Výpočty převíjení cívek transformátoru. Výpočet a výroba výkonového transformátoru

Nejdůležitější a nejdražší část napájecí jednotky rádiového zařízení napájeného ze sítě střídavý proud, je výkonový transformátor. Jeden příklad Kruhový diagram transformátor je znázorněn na obr. 1. Transformátor má jádro sestavené z tenkých plechů z transformátorové oceli. Vinutí transformátoru je vyrobeno z izolovaného měděného drátu na lisovaném rámu.

Jádra transformátorů jsou sestavena z desek dvou typů: tvaru L a tvaru W. Typ desek určuje také provedení transformátorů, které jsou znázorněny na Obr. 2.

Na tyčovém jádru (desky ve tvaru L) jsou vinutí transformátoru umístěna rovnoměrně na obou tyčích (obr. 2, a), například primární (síťové) vinutí a snižovací vinutí pro žhavení lampy na jedné tyči a sekundární zvyšovací (vysokonapěťové) vinutí je umístěno na druhé . U tohoto typu desek jsou někdy vinutí umístěna na jedné jádrové tyči.

Na pancéřovém jádru (desky ve tvaru W) jsou všechna vinutí umístěna na jeho střední tyči (obr. 2, b).

Připojíme-li primární vinutí I transformátoru na zdroj střídavého proudu (obr. 3), bude jím protékat střídavý proud, který v jádře vytvoří střídavý magnetický tok. Protože sekundární vinutí II je umístěno na druhé tyči transformátoru, střídavý magnetický tok bude procházet závity sekundární vinutí, v důsledku čehož (podle zákona elektromagnetické indukce) dojde k jeho indukci elektromotorická síla(EMF). Pokud je paralelně se sekundárním vinutím zapojeno zařízení (voltmetr), ukáže velikost indukovaného napětí.

Aby se snížilo napětí sítě, musí mít sekundární vinutí méně závitů než síť a zvýšit napětí - více než primární (síťové) vinutí.

K napájení rádiového zařízení jsou zapotřebí různá napětí: vysoké napětí (s následnou rektifikací) pro napájení anodových obvodů a obvodů stínících mřížek lamp a dvě nízká napětí pro napájení vláknových obvodů lamp a samostatně pro ohřev kenotronu, pokud používá se v usměrňovači (výjimkou je kenotron 6Ts5S, jehož vlákno lze napájet ze společného vinutí vlákna).

Kvůli ztrátám v jádře a vinutích nelze ze sekundárního vinutí transformátoru nikdy získat stejný výkon, jaký byl dodán primární vinutí. Proto existuje koncept účinnosti (účinnosti) transformátoru. Podomácku vyrobené transformátory, vypočítané podle zjednodušených vzorců a vyrobené na běžné transformátorové oceli, mají obvykle účinnost nad 70-80%.

Předpokládejme, že transformátor musí dodávat energii zesilovači nebo přijímači, který spotřebovává proud 100 mA při napětí 250 V přes anodové obvody a proud 2 A při napětí 6,3 V přes obvod vlákna. napětí 5 V (pro určení proudů spotřebovaných elektrodami konkrétní lampy byste měli použít jejich referenční údaje).

Při velké aproximaci (bez zohlednění úbytku napětí na vnitřním odporu kenotronu a tlumivky filtru) by tedy sekundární vinutí mělo být dimenzováno na napětí 250 V a proud 100 mA (0,1 A), vinutí vlákna žárovek pro napětí 6,3 V a proud 2 A a vinutí vlákna kenotron je 5 V a proud 2 A. Jejich výkon vypočítáme podle vzorce

kde U je ve voltech a I v ampérech. Proto P1=250*0,1=25W, P2=5*2=10W, P3=6,3*2=12,6W.

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

Výkon ve všech třech sekundárních vinutích bude stejný

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

Pokud přijmete účinnost transformátoru, vyrobené v amatérských podmínkách, ne vyšší než 80 %, výkon spotřebovaný ze sítě lze vypočítat podle vzorce

R pruh \u003d 1,2 * R sb. (3)

V našem případě se výkon odebíraný ze sítě bude rovnat

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

Další fází výpočtu je stanovení průřezu jádra, t, e plochy jádra v centimetrech čtverečních - Q cm 2. Vypočítá se podle vzorce

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

Protože jádro je sestaveno z tenkých desek izolovaných od sebe, je do vzorce zaveden faktor 1,2, přičemž se bere v úvahu náplň jádra. Průřez jádra našeho transformátoru tedy bude roven

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

(uvažujeme zaokrouhlených 9,0 cm 2).

Poté musíte určit šířku desek střední tyče (pokud jsou desky ve tvaru W) a tloušťku sady v cm. Vynásobením těchto hodnot získáme plochu průřezu \u200b tyč. Vzhledem k tomu, že výpočet všech geometrických rozměrů jádra (plocha okna, nastavená tloušťka a šířka plechu) pro začínajícího radioamatéra je poměrně složitá záležitost, můžete jednoduše zvážit poměr šířky plátů tyče k nastavené tloušťce k být od 1 do 2.

stůl 1

S tímto poměrem si můžete být jisti, že počet závitů získaný dalším výpočtem se vejde do okna jádra. Od stolu. 1, vybereme desky Sh-25, u kterých bude tloušťka sady 3,6 cm a poměr stran bude 1,44, protože 9 cm 2: 2,5 cm = 3,6 cm a 3,6: 2, 5 = 1,44.

n0 = (45 - 60)/Q = otáčky, (5)

kde Q je průřez jádra v cm2. Pokud existují plechy z transformátorové oceli dobrá kvalita, do čitatele je třeba dosadit číslo 45, pokud je ocel špatná - 60. Při výpočtu předpokládáme, že jádro je převzato z továrního transformátoru, pak se počet závitů na volt bude rovnat

Další výpočet vinutí již není žádný problém, stačí vynásobit počet závitů na volt daným napětím toho či onoho vinutí. Primární vinutí pro připojení do sítě o napětí 127 V musí mít P1 = 127x5 = 635 závitů, zvětšující se o 250 V - P2 = 250x5 = 1250 závitů, pro ohřev kenotronu 5 V - P3 = 5x5 = 25 závitů a pro topné žárovky 6,3 B - P4 \u003d 6,3x5 \u003d 31,5 otáčky (zaokrouhleno až na 32 otáček).

Posledním krokem při výpočtu vinutí je určení průměru navíjecí drát podle vzorce, který zajišťuje dlouhodobé nepřerušované zatížení transformátoru, při kterém proudová hustota (síla) na jeden čtvereční milimetr průřez vodiče není větší než dva ampéry,

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

kde d je průměr drátu v milimetrech, I je proud v ampérech.

V našem případě 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 (zaokrouhleno).

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

tedy d1 = 0,8 x 0,45 0,5 = 0,54 mm, nebo, zaokrouhleno, 0,55 mm.

Pro větší jistotu můžete zkontrolovat, zda se vinutí vejde do okénka námi vybraného jádra. Dělá se to takto. Od stolu. 1 ukazuje, že délka okna jádrové desky je 6 cm a šířka je 2,5 cm, ale protože vinutí jsou navinuta na rámu, který zabírá mnoho místa v okně, měly by být tyto rozměry zmenšeny o tloušťka čel rámu a tloušťka objímky. V důsledku toho bude délka okna přibližně 5,2 cm a šířka 2,2 cm Podle tabulky. 2 zjistíme, že dráty vinutí ve smaltované izolaci budou mít tyto vnější průměry: d1 = 0,59 mm, d2 = 0,27 mm, d3 = d4 = 1,15 mm.

tabulka 2

Průměr drátu bez izolace, mm	Průměr izolovaného drátu, mm
Průměr drátu bez izolace, mm	PEL	PSHO	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

Do jedné vrstvy drátu o průměru 0,59 se tedy vejde 52 / 0,59 \u003d 88 závitů a počet vrstev tohoto vinutí se bude rovnat

685/88 = 7 (zaokrouhleno). Přes šířku okna zaberou vrstvy 7x0,59 = 4,2 mm, neboli 0,42 cm.

Pro drát o průměru 0,27 (s izolací) bude počet závitů ve vrstvě 2 / 0,27 \u003d 192. Podle toho dostaneme počet vrstev 6,5, počítáme sedm vrstev s okrajem. Budou trvat 2 mm, nebo 0,2 cm, přes šířku okna.

Počet závitů ve vrstvě drátu o průměru 1,15 je 52 / 1,15 = 45. Vinutí vlákna se tak vejdou do dvou vrstev, které zaberou 2,3 mm nebo 0,23 cm přes šířku okna.

Sečtením získaných hodnot 0,42 + 0,2 + 0,23 dostaneme, že všechna vinutí podél šířky okna budou trvat 0,85 cm.

V našem výpočtu jsme nepředpokládali, že konce vinutí, rozpěrky mezi vrstvami cigaretového nebo kondenzátorového papíru a rozpěrky mezi závity lakované tkaniny nebo několika vrstev kabelového papíru zaberou mnoho místa.

Je třeba poznamenat, že začínající radioamatéři nebudou schopni okamžitě pevně a přesně, otáčet se a otáčet, navíjet vinutí. Proto budeme předpokládat, že vinutí v okně nebude trvat 0,85 cm, ale 1 cm. Pokud se při výpočtu ukáže, že vinutí v okně nesedí, měli byste vzít větší desky nebo zvýšit tloušťku balíček talířů. Bude tedy možné snížit počet závitů vinutí o jeden volt.

Pro výrobu transformátoru je také potřeba lisovaná deska, vlákno nebo getinax o tloušťce 1,5-2 mm. K izolaci vinutí od sebe a mezi vrstvami vinutí budete potřebovat lakovaný hadřík, kabel nebo v extrémních případech obyčejný psací papír. Lakovanou látku, která má vysoké izolační vlastnosti, lze nahradit několika vrstvami pauzovacího papíru.

Výroba transformátorové cívky začíná výrobou dřevěného polotovaru pro rám, jehož strany by měly být o něco větší (o 0,5 mm) než strany jádrové tyče a jeho délka je o 1,5-2 cm delší než délka tyče transformátoru.

Zatlučte hřebík bez klobouku do středu dřevěného polotovaru, jak je znázorněno na obr. 4.

Poté začnou vyrábět rám z lisované lepenky nebo getinaků stanovené tloušťky, na kterém je provedeno označení stran objímky a tváří rámu, jak je znázorněno na obr. 5. Délka rámu by měla být o něco menší než délka tyče (o 1-2 mm).

Navzdory skutečnosti, že takový rám je vyroben bez lepidla, má při pečlivém provedení velkou pevnost. Sestavený rám (obr. 5) se nasadí na přířez, a pokud k němu pevně nepřilne, položí se mezi rám a přířez pruh lepenky nebo se přířez obalí několika vrstvami papíru.

Pokud má radioamatér vrtačku a svěrák, není navíjení cívky transformátoru příliš obtížné. Ve svěráku je třeba upnout vrták ve vodorovné poloze, do jehož kazety upnete hřebík polotovaru. Když se vrták otáčí, pouzdro by v žádném případě nemělo bít kvůli zkreslení nebo excentricitě, protože závity budou ležet nesprávně, což zkomplikuje proces navíjení, zhorší jeho kvalitu, v důsledku čehož vinutí zabere mnohem více místa. Po upevnění rámu do vrtacího sklíčidla by měly být připraveny proužky papíru, lakované látky nebo jiného izolačního materiálu, jejichž šířka by měla být 4-5 mm větší vzdálenost mezi lícemi rukávu.

Závěry vinutí (s výjimkou vláknových vinutí) by v žádném případě neměly být provedeny se stejným drátem, ale s lankovým drátem, dobře izolovaný drát 10-12 cm dlouhý, ke kterému je připájen drát vinutí. Místo pájení musí být dobře izolováno obalením kusem lakované látky, zpevněním cívky drátem, jak je znázorněno na obr. 6 a začněte navíjet.

Při navíjení se doporučuje otáčet rukojetí vrtačky pravou rukou a položit loket levé ruky na stůl tak, aby prsty držící drát byly ve vzdálenosti 20-30 cm před rámem . Tímto způsobem je snazší natočit zatáčku do zatáčky (méně pravděpodobné je, že zatáčky zabloudí).

Pokud radioamatér nemá počítadlo, pak by se po navinutí každé vrstvy měl spočítat počet závitů ve vrstvě a výsledek zaznamenat.

Můžete také počítat otáčky. Nejprve zjistěte, kolik otáček udělá sklíčidlo vrtačky na otáčku rukojeti, a zaznamenejte počet provedených otáček, který byl předtím vynásoben výsledným poměrem. Například: na jedno otočení rukojetí vrtačky udělá kazeta 3,8 otáčky, takže při 100 otáčkách provedených ručně během navíjení se navine 380 otáček.

Každá vrstva navinutého vinutí by měla být položena připraveným pruhem papíru a pečlivě zajistěte, aby poslední závity každé vrstvy nespadly mezi lícem do spodní vrstvy, protože v tomto místě může dojít k porušení izolace mezi vrstvami, což může být vysvětleno následovně. V našem výpočtu se ukázalo, že na volt je 5 závitů a do dvou vrstev vysokonapěťového vinutí se vejde 192x2 = 384 závitů, takže efektivní napětí působící mezi dvěma vrstvami bude 386/5, neboli 77 V a amplitudové napětí bude 108 B, což při zahřátí vinutí může vést k porušení izolace.

Před navinutím sekundárních vinutí, především vysokonapěťového vinutí, by měly být na primární vinutí umístěny dvě vrstvy lakované tkaniny nebo dvě nebo tři vrstvy kabelového papíru. Všechna vinutí musí být od sebe dobře izolována.

Výstupní konce vinutí by měly být umístěny na jedné straně stěn cívky, jinak se snadno zkazí při vycpávání cívky, zvláště pokud jsou desky vyrobeny se zářezem, jak je znázorněno na obr. 7. Pro vycpávání ocelovými pláty se cívka položí na stůl, načež se jedna polovina desek umístí na pravou stranu cívky a druhá na levou stranu. Vycpávání se provádí v přesahu, to znamená, že jedna deska se zasouvá do cívky z pravé strany a druhá zleva. Obvykle jsou hotové desky lakované na jedné straně, takže při plnění svitku je třeba dbát na to, aby lakované strany desek byly vždy otočeny nahoru nebo dolů. Balení desek musí být provedeno s maximální hustotou, k čemuž by se před koncem balení mělo jádro stlačit stlačením ve svěráku a poté lze vložit ještě více desek.

Sestavené jádro transformátoru by se mělo vyklepat ze všech stran kladivem tak, aby všechny desky ležely v rovnoměrné hromadě, a poté jádro vytáhněte kolíky.

Vyrobený transformátor by měl být otestován připojením k elektrické síti. Pokud se po jedné nebo dvou hodinách vinutí nezahřejí, pak je transformátor navržen a vyroben správně.

Zahřívání vinutí lze vysvětlit přítomností uzavřených závitů (nedbalé vinutí). Před zapnutím transformátoru je nutné zkontrolovat, zda se výstupní konce vinutí nedostanou náhodně k sobě. Chvění desek jádra ukazuje na uvolněnou montáž. V tomto případě musíte do jádra vložit několik dalších kusů desek a pevněji utáhnout zámky na čepech. Pokud má radioamatér střídavý voltmetr nebo avometr, měla by se zkontrolovat napětí na všech sekundárních vinutích.

Bylo potřeba výkonné napájení. V mém případě se jedná o dva pancéřované magnetické obvody – páskový a toroidní. Typ zbroje: ShL32x50 (72x18). Toroidní typ: OL70/110-60 .

VÝCHOZÍ ÚDAJE pro výpočet transformátoru s pancéřovaným magnetickým jádrem:

napětí primárního vinutí, U1 = 220 V;
napětí sekundárního vinutí, U2 = 36 V;
proud sekundárního vinutí, l2 = 4 A;
tloušťka vinutí a = 32 mm;
šířka pásky b = 50 mm;
šířka okna c = 18 mm;
výška okna h = 72 mm.

Výpočet transformátoru s magnetickým obvodem typu ShL32x50 (72x18) ukázal, že samotné jádro je schopno dodat napětí 36 voltů s proudem 4 ampéry, ale nemusí být možné navinout sekundární vinutí z důvodu nedostatečná plocha okna. Pro zajištění počítáme transformátor s magnetickým obvodem typu OL70 / 110-60.

Softwarový (on-line) výpočet vám umožní experimentovat s parametry za běhu a zkrátit dobu vývoje. Můžete také vypočítat pomocí vzorců, které jsou uvedeny níže. Popis vstupních a vypočítaných polí programu: světle modré pole - výchozí údaje pro výpočet, žluté pole - údaje automaticky vybrané z tabulek, pokud zaškrtnete políčko pro úpravu těchto hodnot, pole změní barvu na světle modrou a umožní vám pro zadání vlastních hodnot, pole Zelená barva- vypočtená hodnota.

Vzorce a tabulky pro ruční výpočet transformátoru:

1. Výkon sekundárního vinutí;

2. Celkový výkon transformátoru;

3. Skutečný průřez oceli magnetického obvodu v místě cívky transformátoru;

4. Odhadovaný řez ocelí magnetického obvodu v místě cívky transformátoru;

5. Skutečná plocha průřezu okna jádra;

6. Velikost jmenovitý proud primární vinutí;

7. Výpočet průřezu vodiče pro každé z vinutí (pro I1 a I2);

8. Výpočet průměru vodičů v každém vinutí bez zohlednění tloušťky izolace;

9. Výpočet počtu závitů vinutí transformátoru;

n - číslo vinutí,
U' - pokles napětí ve vinutí, vyjádřený v procentech nominální hodnota, viz tabulka.

U toroidních transformátorů je relativní hodnota celkového úbytku napětí ve vinutích mnohem menší ve srovnání s pancéřovanými transformátory.

10. Výpočet počtu závitů na volt;

11. Vzorec pro výpočet maximální výkon který může dát magnetický obvod;

Sst f - skutečný ocelový průřez stávajícího magnetického obvodu v místě cívky;

Sok f - skutečná plocha okna ve stávajícím magnetickém obvodu;

Vmax - magnetická indukce viz tabulka č. 5;

J - proudová hustota viz tabulka č. 3;

Kok - faktor výplně okna viz tabulka č. 6;

Kst - faktor plnění magnetického obvodu ocelí viz tabulka č. 7;

Hodnoty elektromagnetického zatížení Vmax a J závisí na výkonu odebíraném ze sekundárního vinutí obvodu transformátoru a pro výpočty se berou z tabulek.

Po určení hodnoty Sst*Sok je možné zvolit požadovanou lineární velikost magnetického jádra, které má poměr ploch ne menší než ten, který byl získán jako výsledek výpočtu.

Viktor Khripčenko Oktyabrsky, oblast Belgorod

Když jsem se zabýval výpočty výkonného napájecího zdroje, narazil jsem na problém - potřeboval jsem proudový transformátor, který by přesně změřil proud. Literatury na toto téma moc není. A na internetu jen žádosti - kde takový výpočet najít. Přečetl jsem článek; s vědomím, že mohou být přítomny chyby, jsem se tímto tématem podrobně zabýval. Chyby se samozřejmě vyskytly: chybí zakončovací odpor Rc (viz obr. 2), který by proudově odpovídal výstupu sekundárního vinutí transformátoru (nebyl spočítán). Sekundární obvod proudového transformátoru je vypočítán jako obvykle pro napěťový transformátor (set správné napětí na sekundárním vinutí a provedl výpočet).

Trochu teorie

Tak na začátek trocha teorie. Proudový transformátor pracuje jako zdroj proudu s daným primárním proudem, který představuje proud chráněné části obvodu. Velikost tohoto proudu je prakticky nezávislá na zatížení sekundárního obvodu proudového transformátoru, neboť jeho odpor vůči zátěži, redukovaný na počet závitů primárního vinutí, je ve srovnání s odporem prvků elektrického obvodu zanedbatelný. Tato okolnost činí provoz proudového transformátoru odlišným od výkonových transformátorů a napěťových transformátorů.

Na Obr. 1 znázorňuje označení konců primárního a sekundárního vinutí proudového transformátoru, navinutých na magnetickém obvodu ve stejném směru (I1 - proud primárního vinutí, I2 - proud sekundárního vinutí). Proud sekundárního vinutí I2 je při zanedbání malého magnetizačního proudu vždy směrován tak, aby demagnetizoval magnetický obvod.

Šipky ukazují směr proudů. Pokud tedy vezmeme jako začátek horní konec primárního vinutí, tak začátek sekundárního vinutí je zároveň jeho horním koncem. přijaté pravidlo označení odpovídá stejnému směru proudů, daným znaménkem. A nejdůležitější pravidlo: podmínka rovnosti magnetických toků.

Algebraický součet součinů I 1 x W 1 - I 2 x W 2 \u003d 0 (zanedbání malého magnetizačního proudu), kde W 1 je počet závitů primárního vinutí proudového transformátoru, W 2 je počet závitů sekundárního vinutí proudového transformátoru.

Příklad. Dovolte vám, když jste zadali proud primárního vinutí 16 A, provedli výpočet a v primárním vinutí 5 závitů - vypočítali. Dostanete proud sekundárního vinutí, například 0,1 A a podle výše uvedeného vzorce I 1 x W 1 \u003d I 2 x W 2 vypočítáme počet závitů sekundárního vinutí transformátoru.

W2 = I 1 x W 1 / I 2

Dále, po výpočtu L2 -induktance sekundárního vinutí, jeho odporu XL1, vypočítáme U2 a následně Rc. Ale to je trochu později. To znamená, že vidíte, že nastavením proudu v sekundárním vinutí transformátoru I2 teprve potom vypočítáte počet závitů. Proud sekundárního vinutí proudového transformátoru I2 lze nastavit na libovolný - odtud se bude počítat Rc. A přesto -I2 by mělo být více než zátěže, které budete připojovat

Proudový transformátor by měl pracovat pouze na zátěži přizpůsobené proudu (mluvíme o Rc).

Pokud uživatel potřebuje proudový transformátor pro použití v ochranných obvodech, pak lze zanedbat takové jemnosti, jako je směr vinutí, přesnost odporové zátěže Rc, ale to již nebude proudový transformátor, ale proudový snímač s velkým chyba. A tuto chybu lze odstranit pouze vytvořením zátěže zařízení (mám na mysli zdroj napájení, kam se uživatel chystá umístit ochranu pomocí proudového transformátoru) a nastavením prahu pro jeho aktuální činnost ochranným obvodem. Pokud uživatel požaduje obvod pro měření proudu, musí být dodrženy právě tyto jemnosti.

Na Obr. 2 (body - začátek vinutí) znázorňuje rezistor Rc, který je nedílnou součástí proudového transformátoru pro přizpůsobení proudů primárního a sekundárního vinutí. To znamená, že Rc nastavuje proud v sekundárním vinutí. Není nutné použít rezistor jako Rc, můžete dát ampérmetr, relé, ale musí být dodržena povinná podmínka - vnitřní odpor zatížení se musí rovnat vypočtenému Rc.

Pokud zátěž neodpovídá proudu, bude to generátor přepětí. Vysvětluji proč. Jak již bylo zmíněno dříve, proud sekundárního vinutí transformátoru je směrován v opačném směru, než je směr proudu primárního vinutí. A sekundární vinutí transformátoru funguje jako demagnetizér. Pokud zátěž v sekundárním vinutí transformátoru neodpovídá proudu nebo chybí, bude primární vinutí fungovat jako magnetizační. Indukce se prudce zvyšuje, což způsobuje silné zahřívání magnetického drátu v důsledku zvýšených ztrát v oceli. EMF indukované ve vinutí bude určeno rychlostí změn toku v čase, který má nejvyšší hodnotu při průchodu lichoběžníkového (vzhledem k nasycení magnetického obvodu) průtoku přes nulové hodnoty. Indukčnost vinutí prudce klesá, což způsobuje ještě větší zahřívání transformátoru a v konečném důsledku jeho poruchu.

Typy magnetických jader jsou uvedeny na Obr. 3.

Zkroucený nebo páskový magnetický obvod je stejný koncept, stejně jako výrazový prstenec nebo toroidní magnetický obvod: oba lze nalézt v literatuře.

Může to být feritové jádro nebo transformátorové železo ve tvaru W nebo pásková jádra. Feritová jádra se obvykle používají na vyšších frekvencích - 400 Hz a vyšších, protože pracují ve slabých a středních magnetické pole(W = 0,3 T maximum). A protože ferity mají zpravidla vysokou hodnotu magnetické permeability µ a úzkou hysterezní smyčku, rychle se dostanou do oblasti nasycení. Výstupní napětí při f = 50 Hz na sekundárním vinutí je několik voltů nebo méně. Feritová jádra jsou zpravidla označena svými magnetickými vlastnostmi (příklad M2000 znamená magnetickou permeabilitu jádra µ, rovna 2000 jednotkám).

Na páskových magnetických jádrech nebo na deskách ve tvaru Ш takové značení neexistuje, a proto je nutné experimentálně určit jejich magnetické vlastnosti a pracují ve středních a silných magnetických polích (v závislosti na jakosti použité elektrooceli - 1,5 .. .2 T a více) a jsou aplikovány při frekvencích 50 Hz... .400 Hz. Prstencová nebo toroidní kroucená (pásková) magnetická jádra také pracují na frekvenci 5 kHz (a od permalloy dokonce až do 25 kHz). Při výpočtu S - plochy průřezu páskového toroidního magnetického obvodu se pro větší přesnost doporučuje vynásobit výsledek koeficientem k \u003d 0,7 ... 0,75. Toto je vysvětleno designový prvek páskové magnetické obvody.

Co je to páskový magnetický obvod (obr. 3)? Ocelová páska o tloušťce 0,08 mm nebo silnější je navinuta na trn a poté žíhána na vzduchu při teplotě 400 ... 0,500 °C, aby se zlepšily jejich magnetické vlastnosti. Poté se tyto formy vyřežou, okraje se vyleští a sestaví se magnetický obvod. Prstencová (kontinuální) kroucená magnetická jádra z tenkých páskových materiálů (permalloy tloušťky 0,01...0,05 mm) jsou při navíjení pokryta elektricky izolačním materiálem a následně žíhána ve vakuu při 1000...1100 °C.

Pro zjištění magnetických vlastností takových magnetických obvodů je nutné navinout 20 ... 30 závitů drátu (čím více závitů, tím přesnější je hodnota magnetické permeability jádra) na jádro magnetického obvodu a změřit L-indukčnost tohoto vinutí (μH). Vypočítejte S - plocha průřezu jádra transformátoru (mm2), lm - průměrná délka magnetu polní čára(mm). A podle vzorce vypočítejte jll - magnetickou permeabilitu jádra:

(1) µ = (800 x D x lm) / (N2 x S) - pro pás a jádro ve tvaru E.

(2) u = 2500*L(D + d) / W2 x C(D - d) - pro toroidní jádro.

Při výpočtu transformátoru pro vyšší proudy se v primárním vinutí používá drát velkého průměru a zde budete potřebovat magnetický obvod s krouceným jádrem (ve tvaru P), kroucené prstencové jádro nebo feritový toroid.

Pokud někdo držel v ruce průmyslově vyrobený proudový transformátor pro vysoké proudy, viděl, že na magnetickém obvodu není navinuto primární vinutí, ale magnetickým obvodem prochází široká hliníková sběrnice.

Později jsem si připomněl, že proudový transformátor lze vypočítat buď nastavením W - magnetické indukce v jádře, přičemž primární vinutí se bude skládat z několika závitů a navíjení těchto závitů na jádro transformátoru budete muset trpět. Nebo je nutné vypočítat magnetickou indukci W pole vytvořeného vodičem s proudem v jádře.

A nyní přistoupíme k výpočtu proudového transformátoru s použitím zákonů .

Je vám dán primární proud proudového transformátoru, tedy proud, který budete v obvodu řídit.

Nechť je to I1 = 20 A, frekvence, na které bude proudový transformátor pracovat, f = 50 Hz.

Vezměme páskové prstencové jádro OJ125/40-10 nebo (40x25x10 mm), schematicky znázorněné na obr. 4.

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

Pak jsou zde dva výpočty s podrobným vysvětlením toho, jak se přesně počítá proudový transformátor, ale příliš mnoho vzorců ztěžuje rozložení výpočtů na stránce webu. Z tohoto důvodu plná verzečlánek o tom, jak vypočítat proudový transformátor, byl převeden do PDF a lze jej stáhnout pomocí

Zahrnuta domácí mistr je nutné mít páječku, někdy i několik různých kapacit a provedení. Průmysl vyrábí mnoho různých modelů, není těžké je získat. Na fotografii je funkční ukázka vydání z 80. let.

Mnoho řemeslníků se však zajímá o domácí návrhy. Jeden z nich o výkonu 80 wattů je zobrazen na fotografiích níže.

Tato páječka uměla pájet měděné dráty 2,5 čtverečku venku za studena a vyměň tranzistory a další součástky elektronické obvody na desky plošných spojů v laboratorních podmínkách.

Princip činnosti

Páječka "Moment" funguje od elektrické sítě~ 220 voltů, což představuje běžný transformátor, ve kterém je sekundární vinutí zkratováno měděnou propojkou. Když je na několik sekund pod napětím, protéká jím proud zkrat, zahřátí měděného hrotu páječky na teploty, které roztaví pájku.

Primární vinutí je připojeno šňůrou s vidlicí do zásuvky, k napájení napětí slouží spínač s mechanickou pružinou samovratnou. Při stisku a podržení tlačítka protéká hrotem páječky topný proud. Jakmile tlačítko uvolníte, ohřev se okamžitě zastaví.

U některých modelů je pro pohodlí práce při slabém osvětlení z primárního vinutí podle principu autotransformátoru vyroben 4voltový kohout, který je veden do kazety s žárovkou z baterky. Směrové světlo nasbíraného zdroje osvětluje místo pájení.

Konstrukce transformátoru

Před zahájením montáže páječky byste se měli rozhodnout o její síle. Pro jednoduchou elektrotechnickou a radioamatérskou práci obvykle stačí 60 wattů. Aby bylo možné neustále pájet tranzistory a mikroobvody, je žádoucí snížit výkon a zpracovat masivní části, zvýšit.

Pro výrobu bude nutné použít výkonový transformátor příslušného výkonu, nejlépe ze starých zařízení z dob SSSR, kdy byla veškerá elektroocel magnetických jader vyráběna podle požadavků GOST. Bohužel v moderních konstrukcích existují fakta o výrobě transformátorového železa z nekvalitní a dokonce i obyčejné oceli, zejména v levných čínských zařízeních.

Typy magnetických obvodů

Železo je nutné volit podle výkonu přenášené energie. K tomu je přípustné použít ne jeden, ale několik stejných transformátorů. Tvar magnetického jádra může být obdélníkový, kulatý nebo ve tvaru W.

Lze použít železo libovolného tvaru, ale výhodnější je zvolit pancéřovou desku, protože má vyšší účinnost přenosu síly a umožňuje vytvářet kompozitní struktury pouhým přidáním desek.

Při výběru železa byste si měli dát pozor na absenci vzduchové mezery, která se používá pouze u tlumivek pro vytvoření magnetického odporu.

Zjednodušená metoda výpočtu

Jak vybrat železo podle požadovaného výkonu transformátoru

Udělejme si hned výhradu, že navrhovaná metoda byla vyvinuta empiricky a umožňuje doma sestavit z náhodně vybraných dílů transformátor, který normálně funguje, ale za určitých okolností může produkovat trochu jiné parametry než vypočítané. To lze snadno opravit jemným doladěním, které ve většině případů není nutné.

Vztah mezi objemem železa a výkonem primárního vinutí transformátoru je vyjádřen průřezem magnetického obvodu a je znázorněn na obrázku.

Výkon primárního vinutí S1 je větší než sekundárního vinutí S2 o hodnotu účinnosti ŋ.

Plocha průřezu obdélníku Qc se vypočítá pomocí známého vzorce přes jeho strany, které lze snadno měřit pomocí jednoduchého pravítka nebo posuvného měřítka. U pancéřovaného transformátoru je objem železa potřebný o 30 % méně než u tyčového. To je jasně vidět z výše uvedených empirických vzorců, kde Qc je vyjádřeno v centimetrech čtverečních a S1 je ve wattech.

Pro každý typ transformátoru se podle jeho vlastního vzorce pomocí Qc vypočítá výkon primárního vinutí a následně se pomocí účinnosti odhadne jeho hodnota v sekundárním okruhu, který zahřeje hrot páječky.

Pokud je například vybráno magnetické jádro ve tvaru W pro výkon 60 wattů, pak jeho průřez je Qc=0,7∙√60=5,42 cm2.

Jak vybrat průměr drátu pro vinutí transformátoru

Materiál pro drát by měl být měď, která je pokryta vrstvou laku pro izolaci. Když vinutí zapíná cívky, lak eliminuje výskyt mezizávitových zkratů. Tloušťka drátu se volí podle maximálního proudu.

Pro primární vinutí známe napětí 220 voltů a rozhodli jsme se pro primární výkon transformátoru s výběrem průřezu pro magnetický obvod. Vydělením wattů tohoto výkonu volty primárního napětí získáme proud vinutím v ampérech.

Například pro transformátor s výkonem 60 wattů bude proud v primárním vinutí menší než 300 miliampérů: 60 [watt] / 220 [voltů] \u003d 0,272727 .. [ampéry].

Stejným způsobem se z jeho hodnot napětí a výkonu vypočítá proud sekundárního vinutí. V našem případě to není nutné: vinutí dvou závitů, napětí bude malé a proud bude velký. Proto je průřez proudového vedení zvolen s velkou rezervou z měděné tyče, což minimalizuje ztráty z elektrický odpor sekundární vinutí.

Po určení proudu, např. 300 mA, je možné vypočítat průměr drátu pomocí empirického vzorce: drát d [mm]=0,8∙√I [A]; nebo 0,8∙√0,3=0,8 0,547722557505=0,4382 mm.

Taková přesnost samozřejmě není potřeba. Vypočítaný průměr umožní transformátoru pracovat velmi dlouho a spolehlivě bez přehřívání při maximální zátěži. A vyrábíme páječku, která se periodicky zapíná jen na pár sekund. Poté se vypne a ochladí se.

Praxe ukázala, že průměr 0,14 ÷ 0,16 mm je pro tyto účely docela vhodný.

Jak určit počet závitů vinutí

Napětí na svorkách transformátoru závisí na počtu závitů a vlastnostech magnetického obvodu. Obvykle neznáme druh elektrooceli a její vlastnosti. Pro naše účely je tento parametr jednoduše zprůměrován a celý výpočet počtu závitů je zjednodušen do tvaru: ώ = 45 / Qc, kde ώ je počet závitů na 1 volt napětí na libovolném vinutí transformátoru.

Například pro uvažovaný transformátor 60 wattů: ώ=45/Qc=45/5,42=8,3026 otáček na volt.

Protože primární vinutí připojíme na 220 voltů, počet závitů pro něj bude ω1=220∙8,3026=1827 závitů.

Sekundární okruh využívá 2 závity. Budou vydávat napětí jen asi čtvrt voltu.

Pro rovnoměrné rozložení závitů drátu uvnitř magnetického obvodu je nutné vyrobit rám z elektrokartonu, getinaků nebo sklolaminátu. Technologie práce je znázorněna na obrázku a rozměry jsou zvoleny s ohledem na konstrukci magnetického obvodu. Vinutí izolovaná rámem jsou umístěna v cívce, kolem které jsou sestaveny desky magnetického obvodu.

Často je možné použít tovární rám, ale pokud potřebujete přidat desky pro zvýšení výkonu, budete muset zvětšit rozměry. Kartonové díly lze sešít běžnými nitěmi nebo slepit. Pouzdro ze sklolaminátu s přesným lícováním dílů lze sestavit i bez lepidla.

Při výrobě cívky byste se měli snažit vyčlenit co nejvíce prostoru pro umístění vinutí a při navíjení závitů je umístit blízko a rovnoměrně. Při hromadném umístění drátu nemusí být dostatek místa a veškerá práce bude muset být přepracována.

U páječky zobrazené na fotografii je sekundární vinutí vyrobeno z měděné tyče s obdélníkovým průřezem. Jeho rozměry jsou 8 x 2 mm. Můžete použít i jiné profily. Například bude vhodné ohnout kulatý drát, aby se vešel do magnetického obvodu. Musel jsem tvrdě šťourat s plochou stopkou, použít svěrák, kladivo, šablony a pilník, abych rovnoměrně ohýbal přesně podle konfigurace rámu cívky.

Na obrázku pozice 1 znázorňuje plochý dřík. Po vyrobení rámu musíte určit jeho délku s přihlédnutím ke vzdálenosti, kterou zabere zatáčky, a vzdálenosti ke špičce měděného drátu.

V poloze 2 se plynule ohýbá přibližně uprostřed ve svěráku drobnými údery kladívka v souladu s orientační rovinou. Při projíždění zatáčky pravým úhlem je nutné použít šablonu z měkké oceli s tvarem přesně odpovídajícím rozměrům rámu svitku, ve kterém bude umístěno vinutí.

Šablona výrazně usnadňuje zámečnické práce, aby vinutí získal požadovaný tvar. Nejprve se kolem něj omotá jedna polovina stopky, která je znázorněna na pozicích 4, 5 a 6, a poté druhá (viz 7 a 8).

Aby se usnadnilo pochopení procesu, vedle obrázků stopky v pozicích zobrazují černé čáry s mírným zkreslením sekvenci ohybů.

Na pozici 8 podmíněně zobrazeno sekce A-A. V jeho blízkosti bude nutné ohnout stopku o 90 stupňů pro pohodlí práce, jak je znázorněno na fotografii.

Pokud jsou ohyby, které brání volnému umístění silového vinutí uvnitř rámu cívky, lze je odříznout pilníkem. Kovové cívky by se neměly dotýkat sebe ani těla. K tomu jsou odděleny vrstvou ne silné izolace.

Na koncích sekundárního vinutí jsou vyvrtány otvory a vyřezány závity pro šroubování šroubů M4. Slouží k upevnění měděného hrotu z 2,5 nebo 1,5 čtvercového drátu. Vzhledem k tomu, že napětí na sekundárním vinutí je velmi malé, je třeba kvalitu elektrických kontaktů hrotu hlídat, udržovat v čistotě, čistit od oxidů a spolehlivě vymačkat maticemi a podložkami.

Zhotovení primárního vinutí páječky

Až bude silové vinutí páječky připraveno a zaizolováno, ukáže se, kolik volného místa zbývá v cívce pro tenký drát. Při nedostatku místa jsou otáčky umístěny těsně u sebe.

Drát vinutí se skládá z měděného jádra a jedné nebo více vrstev laku a je označen PEV-1 (jednovrstvý lak), PEV-2 (dvě vrstvy), PETV-2 (teplu odolnější než PEV-2) , PEVTLK-2 (tepelně odolný speciál).

Při měření průměru drátu mikrometrem by měl být výsledný údaj snížen o tloušťku izolace. Ale toto obecné doporučení pro naši páječku není rozhodující.

Vzhledem k práci za topných podmínek je lepší odmítnout značku PEV-1, mimochodem se také nedoporučuje navíjet ji ve velkém.

Obvykle se drát navíjí na cívku na domácích strojích.

Když je silové vinutí nasazeno na rám, bude nutné provést otáčky ručně a zapsat jejich počet na papír v určitém intervalu, například sto nebo dvě stě.

Před zahájením práce připájejte na začátek vinutí lankový drát v silné izolaci, nejlépe značky MGTF. Vydrží dlouhodobě opakované ohýbání, zahřívání, mechanické namáhání. Konce jsou spojeny pájením, izolované. Tavidlo je vybráno pouze kalafuna, kyselina není povolena.

Ohebné jádro je upevněno v cívce proti vytažení a je vyvedeno otvorem v boční stěně. Po dokončení vinutí je druhý konec vinutí také připájen k drátu MGTF, který je vyveden.

Protože na drát bude aplikováno 220 voltů, měl by být dobře izolován od krytu a sekundárního vinutí.

Vývoj designu

Po navinutí cívky je na ni pevně nainstalováno železo, které je zajištěno klíny proti vypadnutí. Před finální montáží pouzdra můžete zkontrolovat činnost páječky přivedením napětí na primární vinutí pro zahřátí hrotu a vyhodnocení proudově-napěťové charakteristiky.

Pokud je sestavená konstrukce dobře připájena, nelze to provést. Ale pro informaci: je žádoucí odhadnout pracovní bod CVC v místě inflexe křivky, když železo dosáhlo svého nasycení. To se provádí změnou počtu otáček.

Způsob stanovení je založen na nabídce střídavé napětí z regulovaného zdroje do vinutí transformátoru přes ampérmetr a voltmetr. Provede se několik měření a na jejich základě se sestaví graf zobrazující bod obratu (nasycení železem). Poté se rozhodne o změně počtu tahů.

Rukojeť, pouzdro, vypínač

Jako spínač je vhodné libovolné tlačítko se samočinným resetem, určené pro proudy do 0,5 A. Na fotografii je mikrospínač ze starého magnetofonu.

Rukojeť páječky je vyrobena ze dvou polovin masivního dřeva, ve kterých jsou vyříznuty dutiny pro uložení drátů, tlačítka a žárovky. Ve skutečnosti není podsvícení vyžadováno, pro něj musíte vytvořit samostatný kohoutek nebo odporově kapacitní dělič.

Poloviny držadel jsou staženy cvočky a maticemi. Na nich je namontována kovová svorka, která musí být izolována od železa magnetického obvodu.

Design otevřeného domácího pouzdra zobrazený na fotografii poskytuje lepší chlazení, ale vyžaduje pozornost a bezpečnost od pracovníka.

Statečný Alexej Semenovič

Transformátory jsou elektromagnetická zařízení, která mají dvě nebo více indukčně vázaných vinutí a slouží k určení hodnoty střídavého proudu (napětí). Konstrukce zařízení obsahuje magnetické jádro s vinutími umístěnými na něm. K napájení řídicích obvodů se používají jednofázové nízkonapěťové jednotky.

Vinutí připojené ke zdroji napětí se nazývá primární a vinutí, ke kterému jsou připojeny proudové spotřebiče, jsou sekundární. Jednotky jsou rozděleny v závislosti na výsledku práce.

Radioamatéři jsou si vědomi takové situace, kdy je nutné vyrobit transformátor, který má indikátory proudu a napětí, které se liší od standardních indikátorů. Někdy je možné najít hotové zařízení s požadovanými parametry vinutí, ale častěji musí transformátor udělat si vlastní.

Je třeba vypočítat transformátor, což je v průmyslové situaci složitý proces, ale radioamatéři mohou vypočítat své jednotky podle relativně zjednodušeného schématu:

Nejprve jsou určeny hodnotami parametrů na výstupu budoucího zařízení. Volí se optimální jmenovitý výkon, který se vypočítá sečtením výkonů všech sekundárních vinutí. Tento indikátor na každém vinutí je určen vynásobením napětí ve voltech a výstupní proud v ampérech.

Jmenovitý výkon vám umožní vypočítat průřez jádra, získaný v centimetrech čtverečních. Volba jádra je ovlivněna šířkou jeho středové desky a tloušťkou sázecí vrstvy. Chcete-li určit průřez jádra, vynásobte tyto dva parametry. Výkon se mění, když proud teče z primárního vinutí do sekundárního. To je způsobeno magnetickým tokem v jádře, takže velikost plochy jádra přímo závisí na indikátoru výkonu.

Optimální typ je pancéřové jádro. Vezmeme-li pro srovnání toroidní nebo tyčový typ, pak k výrobě pancéřovaného bude zapotřebí jedenapůlkrát méně drátu pro navíjecí zařízení. Toroidní provedení se skládá z prstence, na kterém jsou umístěna vinutí, tento typ má ze všech nejmenší magnetické záření.

Konstrukce tyče předpokládá přítomnost dvou cívek s vinutím drátu na každé. Vinutí jsou rozdělena na dvě a zapojena do série. Potíže vznikají s určením směru vinutí, u výkonných transformátorů se obvykle používají tyčové typy jader. Konstrukce s pancéřovaným jádrem se používá pro malé a středně velké transformátory a skládá se z jediné cívky s pohodlným uspořádáním vinutí.

Chcete-li zkontrolovat, zda se všechna vinutí vejdou na vybranou jednotku, použijte faktor výplně okna. Chcete-li to zkontrolovat, vypočítejte plochu okna v jádru. Poté je nalezen koeficient ukazující počet závitů, které je třeba navinout, aby se napětí na vinutí zvýšilo na velikost 1 voltu.

Počet závitů se vypočítá podle potřeby jednoho závitu vinutí na 50 cm2. Pokud změříte plochu jádra, pak se počet závitů považuje za dělení výsledné plochy 50. Pokud je například plocha průřezu 100 cm, musíte provést dvě otáčky vinutí na 1 volt.

Výpočet celkového počtu závitů drátu se provádí vynásobením získaného množství 1 volt celkovým napětím. Například 2 závity vynásobené 220 dostaneme 440 závitů v jednom vinutí. V zatíženém režimu provozu transformátoru může dojít ke ztrátě části napětí k překonání odporu sekundárních vinutí. Doporučený počet otáček určit o 5-9 % více obdržené ve výpočtu.

Indikátor napětí vinutí se vynásobí získaným koeficientem, takový výpočet je shodný pro všechna vinutí transformátoru. Ukazatel provozního proudu se vypočítá z parametrů napětí v síti a výkonu transformátoru. Výsledná hodnota pracovního proudu se převede na miliampéry a vypočítá se průměr drátu.

Pomocí tabulky

Pro výběr optimálního ukazatele pro počet drátů se používají speciální tabulky, které ukazují, jak je výsledný průměr drátu nahrazen jedním nebo dvěma nebo více stejnými z hlediska společné práce.

Například hodnota získaná při výpočtu je 0,52 mm, proto je podle tabulky stanoveno, že takový indikátor lze změnit na dva vodiče po 0,32 mm nebo vzít tři dráty 0,28 mm. To znamená, že průměr drátu se může skládat z několika průměrů, jejichž celková hodnota by neměla být nižší než hodnota získaná při výpočtu.

Kontrola správnosti výběru

Nakonec se zkontroluje faktor výplně okna. Neměla by být vyšší než 0,5, s ohledem na izolaci drátu. Pokud je jeho hodnota větší, pak je potřeba vzít větší část jádra a celý výpočet se dělá znovu.

Princip výpočtu transformátoru online

Tento výpočet umožňuje rychle změnit nastavení, přičemž se zkracuje čas na vyvinutí kapacity transformátoru. Počáteční indikátory a data z automatických tabulek se zadávají do polí různých barev. Údaje můžete opravit zadáním vlastních ukazatelů. Kalkulačka vám umožní vypočítat požadovanou plochu drátu a počet závitů v každém z vinutí.

Údaje, které se zadávají do pole automatické kalkulačky

Než budete moci automaticky vypočítat transformátor online, měli byste definovat indikátory pro vstup:

napětí v primárním vinutí, obvykle nahraďte hodnotou 220 V;
výstupní napětí sekundárního vinutí ve voltech (nahrazuje údaje z vašeho požadavku);
výstupní proud sekundárního vinutí v ampérech (zadejte vlastní hodnotu);
parametry vnějšího a vnitřního průměru jádra (nastavte svou hodnotu);
uveďte výšku jádra podle vlastních parametrů.

Výpočet transformátoru podle vzorců vybraných ze zdrojů se provádí poměrně pomalu, existuje nebezpečí chyb. Online kalkulace vám umožní navrhovat rychle a efektivně. Takový pohodlný výpočet je vhodný pro začínající radioamatéry a profesionálové jej mohou používat s nemenším úspěchem. Většina rychlý způsob udělat výpočet - zadejte všechna data a klikněte na tlačítko.