрез Qc, а след това стойността му във вторичната верига, която ще загрее върха на поялника, се оценява чрез ефективност.

Например, ако е избрана W-образна магнитна сърцевина за 60 вата мощност, тогава нейното напречно сечение е Qc=0,7∙√60=5,42cm 2 .

Как да изберем диаметъра на проводника за намотките на трансформатора

Материалът за жицата трябва да бъде мед, който е покрит със слой лак за изолация. При навиване на намотки, лакът елиминира появата на късо съединение между завъртания. Дебелината на проводника се избира според максималния ток.

За първичната намотка знаем напрежението от 220 волта и решихме първичната мощност на трансформатора, като избрахме напречното сечение за магнитната верига. Като разделим ватовете на тази мощност на волта на първичното напрежение, получаваме тока на намотката в ампери.

Например, за трансформатор с мощност 60 вата, токът в първичната намотка ще бъде по-малък от 300 милиампера: 60 [вата] / 220 [волта] \u003d 0,272727 .. [ампера].

По същия начин токът на вторичната намотка се изчислява от стойностите на напрежението и мощността. В нашия случай това не е необходимо: намотка от два оборота, напрежението ще бъде малко, а токът ще бъде голям. Следователно, напречното сечение на текущия проводник е избрано с огромен марж от медна лента, което ще сведе до минимум загубите от електрическо съпротивлениевторична намотка.

След определяне на тока, например 300 mA, е възможно да се изчисли диаметърът на проводника по емпиричната формула: проводник d [mm] = 0,8∙√I [A]; или 0,8∙√0,3=0,8 0,547722557505=0,4382 мм.

Такава точност, разбира се, не е необходима. Изчисленият диаметър ще позволи на трансформатора да работи много дълго и надеждно без прегряване при максимално натоварване. И ние правим поялник, който периодично се включва само за няколко секунди. След това се изключва и изстива.

Практиката показва, че диаметърът от 0,14 ÷ 0,16 mm е доста подходящ за тези цели.

Как да определите броя на намотките

Напрежението на клемите на трансформатора зависи от броя на завоите и характеристиките на магнитната верига. Обикновено не знаем класа на електротехническата стомана и нейните свойства. За нашите цели този параметър е просто осреднен и цялото изчисление на броя на завъртанията е опростено до формата: ώ = 45 / Qc, където ώ е броят на завъртанията на 1 волт напрежение на която и да е намотка на трансформатора.

Например за разглеждания трансформатор от 60 вата: ώ=45/Qc=45/5,42=8,3026 оборота на волт.

Тъй като свързваме първичната намотка към 220 волта, броят на намотките за нея ще бъде ω1=220∙8.3026=1827 намотки.

Вторичната верига използва 2 оборота. Те ще дадат напрежение само около една четвърт от волта.

За равномерно разпределение на проводниците в магнитната верига е необходимо да се направи рамка от електрически картон, гетинакс или фибростъкло. Технологията на работа е показана на фигурата, а размерите са избрани, като се вземе предвид дизайнът на магнитната верига. Изолираните от рамката намотки са поставени в намотка, около която са монтирани плочите на магнитната верига.

Често е възможно да използвате фабрична рамка, но ако трябва да добавите плочи, за да увеличите мощността, ще трябва да увеличите размерите. Картонените части могат да бъдат зашити с обикновени конци или залепени заедно. Корпусът от фибростъкло с прецизно напасване на частите може да се сглоби дори без лепило.

При производството на бобината трябва да се опитате да отделите възможно най-много място за поставяне на намотките и при навиване на завоите да ги поставите близо и равномерно. Когато поставяте жицата в насипно състояние, може просто да няма достатъчно място и цялата работа ще трябва да бъде повторена.

В поялника, показан на снимката, вторичната намотка е направена от меден прът с правоъгълно напречно сечение. Размерите му са 8 на 2 мм. Можете да използвате и други профили. Например, ще бъде удобно да огънете кръгъл проводник, за да се побере вътре в магнитната верига. С плоска дръжка трябваше да се занимавам усилено, да използвам менгеме, чук, шаблони и файл, за да огъвам равномерно стриктно според конфигурацията на рамката на бобината.

На фигурата позиция 1 показва плоско стебло. След като направите рамката, трябва да определите нейната дължина, като вземете предвид разстоянието, което ще отнеме за завои, и разстоянието до върха на медния проводник.

В позиция 2 той е плавно огънат приблизително в средата в менгеме с малки удари с чук в съответствие с равнината на ориентация. При пресичане на завой под прав ъгъл е необходимо да се използва шаблон от мека стомана с форма, стриктно съответстваща на размерите на рамката на намотката, в която ще бъде поставена намотката.

Шаблонът значително улеснява шлосерската работа по придаване на желаната форма на намотката. Първо около него се увива едната половина на дръжката, която е показана на позиции 4, 5 и 6, а след това другата (виж 7 и 8).

За да се улесни разбирането на процеса, до изображенията на стеблото в позиции, черни линии с леко изкривяване показват последователност от завои.

На позиция 8 условно показано раздел А-А. В близост до него ще е необходимо да огънете стеблото на 90 градуса за удобство на работа, както е показано на снимката.

Ако има завои, които пречат на свободното разполагане на силовата намотка вътре в рамката на бобината, те могат да бъдат изрязани с файл. Намотките от метал не трябва да се допират една до друга и тялото. За да направите това, те са разделени от слой недебела изолация.

В краищата на вторичната намотка се пробиват отвори и се нарязват резби за завинтване на винтове M4. Служат за закрепване на меден накрайник от тел 2,5 или 1,5 квадрата. Тъй като напрежението на вторичната намотка е много малко, трябва да се следи качеството на електрическите контакти на върха, да се поддържат чисти, да се почистват от оксиди и надеждно да се притискат с гайки и шайби.

Изработка на първичната намотка на поялника

След като захранващата намотка на поялника е готова и изолирана, ще стане ясно колко свободно място остава в намотката за тънък проводник. При недостиг на пространство завоите се поставят плътно един до друг.

Проводникът за намотаване се състои от медна сърцевина и един или повече слоя лак и е означен с PEV-1 (еднослойно лаково покритие), PEV-2 (два слоя), PETV-2 (по-топлоустойчив от PEV-2) , PEVTLK-2 (специален топлоустойчив).

При измерване на диаметъра на жицата с микрометър, полученото отчитане трябва да се намали с дебелината на изолацията. Но това обща препоръказа нашия поялник не е критично.

Като се има предвид работата при условия на отопление, по-добре е да откажете марката PEV-1, между другото, също не се препоръчва да я навивате в насипно състояние.

Обикновено телта се навива на намотка на домашни машини.

Когато захранващата намотка е поставена върху рамката, ще е необходимо да направите завоите ръчно и да запишете техния брой на хартия на определен интервал, например сто или двеста.

Преди да започнете работа, запоете към началото на намотката многожилен проводникв силна изолация, за предпочитане марка MGTF. Той ще издържи многократно огъване, нагряване, механично напрежение за дълго време. Краищата са свързани чрез запояване, изолирани. Потокът е избран само колофон, киселината не е разрешена.

Гъвкавата сърцевина е фиксирана в намотката от издърпване и се извежда през отвора в страничната стена. След завършване на намотката, вторият край на намотката също се запоява към MGTF проводника, който се извежда.

Тъй като 220 волта ще бъдат приложени към проводника, той трябва да бъде добре изолиран от корпуса и вторичната намотка.

Разработка на дизайн

След навиване на бобината, желязото се монтира плътно върху нея, като се закрепва с клинове от изпадане. Преди окончателното сглобяване на корпуса можете да проверите работата на поялника, като подадете напрежение към първичната намотка, за да загреете върха и да оцените характеристиката ток-напрежение.

Ако сглобената конструкция е добре запоена, това не може да се направи. Но, за информация: желателно е да познаете работната точка на CVC в точката на огъване на кривата, когато желязото е достигнало своето насищане. Това става чрез промяна на броя на завоите.

Методът на определяне се основава на доставката AC напрежениеот регулиран източник към намотката на трансформатора през амперметър и волтметър. Правят се няколко измервания и въз основа на тях се изгражда графика, показваща повратната точка (насищане с желязо). След това се взема решение за промяна на броя на завоите.

Дръжка, корпус, ключ

Като превключвател е подходящ всеки бутон със самовъзстановяване, предназначен за токове до 0,5 A. Снимката показва микропревключвател от стар магнетофон.

Дръжката на поялника е изработена от две половини масивно дърво, в които са изрязани кухини за поставяне на проводници, бутон и крушка. Всъщност подсветката не е необходима, за нея трябва да направите отделен кран или резистивен капацитивен разделител.

Половинките на дръжките са затегнати с шпилки и гайки. На тях е монтирана метална скоба, която трябва да бъде изолирана от желязото на магнитопровода.

Отвореният самоделен дизайн на кутията, показан на снимката, осигурява по-добро охлаждане, но изисква внимание и безопасност от работещия.

Брави Алексей Семенович

Трансформаторите са електромагнитни устройства, които имат две или повече индуктивно свързани намотки и се използват за определяне на стойността на променливия ток (напрежение). Структурата на устройството включва магнитна сърцевина с намотки, поставени върху нея. Еднофазни устройства с ниско напрежение се използват за захранване на вериги за управление.

Намотката, свързана към източника на напрежение, се нарича първична, а тези, към които са свързани консуматори на ток, са вторични. Единиците се разделят в зависимост от резултата от работата.

Радиолюбителите са наясно с такава ситуация, когато е необходимо да се направи трансформатор, който има индикатори за ток и напрежение, които се различават от стандартните индикатори. Понякога е възможно да се намери готово устройство с необходимите параметри на намотката, но по-често трансформаторът трябва да направи своя собствена.

Необходимо е да се изчисли трансформаторът, който в индустриална ситуация е сложен процес, но радиолюбителите могат да изчислят своите единици според сравнително опростена схема:

Първо, те се определят със стойностите на параметрите на изхода на бъдещото устройство. Избира се оптималната номинална мощност, която се изчислява чрез сумиране на мощностите на всички вторични намотки. Този индикатор на всяка намотка се определя чрез умножаване на напрежението във волтове и изходен ток в ампери.

Номиналната мощност ще ви позволи да изчислите напречното сечение на сърцевината, получено в квадратни сантиметри. Изборът на ядрото се влияе от ширината на централната му плоча и дебелината на наборния слой. За да определите напречното сечение на сърцевината, умножете тези два параметъра. Мощността се променя, когато токът протича от първичната към вторичната намотка. Това се дължи на магнитния поток в сърцевината, така че размерът на областта на сърцевината директно зависи от индикатора за мощност.

Оптималният тип е броня ядро. Ако вземем за сравнение тороидалния или прътовия тип, тогава за производството на бронирания ще е необходим един и половина пъти по-малко тел за устройството за навиване. Тороидалният дизайн се състои от пръстен, върху който са разположени намотките, този тип има най-малкото магнитно излъчване от всички.

Дизайнът на пръта предполага наличието на две намотки с навиване на тел на всяка. Намотките са разделени на две и свързани последователно. Трудности възникват при определяне на посоката на намотката, за мощни трансформатори обикновено се използват пръчковидни сърцевини. Дизайнът на бронираната сърцевина се използва за малки и средни трансформатори и се състои от единична намотка с удобно разположение на намотките.

За да проверите дали всички намотки ще паснат на избрания модул, използвайте коефициент на запълване на прозореца. За да го проверите, изчислете площта на прозореца в ядрото. След това се намира коефициент, показващ броя на завъртанията, които трябва да бъдат навити, за да се повиши напрежението до размер на намотката от 1 волт.

Броят на намотките се изчислява според необходимостта от една навивка на 50 cm2. Ако измервате площта на сърцевината, тогава броят на завоите се счита за разделяне на получената площ на 50. Например, ако площта на напречното сечение е 100 см, тогава трябва да направите два завъртания от намотката на 1 волт.

Изчисляването на общия брой намотки на проводника се извършва чрез умножаване на получената сума по 1 волт по общото напрежение. Например, 2 оборота, умножени по 220, получаваме 440 оборота в една намотка. При натоварен режим на работа на трансформатора част от напрежението може да се загуби, за да се преодолее съпротивлението на вторичните намотки. Препоръчителен брой завъртания определят 5-9% повечеполучени при изчислението.

Индикаторът за напрежение на намотката се умножава по получения коефициент, такова изчисление е идентично за всички намотки на трансформатора. Индикаторът за работен ток се изчислява от параметрите на напрежението в мрежата и мощността на трансформатора. Получената стойност на работния ток се преобразува в милиампери и се изчислява диаметърът на проводника.

Използване на маса

За да изберете оптималния индикатор за броя на проводниците, се използват специални таблици, които показват как полученият диаметър на проводника се заменя вместо един с два или повече идентични по отношение на съвместната работа.

Например стойността, получена при изчислението, е 0,52 mm, следователно според таблицата се определя, че такъв индикатор може да бъде променен на два проводника от 0,32 mm всеки или да вземе три проводника по 0,28 мм. Това означава, че диаметърът на проводника може да се състои от няколко диаметъра, чиято обща стойност не трябва да бъде по-ниска от получената при изчислението.

Проверка на правилността на избора

Накрая се проверява коефициентът на запълване на прозореца. Тя не трябва да бъде по-висока от 0,5, като се вземе предвид изолацията на проводника. Ако стойността му е по-голяма, тогава трябва да вземете по-голяма част от ядрото и цялото изчисление се прави отново.

Принципът на изчисляване на трансформатора онлайн

Това изчисление позволява бърза промяна на настройките, като същевременно намалява времето за развитие на капацитета на трансформатора. Първоначалните показатели и данните от автоматичните таблици се въвеждат в полетата с различни цветове. Можете да коригирате данните, като въведете свои собствени индикатори. Калкулаторът ще ви позволи да изчислите необходимата площ на проводника и броя на завоите във всяка от намотките.

Данни за въвеждане в полето за автоматичен калкулатор

Преди да можете автоматично да изчислите трансформатора онлайн, трябва дефинирайте индикатори за въвеждане:

напрежение в първичната намотка обикновено замества стойността от 220 V;
изходно напрежение на вторичната намотка във волтове (замества данните от вашето изискване);
изходен ток на вторичната намотка в ампери (въведете собствена стойност);
параметри на външния и вътрешния диаметър на сърцевината (задайте вашата стойност);
задайте височината на сърцевината според собствените си параметри.

Изчисляването на трансформатора по формулите, избрани от източниците, се извършва доста бавно, има опасност от грешки. Онлайн изчислението ще ви позволи да проектирате бързо и ефективно. Такова удобно изчисление е подходящо за начинаещи радиолюбители, а професионалистите могат да го използват с не по-малко успех. Повечето бърз начиннаправи изчисление - въведете всички данни и щракнете върху бутона.