Cálculos de rebobinado de bobinas de transformadores. Cálculo y fabricación de un transformador de potencia.

La parte más importante y costosa de la unidad de potencia de un dispositivo de radio alimentado por una red. corriente alterna, es un transformador de potencia. Un ejemplo diagrama de circuito transformador se muestra en la fig. 1. El transformador tiene un núcleo ensamblado a partir de placas delgadas de acero para transformadores. Los devanados del transformador están hechos de alambre de cobre aislado en un marco de cartón prensado.

Los núcleos de los transformadores se ensamblan a partir de placas de dos tipos: en forma de L y en forma de W. El tipo de placas también determina el diseño de los transformadores, que se muestran en la fig. 2.

En el núcleo de la varilla (placas en forma de L), los devanados del transformador se colocan uniformemente en ambas varillas (Fig. 2, a), por ejemplo, se colocan el devanado primario (red) y el devanado reductor para la incandescencia de la lámpara en una varilla, y el devanado elevador secundario (de alto voltaje) se coloca en la otra. Con este tipo de placas, los devanados a veces se colocan en una barra de núcleo.

En el núcleo de la armadura (placas en forma de W), todos los devanados se colocan en su barra central (Fig. 2, b).

Si conectamos el devanado primario I del transformador a una fuente de corriente alterna (Fig. 3), fluirá una corriente alterna a través de él, lo que creará un flujo magnético alterno en el núcleo. Dado que el devanado secundario II está ubicado en la segunda varilla del transformador, el flujo magnético alterno cruzará las vueltas devanado secundario, como resultado de lo cual (según la ley de inducción electromagnética) será inducido fuerza electromotriz(CEM). Si se conecta un dispositivo (voltímetro) en paralelo con el devanado secundario, mostrará la magnitud del voltaje inducido.

Para reducir el voltaje de la red, el devanado secundario debe tener menos vueltas que el de la red, y para aumentar el voltaje, más que el devanado primario (de la red).

Se requieren varios voltajes para alimentar el equipo de radio: un voltaje alto (con rectificación posterior) para alimentar los circuitos de ánodo y circuitos de las rejillas de pantalla de las lámparas y dos voltajes bajos para alimentar los circuitos de filamento de las lámparas y por separado para calentar el kenotron si se usa en un rectificador (la única excepción es el kenotrón 6Ts5S, el hilo cuyo filamento puede alimentarse desde un devanado de filamento común).

Debido a las pérdidas en el núcleo y los devanados, nunca se puede obtener del devanado secundario del transformador la misma potencia que se suministró al devanado primario. De ahí surge el concepto de eficiencia (efficiency) del transformador. Los transformadores caseros, calculados según fórmulas simplificadas y fabricados con acero de transformador ordinario, suelen tener una eficiencia superior al 70-80%.

Suponga que el transformador debe proporcionar energía a un amplificador o receptor que consume una corriente de 100 mA a un voltaje de 250 V a través de los circuitos de ánodo y una corriente de 2 A a un voltaje de 6.3 V a través del circuito de filamento. voltaje de 5 V (para determinar las corrientes consumidas por los electrodos de una lámpara en particular, debe usar sus datos de referencia).

Así, con una gran aproximación (sin tener en cuenta la caída de tensión en la resistencia interna del kenotrón y el inductor del filtro), el devanado secundario debe diseñarse para una tensión de 250 V y una corriente de 100 mA (0,1 A), el devanado del filamento de las lámparas para un voltaje de 6,3 V y la intensidad de la corriente es de 2 A, y el devanado del filamento del kenotrón es de 5 V y la corriente es de 2 A. Calculamos su potencia de acuerdo con la fórmula

donde U está en voltios e I en amperios. Por lo tanto, P1=250*0,1=25W, P2=5*2=10W, P3=6,3*2=12,6W.

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

La potencia en los tres devanados secundarios será igual a

R sb \u003d 25 + 10 + 12.6 \u003d 47.6 W.

Si acepta eficiencia del transformador, realizado en condiciones de aficionados, no superior al 80%, la potencia consumida de la red se puede calcular mediante la fórmula

R carril \u003d 1.2 * R sb. (3)

En nuestro caso, la potencia consumida de la red será igual a

R pr \u003d 1.2 * 47.6 \u003d 57.12 W.

La siguiente etapa del cálculo es la determinación de la sección transversal del núcleo, t, e área del núcleo en centímetros cuadrados - Q cm 2. Se calcula según la fórmula

Qcm 2 \u003d 1.2 * Plano de carril 0.5 \u003d cm 2. (4)

Dado que el núcleo se ensambla a partir de placas delgadas aisladas entre sí, se introduce un factor de 1,2 en la fórmula, teniendo en cuenta el relleno del núcleo. Por lo tanto, la sección transversal del núcleo de nuestro transformador será igual a

Q cm 2 \u003d 1 * 2 57.12 0.5 \u003d 9.07 cm 2

(consideramos redondeado 9,0 cm 2).

Después de eso, debe determinar el ancho de las placas de la barra central (si las placas tienen forma de W) y el grosor del conjunto en cm Al multiplicar estos valores, obtenemos el área de la sección transversal de \u200bla varilla. Dado que el cálculo de todas las dimensiones geométricas del núcleo (área de la ventana, espesor establecido y ancho de la placa) para un radioaficionado principiante es un asunto bastante complicado, simplemente puede considerar la relación entre el ancho de las placas de varilla y el espesor establecido para ser de 1 a 2.

tabla 1

Con esta relación, puede estar seguro de que el número de vueltas obtenido a partir de un cálculo adicional se ajustará a la ventana central. De la mesa. 1, seleccionamos placas Sh-25, en las que el grosor del conjunto será de 3,6 cm y la relación de aspecto será de 1,44, ya que 9 cm 2: 2,5 cm = 3,6 cm y 3,6: 2, 5 = 1,44.

n0 = (45 - 60)/Q = vueltas, (5)

donde Q es la sección transversal del núcleo en cm 2. Si hay placas de acero del transformador buena calidad, el número 45 debe sustituirse en el numerador, si el acero es malo - 60. Al calcular, asumimos que el núcleo se toma del transformador de fábrica, entonces el número de vueltas por voltio será igual a

El cálculo adicional de los devanados ya no es una dificultad, solo necesita multiplicar el número de vueltas por voltio por el voltaje dado de uno u otro devanado. El devanado primario para la conexión a una red con un voltaje de 127 V debe tener P1 = 127x5 = 635 vueltas, aumentando en 250 V - P2 = 250x5 = 1250 vueltas, para calentar el kenotrón 5 V - P3 = 5x5 = 25 vueltas y para lámparas de calefacción 6.3 B - P4 \u003d 6.3x5 \u003d 31.5 vueltas (redondear hasta 32 vueltas).

El último paso en el cálculo de los devanados es la determinación del diámetro. alambre de bobinado de acuerdo con una fórmula que proporciona una carga ininterrumpida a largo plazo del transformador, en la que la densidad de corriente (fuerza) por uno milímetro cuadrado la sección transversal del cable no se toma más de dos amperios,

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

donde d es el diámetro del cable en milímetros, I es la corriente en amperios.

En nuestro caso, 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 (redondeado).

I1 \u003d 57.12 / 127 \u003d 0.45 A (redondeado),

por lo tanto, d1 = 0,8 * 0,45 0,5 = 0,54 mm o, redondeado, 0,55 mm.

Para mayor seguridad, puede verificar si los devanados encajarán en la ventana del núcleo que hemos elegido. Se hace así. De la Mesa. 1 muestra que la longitud de la ventana de la placa central es de 6 cm y el ancho es de 2,5 cm, pero dado que los devanados están enrollados en un marco que ocupa mucho espacio en la ventana, estas dimensiones deben reducirse por el espesor de las mejillas del marco y el espesor de la manga. Como resultado, la longitud de la ventana será de aproximadamente 5,2 cm y el ancho será de 2,2 cm, según la tabla. 2 encontramos que los hilos de los devanados en aislamiento de esmalte tendrán los siguientes diámetros exteriores: d1 = 0,59 mm, d2 = 0,27 mm, d3 = d4 = 1,15 mm.

Tabla 2

Diámetro del cable sin aislamiento, mm	Diámetro del cable aislado, mm
Diámetro del cable sin aislamiento, 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

Por lo tanto, en una capa de un cable con un diámetro de 0,59, caben 52 / 0,59 \u003d 88 vueltas, y el número de capas de este devanado será igual a

685/88 = 7 (redondeado). Sobre el ancho de la ventana, las capas tomarán 7x0.59 = 4.2 mm o 0.42 cm.

Para un cable con un diámetro de 0,27 (con aislamiento), el número de vueltas en la capa será 2 / 0,27 \u003d 192. En consecuencia, obtenemos el número de capas 6,5, contamos siete capas con un margen. Tomarán 2 mm, o 0,2 cm, a lo largo del ancho de la ventana.

El número de vueltas en una capa de alambre con un diámetro de 1,15 es 52 / 1,15 = 45. Por lo tanto, los devanados de filamento encajarán en dos capas, que ocuparán 2,3 mm o 0,23 cm a lo ancho de la ventana.

Sumando los valores obtenidos de 0,42 + 0,2 + 0,23, obtenemos que todos los devanados a lo largo del ancho de la ventana tomarán 0,85 cm.

En nuestro cálculo, no previmos que los extremos de los devanados, los espaciadores entre las capas de papel de cigarrillos o condensadores y los espaciadores entre los devanados de tela barnizada o varias capas de papel de cable ocuparán mucho espacio.

Cabe señalar que los radioaficionados novatos no podrán enrollar los devanados de forma inmediata y precisa, vuelta a vuelta. Por lo tanto, supondremos que los devanados en la ventana no tomarán 0,85 cm, sino 1 cm. Si, al calcular, resulta que los devanados en la ventana no encajan, entonces debe tomar placas más grandes o aumentar el grosor de el paquete de placas. Por lo tanto, será posible reducir el número de vueltas de los devanados en un voltio.

Para la fabricación de un transformador, también se necesita un tablero prensado, fibra o getinax con un espesor de 1,5-2 mm. Para aislar los devanados entre sí y entre las capas de los devanados, necesitará tela barnizada, cable o, en casos extremos, papel de escribir común. La tela barnizada, que tiene altas propiedades aislantes, se puede reemplazar con varias capas de papel de calco para dibujar.

La fabricación de la bobina del transformador comienza con la fabricación de una pieza de madera para el marco, cuyos lados deben ser un poco más grandes (0,5 mm) que los lados de la varilla central, y su longitud es 1,5-2 cm más larga que la longitud de la varilla del transformador.

Clave un clavo sin sombrero en el centro de la pieza de madera, como se muestra en la fig. 4.

Después de eso, comienzan a fabricar un marco de cartón prensado o getinaks de un grosor específico, en el que se marcan los lados de la manga y las mejillas del marco, como se muestra en la Fig. 5. La longitud del marco debe ser ligeramente menor que la longitud de la varilla (de 1 a 2 mm).

A pesar de que dicho marco está hecho sin pegamento, tiene una gran resistencia cuando se ejecuta con cuidado. El marco ensamblado (Fig. 5) se coloca sobre el espacio en blanco, y si no se adhiere firmemente a él, se debe colocar una tira de cartón entre el marco y el espacio en blanco o se debe envolver el espacio en blanco con varias capas de papel.

Si el radioaficionado tiene un taladro y un tornillo de banco, enrollar la bobina del transformador no es muy difícil. En un tornillo de banco, debe sujetar el taladro en posición horizontal, en el cartucho del cual sujetar el clavo de la pieza en bruto. Cuando el taladro gira, el manguito en ningún caso debe golpear debido a distorsiones o excentricidad, ya que las vueltas se colocarán incorrectamente, lo que complicará el proceso de bobinado, empeorará su calidad, por lo que el bobinado ocupará mucho más espacio. Después de fijar el marco en el portabrocas, se deben preparar tiras de papel, tela barnizada u otro material aislante, cuyo ancho debe ser de 4-5 mm. más distancia entre las mejillas de la manga.

Las conexiones de los devanados (a excepción de los devanados de filamento) en ningún caso deben hacerse con el mismo alambre, sino con alambre trenzado, bien Cable aislado 10-12 cm de largo, al que se suelda el cable de bobinado. El lugar de soldadura debe estar bien aislado envolviéndolo con un trozo de tela barnizada, reforzando la bobina con alambre, como se muestra en la fig. 6, y comience a enrollar.

Al enrollar, se recomienda girar el mango del taladro con la mano derecha y colocar el codo de la mano izquierda sobre la mesa de modo que los dedos que sostienen el cable estén a una distancia de 20-30 cm frente al marco. . De esta manera, es más fácil enrollar un giro a otro (es menos probable que los giros se desvíen).

Si el radioaficionado no tiene un contador, luego de enrollar cada capa, se debe contar el número de vueltas en la capa y registrar el resultado.

También puedes contar las vueltas. En primer lugar, determine cuántas revoluciones realiza el portabrocas por revolución del mango, y registre el número de revoluciones realizadas, habiéndolo multiplicado previamente por la relación resultante. Por ejemplo: por una vuelta del mango del taladro, el cartucho da 3,8 vueltas, por lo tanto, por 100 vueltas hechas a mano durante el bobinado, se enrollarán 380 vueltas.

Cada capa del devanado enrollado debe colocarse con una tira de papel preparada y asegurarse con cuidado de que las últimas vueltas de cada capa no caigan entre la mejilla y la capa inferior, ya que en este lugar es posible la ruptura del aislamiento entre las capas, que puede ser se explica de la siguiente manera. En nuestro cálculo, resultó que hay 5 vueltas por voltio y 192x2 = 384 vueltas caben en dos capas del devanado de alto voltaje, por lo tanto, el voltaje efectivo que actúa entre las dos capas será 386/5, o 77 V. , y el voltaje de amplitud será de 108 B, que cuando los devanados se calientan, puede provocar una ruptura del aislamiento.

Antes de enrollar los devanados secundarios, principalmente el devanado de alta tensión, se deben colocar dos capas de tela barnizada o dos o tres capas de papel para cables encima del devanado primario. Todos los devanados deben estar bien aislados entre sí.

Los extremos de salida de los devanados deben ubicarse en un lado de las mejillas de la bobina, de lo contrario, es fácil que se estropeen al rellenar la bobina, especialmente si las placas están hechas con una muesca, como se muestra en la fig. 7. Para el relleno con placas de acero, la bobina se coloca sobre la mesa, después de lo cual la mitad de las placas se coloca en el lado derecho de la bobina y la otra en el izquierdo. El relleno se realiza en superposición, es decir, una placa se empuja en la bobina desde el lado derecho y la otra desde el lado izquierdo. Por lo general, las placas terminadas están barnizadas en un lado, por lo que al rellenar la bobina, debe asegurarse de que los lados barnizados de las placas estén siempre hacia arriba o hacia abajo. El empaque de las placas debe realizarse con la máxima densidad, para lo cual, antes de finalizar el empaque, se debe prensar el núcleo comprimiéndolo en un tornillo de banco, y luego se pueden insertar aún más placas.

El núcleo del transformador ensamblado debe ser golpeado por todos lados con un martillo para que todas las placas se acuesten en una pila uniforme, y luego tire del núcleo con pasadores.

El transformador fabricado debe probarse conectándolo a la red eléctrica. Si después de una o dos horas los devanados no se calientan, entonces el transformador está diseñado y fabricado correctamente.

El calentamiento del devanado puede explicarse por la presencia de espiras cerradas (devanado descuidado). Antes de encender el transformador, es necesario verificar que los extremos de salida del devanado no se cierren accidentalmente entre sí. La vibración de las placas del núcleo indica un ensamblaje flojo. En este caso, debe insertar algunas piezas más de placas en el núcleo y apretar las cerraduras de los pernos con más fuerza. Si el radioaficionado tiene un voltímetro de CA o un avómetro, se deben verificar los voltajes en todos los devanados secundarios.

Había una necesidad de una fuente de alimentación potente. En mi caso, hay dos circuitos magnéticos blindados: cinta y toroidal. Tipo de armadura: ShL32x50 (72x18). Tipo toroidal: OL70/110-60.

DATOS INICIALES para el cálculo de un transformador con circuito magnético blindado:

tensión del devanado primario, U1 = 220 V;
tensión del devanado secundario, U2 = 36 V;
corriente del devanado secundario, l2 = 4 A;
espesor de bobinado a = 32 mm;
ancho de cinta b = 50 mm;
ancho de ventana c = 18 mm;
altura de la ventana h = 72 mm.

El cálculo de un transformador con un circuito magnético del tipo ShL32x50 (72x18) mostró que el núcleo en sí puede entregar un voltaje de 36 voltios con una corriente de 4 amperios, pero es posible que no sea posible enrollar el devanado secundario debido a Área de ventana insuficiente. Para el reaseguro, calculamos un transformador con un circuito magnético del tipo OL70 / 110-60.

El cálculo del software (en línea) le permitirá experimentar con parámetros sobre la marcha y reducir el tiempo de desarrollo. También puede calcular usando las fórmulas, se dan a continuación. Descripción de los campos de entrada y calculados del programa: campo azul claro - datos iniciales para el cálculo, campo amarillo - datos seleccionados automáticamente de las tablas, si marca la casilla para ajustar estos valores, el campo cambia de color a azul claro y le permite para introducir sus propios valores, campo Color verde- valor calculado.

Fórmulas y tablas para el cálculo manual del transformador:

1. Potencia del devanado secundario;

2. Potencia total del transformador;

3. La sección transversal real del acero del circuito magnético en la ubicación de la bobina del transformador;

4. Sección estimada del acero del circuito magnético en la ubicación de la bobina del transformador;

5. Área de sección transversal real de la ventana central;

6. Tamaño Corriente nominal devanado primario;

7. Cálculo de la sección del cable para cada uno de los devanados (para I1 e I2);

8. Cálculo del diámetro de los hilos en cada devanado sin tener en cuenta el espesor del aislamiento;

9. Cálculo del número de vueltas en los devanados del transformador;

n - número de bobinado,
U' - caída de tensión en los devanados, expresada como porcentaje de valor nominal, ver tabla.

En los transformadores toroidales, el valor relativo de la caída de tensión total en los devanados es mucho menor en comparación con los transformadores blindados.

10. Cálculo del número de vueltas por voltio;

11. Fórmula de cálculo poder maximo que puede dar el circuito magnético;

Sst f - la sección transversal de acero real del circuito magnético existente en la ubicación de la bobina;

Sok f: el área real de la ventana en el circuito magnético existente;

Vmax - inducción magnética, ver tabla No. 5;

J - densidad de corriente, ver tabla No. 3;

Kok - factor de llenado de ventana, ver Tabla No. 6;

Кst - factor de llenado del circuito magnético con acero, ver Tabla No. 7;

Los valores de las cargas electromagnéticas Vmax y J dependen de la potencia tomada del devanado secundario del circuito del transformador y se toman para los cálculos de las tablas.

Habiendo determinado el valor de Sst*Sok, es posible elegir el tamaño lineal requerido del circuito magnético, que tiene una relación de área no menor que la obtenida como resultado del cálculo.

Viktor Khripchenko Oktyabrsky, región de Bélgorod

Al estar involucrado en los cálculos de una fuente de alimentación potente, me encontré con un problema: necesitaba un transformador de corriente que midiera con precisión la corriente. No hay mucha literatura sobre este tema. Y en Internet, solo solicitudes: dónde encontrar dicho cálculo. Leí el artículo; sabiendo que los errores pueden estar presentes, traté este tema en detalle. Por supuesto, hubo errores: no hay una resistencia de terminación Rc (ver Fig. 2) que coincida con la salida del devanado secundario del transformador (no se calculó) en términos de corriente. El circuito secundario del transformador de corriente se calcula como de costumbre para un transformador de tensión (ajuste el voltaje correcto en el devanado secundario e hizo el cálculo).

un poco de teoria

Así que, antes que nada, un poco de teoría. El transformador de corriente opera como una fuente de corriente con una corriente primaria dada, que representa la corriente de la sección protegida del circuito. La magnitud de esta corriente es prácticamente independiente de la carga del circuito secundario del transformador de corriente, ya que su resistencia a la carga, reducida al número de vueltas del devanado primario, es despreciable frente a la resistencia de los elementos del circuito eléctrico. Esta circunstancia hace que el funcionamiento de un transformador de corriente sea diferente al de los transformadores de potencia y transformadores de tensión.

En la fig. 1 muestra el marcado de los extremos de los devanados primario y secundario del transformador de corriente, enrollados en el circuito magnético en la misma dirección (I1 - corriente del devanado primario, I2 - corriente del devanado secundario). La corriente del devanado secundario I2, despreciando la pequeña corriente de magnetización, siempre se dirige de tal manera que desmagnetiza el circuito magnético.

Las flechas muestran la dirección de las corrientes. Por lo tanto, si tomamos el extremo superior del devanado primario como el comienzo, el comienzo del devanado secundario también es su extremo superior. regla aceptada la marca corresponde a la misma dirección de las corrientes, dado el signo. Y la regla más importante: la condición de igualdad de los flujos magnéticos.

La suma algebraica de los productos I 1 x W 1 - I 2 x W 2 \u003d 0 (despreciando una pequeña corriente de magnetización), donde W 1 es el número de vueltas del devanado primario del transformador de corriente, W 2 es el número de vueltas del devanado secundario del transformador de corriente.

Ejemplo. Permita que, habiendo dado una corriente del devanado primario de 16 A, haga un cálculo y en el devanado primario de 5 vueltas, calculado. Se le da una corriente del devanado secundario, por ejemplo, 0.1 A y de acuerdo con la fórmula anterior I 1 x W 1 \u003d I 2 x W 2 calculamos el número de vueltas del devanado secundario del transformador.

ancho 2 = yo 1 x ancho 1 / yo 2

Además, después de calcular la inductancia L2 del devanado secundario, su resistencia XL1, calculamos U2 y luego Rc. Pero esto es un poco más tarde. Es decir, ve que al establecer la corriente en el devanado secundario del transformador I2, solo entonces calcula el número de vueltas. La corriente del devanado secundario del transformador de corriente I2 se puede configurar en cualquiera; desde aquí se calculará Rc. Y, sin embargo, -I2 debería ser más que las cargas que conectará

El transformador de corriente solo debe operar con una carga de corriente coincidente (estamos hablando de Rc).

Si el usuario necesita un transformador de corriente para usar en circuitos de protección, entonces se pueden descuidar sutilezas como la dirección de los devanados, la precisión de la carga resistiva Rc, pero ya no será un transformador de corriente, sino un sensor de corriente con un gran error. Y este error solo se puede eliminar creando una carga en el dispositivo (me refiero a la fuente de alimentación donde el usuario va a poner protección mediante un transformador de corriente) y establecer el umbral para su operación actual por el circuito de protección. Si el usuario requiere un circuito de medición de corriente, entonces solo se deben observar estas sutilezas.

En la fig. 2 (puntos: el comienzo de los devanados) muestra la resistencia Rc, que es una parte integral del transformador de corriente para hacer coincidir las corrientes de los devanados primario y secundario. Es decir, Rc establece la corriente en el devanado secundario. No es necesario usar una resistencia como Rc, puede poner un amperímetro, un relé, pero se debe observar la condición obligatoria: resistencia interna la carga debe ser igual al Rc calculado.

Si la carga no coincide en corriente, será un generador de sobretensión. Explico por qué. Como se mencionó anteriormente, la corriente del devanado secundario del transformador se dirige en dirección opuesta a la dirección de la corriente del devanado primario. Y el devanado secundario del transformador funciona como desmagnetizador. Si la carga en el devanado secundario del transformador no coincide en corriente o está ausente, el devanado primario funcionará como magnetizador. La inducción aumenta bruscamente, provocando un fuerte calentamiento del hilo magnético debido al aumento de pérdidas en el acero. La FEM inducida en el devanado estará determinada por la tasa de cambios de flujo a lo largo del tiempo, que tiene valor más alto durante el paso de un flujo trapezoidal (debido a la saturación del circuito magnético) a través de valores cero. La inductancia de los devanados disminuye drásticamente, lo que provoca un calentamiento aún mayor del transformador y, en última instancia, su falla.

Los tipos de núcleos magnéticos se muestran en la fig. 3 .

Un circuito magnético torcido o de cinta es el mismo concepto, así como la expresión anillo o circuito magnético toroidal: ambos se encuentran en la literatura.

Puede ser un núcleo de ferrita o un transformador de hierro en forma de W, o núcleos de cinta. Los núcleos de ferrita generalmente se usan a frecuencias más altas: 400 Hz y más debido al hecho de que funcionan en condiciones débiles y medias. campos magnéticos(W = 0,3 T máximo). Y dado que las ferritas, por regla general, tienen un alto valor de permeabilidad magnética µ y un bucle de histéresis estrecho, entran rápidamente en la región de saturación. El voltaje de salida, a f = 50 Hz, en el devanado secundario es de unos pocos voltios o menos. Por regla general, los núcleos de ferrita están marcados con sus propiedades magnéticas (ejemplo M2000 significa la permeabilidad magnética del núcleo µ, igual a 2000 unidades).

No existe tal marca en los núcleos magnéticos de la cinta o en las placas en forma de Ш y, por lo tanto, es necesario determinar sus propiedades magnéticas experimentalmente, y funcionan en campos magnéticos medianos y fuertes (dependiendo del grado de acero eléctrico utilizado - 1.5 .. . .2 T y más) y se aplican a frecuencias de 50 Hz.. .400 Hz. Los núcleos magnéticos (cinta) retorcidos en anillo o toroidales también funcionan a una frecuencia de 5 kHz (y de permalloy incluso hasta 25 kHz). Al calcular S, el área de la sección transversal de un circuito magnético toroidal de cinta, se recomienda multiplicar el resultado por el coeficiente k \u003d 0.7 ... 0.75 para una mayor precisión. esto se explica característica de diseño tira de circuitos magnéticos.

¿Qué es un circuito magnético dividido en cinta (Fig. 3)? La cinta de acero, de 0,08 mm de espesor o más, se enrolla en un mandril y luego se recoce al aire a una temperatura de 400 ... .500 ° C para mejorar sus propiedades magnéticas. Luego se cortan estas formas, se pulen los bordes y se ensambla el circuito magnético. Los circuitos magnéticos retorcidos de anillo (continuos) hechos de materiales de cinta delgada (permalloy de 0,01...0,05 mm de espesor) se cubren con material eléctricamente aislante durante el bobinado y luego se recocen al vacío a 1000...1100 °C.

Para determinar las propiedades magnéticas de tales circuitos magnéticos, es necesario enrollar 20 ... 30 vueltas de cable (cuantas más vueltas, más preciso es el valor de la permeabilidad magnética del núcleo) en el núcleo del circuito magnético y medir la inductancia L de este devanado (μH). Calcule S - área de la sección transversal del núcleo del transformador (mm2), lm - longitud promedio del magnético línea de campo(mm). Y de acuerdo con la fórmula, calcule jll - permeabilidad magnética del núcleo:

(1) µ = (800 x L x lm) / (N2 x S) - para tira y núcleo en forma de E.

(2) µ = 2500*L(D + d) / W2 x C(D - d) - para un núcleo toroidal.

Al calcular un transformador para corrientes más altas, se usa un cable de gran diámetro en el devanado primario, y aquí necesitará un circuito magnético de núcleo trenzado (en forma de P), un núcleo de anillo trenzado o un toroide de ferrita.

Si alguien sostenía en sus manos un transformador de corriente de fabricación industrial para corrientes altas, veía que no había un devanado primario enrollado en el circuito magnético, pero sí un bus ancho de aluminio que pasaba por el circuito magnético.

Más tarde recordé que el transformador de corriente se puede calcular configurando W - inducción magnética en el núcleo, mientras que el devanado primario constará de varias vueltas y tendrá que sufrir enrollando estas vueltas en el núcleo del transformador. O es necesario calcular la inducción magnética W del campo creado por un conductor que lleva corriente en el núcleo.

Y ahora procedamos al cálculo del transformador de corriente, aplicando las leyes. .

Se le da la corriente primaria del transformador de corriente, es decir, la corriente que controlará en el circuito.

Sea I1 = 20 A, la frecuencia a la que operará el transformador de corriente, f = 50 Hz.

Tomemos un núcleo de anillo de cinta OJ125/40-10 o (40x25x10 mm), que se muestra esquemáticamente en la fig. 4.

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

Luego hay dos cálculos con explicaciones detalladas de cómo se calcula exactamente el transformador de corriente, pero demasiadas fórmulas dificultan la presentación de los cálculos en la página del sitio. Por esta razón versión completa un artículo sobre cómo calcular un transformador de corriente se ha convertido a PDF y se puede descargar usando

Incluido maestro de casa es necesario disponer de un soldador, a veces incluso de varias capacidades y diseños diferentes. La industria produce muchos modelos diferentes, no son difíciles de adquirir. La foto muestra una muestra de trabajo del lanzamiento de los años 80.

Sin embargo, muchos artesanos están interesados en diseños caseros. Uno de ellos a 80 vatios se muestra en las fotografías a continuación.

Este soldador era capaz de soldar cables de cobre 2.5 cuadrados afuera en el frío y cambio de transistores y otros componentes circuitos electrónicos en placas de circuito impreso en condiciones de laboratorio.

Principio de funcionamiento

El soldador "Moment" funciona desde red eléctrica~ 220 voltios, que representa un transformador ordinario, en el que el devanado secundario está cortocircuitado con un puente de cobre. Cuando se energiza durante unos segundos, la corriente fluye a través de él. cortocircuito, calentando la punta de cobre del soldador a temperaturas que derritan la soldadura.

El devanado primario está conectado por un cable con un enchufe al enchufe, y se utiliza un interruptor con un resorte mecánico de retorno automático para suministrar voltaje. Cuando se presiona y mantiene presionado el botón, una corriente de calentamiento fluye a través de la punta del soldador. Tan pronto como suelte el botón, la calefacción se detiene inmediatamente.

En algunos modelos, para la conveniencia de trabajar en condiciones de poca luz, se hace un grifo de 4 voltios desde el devanado primario según el principio de un autotransformador, que se conduce a un cartucho con una bombilla de una linterna. La luz direccional de la fuente recogida ilumina el lugar de soldadura.

Diseño de transformadores

Antes de comenzar el montaje del soldador, debe decidir sobre su potencia. Por lo general, 60 vatios son suficientes para trabajos simples de radioaficionados y eléctricos. Para soldar constantemente transistores y microcircuitos, es deseable reducir la potencia y aumentar el procesamiento de piezas masivas.

Para la fabricación, será necesario utilizar un transformador de potencia de la potencia adecuada, preferiblemente de dispositivos antiguos de la época de la URSS, cuando todo el acero eléctrico de los núcleos magnéticos se producía de acuerdo con los requisitos de GOST. Desafortunadamente, en los diseños modernos hay hechos de hacer transformadores de hierro a partir de acero de baja calidad e incluso ordinario, especialmente en dispositivos chinos baratos.

Tipos de circuito magnético

El hierro debe seleccionarse de acuerdo con el poder de la energía transmitida. Para esto, está permitido usar no uno, sino varios transformadores idénticos. La forma del núcleo magnético puede ser rectangular, redonda o en forma de W.

Se puede usar hierro de cualquier forma, pero es más conveniente elegir una placa blindada porque tiene una mayor eficiencia de transferencia de energía y le permite hacer estructuras compuestas simplemente agregando placas.

Al elegir el hierro, debe prestar atención a la ausencia de un espacio de aire, que se usa solo en estranguladores para crear resistencia magnética.

Método de cálculo simplificado

Cómo elegir el hierro según la potencia requerida del transformador.

Hagamos una reserva de inmediato de que la técnica propuesta se desarrolló empíricamente y le permite ensamblar un transformador a partir de piezas seleccionadas al azar en el hogar, que funciona normalmente, pero puede, bajo ciertas circunstancias, producir parámetros ligeramente diferentes de los calculados. Esto es fácil de arreglar con un ajuste fino, que en la mayoría de los casos no es necesario.

La relación entre el volumen de hierro y la potencia del devanado primario del transformador se expresa a través de la sección transversal del circuito magnético y se muestra en la figura.

La potencia del devanado primario S1 es mayor que la del devanado secundario S2 por el valor de eficiencia ŋ.

El área de la sección de un rectángulo Qc se calcula mediante una fórmula bien conocida a través de sus lados, que son fáciles de medir con una regla o un calibre simples. Para un transformador blindado, el volumen de hierro se requiere un 30% menos que para uno de varilla. Esto se ve claramente en las fórmulas empíricas anteriores, donde Qc se expresa en centímetros cuadrados y S1 en vatios.

Para cada tipo de transformador, según su propia fórmula, se calcula la potencia del devanado primario a través de Qc, y luego se estima a través de la eficiencia su valor en el circuito secundario, que calentará la punta del soldador.

Por ejemplo, si se selecciona un núcleo magnético en forma de W para 60 vatios de potencia, entonces su sección transversal es Qc=0.7∙√60=5.42cm 2 .

Cómo elegir el diámetro del cable para los devanados del transformador.

El material del cable debe ser cobre, que se cubre con una capa de barniz para aislamiento. Cuando el devanado enciende las bobinas, el barniz elimina la aparición de cortocircuitos entre vueltas. El grosor del cable se selecciona de acuerdo con la corriente máxima.

Para el devanado primario, conocemos el voltaje de 220 voltios y decidimos la potencia primaria del transformador, eligiendo la sección transversal para el circuito magnético. Al dividir los vatios de esta potencia por los voltios del voltaje primario, obtenemos la corriente del devanado en amperios.

Por ejemplo, para un transformador con una potencia de 60 vatios, la corriente en el devanado primario será inferior a 300 miliamperios: 60 [vatios] / 220 [voltios] \u003d 0,272727.. [amperios].

De la misma manera, la corriente del devanado secundario se calcula a partir de sus valores de voltaje y potencia. En nuestro caso, esto no es necesario: un devanado de dos vueltas, el voltaje será pequeño y la corriente será grande. Por lo tanto, la sección transversal del cable actual se selecciona con un gran margen de una barra de cobre, lo que minimizará las pérdidas de resistencia eléctrica devanado secundario.

Habiendo determinado la corriente, por ejemplo, 300 mA, es posible calcular el diámetro del cable usando la fórmula empírica: cable d [mm]=0.8∙√I [A]; o 0,8∙√0,3=0,8 0,547722557505=0,4382 mm.

Tal precisión, por supuesto, no es necesaria. El diámetro calculado permitirá que el transformador funcione durante mucho tiempo y de manera confiable sin sobrecalentarse con la carga máxima. Y hacemos un soldador que se enciende periódicamente durante solo un par de segundos. Luego se apaga y se enfría.

La práctica ha demostrado que un diámetro de 0,14 ÷ 0,16 mm es bastante adecuado para estos fines.

Cómo determinar el número de vueltas de bobinado

La tensión en los terminales del transformador depende del número de vueltas y de las características del circuito magnético. Por lo general, no conocemos el grado de acero eléctrico y sus propiedades. Para nuestros propósitos, este parámetro simplemente se promedia y todo el cálculo del número de vueltas se simplifica a la forma: ώ = 45 / Qc, donde ώ es el número de vueltas por 1 voltio de voltaje en cualquier devanado del transformador.

Por ejemplo, para el transformador considerado de 60 watts: ώ=45/Qc=45/5.42=8.3026 vueltas por voltio.

Como conectamos el devanado primario a 220 voltios, el número de vueltas será ω1=220∙8.3026=1827 vueltas.

El circuito secundario utiliza 2 vueltas. Darán un voltaje de solo alrededor de un cuarto de voltio.

Para una distribución uniforme de las vueltas del cable dentro del circuito magnético, es necesario hacer un marco de cartón eléctrico, getinaks o fibra de vidrio. La tecnología de trabajo se muestra en la figura y las dimensiones se eligen teniendo en cuenta el diseño del circuito magnético. Los devanados aislados por el marco se colocan en una bobina, alrededor de la cual se ensamblan las placas del circuito magnético.

A menudo es posible usar un marco de fábrica, pero si necesita agregar placas para aumentar la potencia, deberá aumentar las dimensiones. Las piezas de cartón se pueden coser con hilos comunes o pegar. La caja de fibra de vidrio con ajuste preciso de las piezas se puede montar incluso sin pegamento.

En la fabricación de la bobina, se debe intentar asignar el mayor espacio posible para la colocación de los devanados y, al enrollar las vueltas, colocarlas juntas y de manera uniforme. Al colocar el cable a granel, es posible que simplemente no haya suficiente espacio y todo el trabajo tendrá que volver a hacerse.

En el soldador que se muestra en la fotografía, el devanado secundario está hecho de una barra de cobre con una sección transversal rectangular. Sus dimensiones son de 8 por 2 mm. También puede utilizar otros perfiles. Por ejemplo, será conveniente doblar un alambre redondo para que encaje dentro del circuito magnético. Con un vástago plano, tuve que trabajar mucho, usar un tornillo de banco, un martillo, plantillas y una lima para doblar uniformemente estrictamente de acuerdo con la configuración del marco de la bobina.

En la figura, la posición 1 muestra un vástago plano. Después de hacer el marco, debe determinar su longitud, teniendo en cuenta la distancia que tomará para las vueltas y la distancia hasta la punta del cable de cobre.

En la posición 2, se dobla suavemente aproximadamente en el medio en un tornillo de banco con pequeños golpes de martillo de acuerdo con el plano de orientación. Al cruzar una curva en ángulo recto, es necesario usar una plantilla de acero dulce con una forma que corresponda estrictamente a las dimensiones del marco de la bobina en la que se colocará el devanado.

La plantilla facilita mucho el trabajo del cerrajero al darle al bobinado la forma deseada. Primero, se envuelve una mitad del vástago, que se muestra en las posiciones 4, 5 y 6, y luego la otra mitad (ver 7 y 8).

Para facilitar la comprensión del proceso, junto a las imágenes de la caña en posiciones, unas líneas negras con una ligera distorsión muestran una secuencia de dobleces.

En la posición 8 se muestra condicionalmente sección a-A. Cerca de él, será necesario doblar el vástago 90 grados para facilitar el trabajo, como se muestra en la foto.

Si existen dobleces que impiden la libre colocación del devanado de potencia dentro del marco de la bobina, se pueden cortar con una lima. Las bobinas de metal no deben tocarse entre sí ni con el cuerpo. Para hacer esto, están separados por una capa de aislamiento no grueso.

Se perforan agujeros en los extremos del devanado secundario y se cortan hilos para atornillar tornillos M4. Sirven para sujetar una punta de cobre hecha de alambre cuadrado de 2,5 o 1,5. Dado que el voltaje en el devanado secundario es muy pequeño, la calidad de los contactos eléctricos de la punta debe controlarse, mantenerse limpios, limpiarse de óxidos y apretarse de manera confiable con tuercas y arandelas.

Hacer el devanado primario del soldador.

Una vez que el devanado de potencia del soldador esté listo y aislado, quedará claro cuánto espacio libre queda en la bobina para el cable delgado. Con escasez de espacio, los giros se colocan muy juntos.

El cable de bobinado consta de un núcleo de cobre y una o más capas de barniz y está marcado como PEV-1 (revestimiento de barniz de una sola capa), PEV-2 (dos capas), PETV-2 (más resistente al calor que PEV-2) , PEVTLK-2 (especial resistente al calor).

Al medir el diámetro del cable con un micrómetro, la lectura resultante debe reducirse según el grosor del aislamiento. Pero esto recomendación general para nuestro soldador no es crítico.

Dado el trabajo en condiciones de calefacción, es mejor rechazar la marca PEV-1, por cierto, tampoco se recomienda enrollarlo a granel.

Por lo general, el cable se enrolla en una bobina en máquinas caseras.

Cuando se coloca el devanado de potencia en el marco, será necesario realizar las vueltas manualmente y anotar su número en papel en un cierto intervalo, por ejemplo, cien o doscientos.

Antes de comenzar a trabajar, suelde hasta el comienzo del devanado. alambre trenzado en aislamiento fuerte, preferiblemente marca MGTF. Resistirá la flexión repetida, el calentamiento y el estrés mecánico durante mucho tiempo. Los extremos están conectados por soldadura, aislados. El fundente se selecciona solo colofonia, no se permite el ácido.

El núcleo flexible se fija en la bobina para que no se extraiga y se saca a través del orificio en la pared lateral. Una vez que se completa el devanado, el segundo extremo del devanado también se suelda al cable MGTF, que se saca.

Dado que se aplicarán 220 voltios al cable, debe estar bien aislado de la carcasa y del devanado secundario.

Desarrollo de diseño

Después de enrollar la bobina, el hierro se instala firmemente sobre ella, asegurándola con cuñas para que no se caiga. Antes del ensamblaje final de la caja, puede verificar el funcionamiento del soldador aplicando voltaje al devanado primario para calentar la punta y evaluar la característica de corriente-voltaje.

Si la estructura ensamblada está bien soldada, entonces esto no se puede hacer. Pero, para información: conviene adivinar el punto de funcionamiento del CVC en el punto de inflexión de la curva, cuando el hierro ha llegado a su saturación. Esto se hace cambiando el número de vueltas.

El método de determinación se basa en el suministro voltaje de corriente alterna de una fuente regulada al devanado del transformador a través de un amperímetro y un voltímetro. Se toman varias medidas ya partir de ellas se construye un gráfico que muestra el punto de inflexión (saturación de hierro). Luego se toma la decisión de cambiar el número de vueltas.

Mango, carcasa, interruptor

Como interruptor, es adecuado cualquier botón con reinicio automático, diseñado para corrientes de hasta 0,5 A. La foto muestra un microinterruptor de una grabadora antigua.

El mango del soldador está hecho de dos mitades de madera maciza, en las que se cortan cavidades para acomodar cables, un botón y una bombilla. De hecho, no se requiere luz de fondo, para ello debe hacer un grifo separado o un divisor resistivo-capacitivo.

Las mitades de los mangos se aprietan con espárragos y tuercas. Sobre ellos se monta una abrazadera de metal, que debe estar aislada del hierro del circuito magnético.

El diseño de caja casera abierta que se muestra en la foto proporciona un mejor enfriamiento, pero requiere atención y seguridad por parte del trabajador.

Valiente Alexey Semenovich

Los transformadores son dispositivos electromagnéticos que tienen dos o más devanados acoplados inductivamente y se utilizan para determinar el valor de la corriente alterna (voltaje). La estructura del dispositivo incluye un núcleo magnético con bobinados colocados sobre él. Las unidades monofásicas de bajo voltaje se utilizan para alimentar circuitos de control.

El devanado conectado a la fuente de voltaje se llama primario, y aquellos a los que están conectados los consumidores de corriente son secundarios. Las unidades se dividen en función del resultado del trabajo.

Los radioaficionados son conscientes de tal situación cuando es necesario hacer un transformador que tenga indicadores de corriente y voltaje que difieran de los indicadores estándar. A veces es posible encontrar un dispositivo listo para usar con los parámetros de devanado requeridos, pero con mayor frecuencia el transformador tiene que hacer uno propio.

Es necesario calcular el transformador, que en una situación industrial es un proceso complejo, pero los radioaficionados pueden calcular sus unidades de acuerdo con un esquema relativamente simplificado:

Primero, se determinan con los valores de los parámetros a la salida del futuro dispositivo. Se selecciona la potencia nominal óptima, que se calcula sumando las potencias de todos los devanados secundarios. Este indicador en cada devanado se determina multiplicando el voltaje en voltios y corriente de salida en amperios.

La potencia nominal le permitirá calcular la sección transversal del núcleo, obtenida en centímetros cuadrados. La elección del núcleo está influenciada por el ancho de su placa central y el espesor de la capa de composición tipográfica. Para determinar la sección transversal del núcleo, multiplique estos dos parámetros. La potencia cambia a medida que la corriente fluye del devanado primario al secundario. Esto se debe al flujo magnético en el núcleo, por lo que el tamaño del área del núcleo depende directamente del indicador de potencia.

El tipo óptimo es núcleo de armadura. Si tomamos como comparación el tipo toroidal o de varilla, entonces se requerirá una vez y media menos alambre para el dispositivo de bobinado para fabricar el blindado. El diseño toroidal consta de un anillo sobre el que se ubican los devanados, este tipo tiene la radiación magnética más pequeña de todas.

El diseño de la varilla asume la presencia de dos bobinas con bobinado de alambre en cada una. Los devanados se dividen en dos y se conectan en serie. Surgen dificultades para determinar la dirección del devanado; los tipos de núcleos de varilla se utilizan generalmente para transformadores potentes. El diseño de núcleo blindado se utiliza para transformadores de tamaño pequeño y mediano y consta de una sola bobina con una disposición de devanado conveniente.

Para comprobar si todos los devanados caben en la unidad seleccionada, utilice factor de llenado de la ventana. Para verificarlo, calcule el área de la ventana en el núcleo. Después de eso, se encuentra un coeficiente que muestra el número de vueltas que deben enrollarse para elevar el voltaje a un tamaño en el devanado de 1 voltio.

El número de vueltas se calcula según la necesidad de una vuelta de bobinado por cada 50 cm2. Si mide el área del núcleo, entonces se considera que el número de vueltas divide el área resultante por 50. Por ejemplo, si el área de la sección transversal es de 100 cm, entonces debe hacer dos vueltas del devanado por 1 voltio.

El cálculo del número total de vueltas de cable se realiza multiplicando la cantidad obtenida por 1 voltio por el voltaje total. Por ejemplo, 2 vueltas multiplicadas por 220, obtenemos 440 vueltas en un devanado. En el modo de operación cargado del transformador, parte del voltaje puede perderse para vencer la resistencia de los devanados secundarios. Número recomendado de vueltas determinar 5-9% más recibido en el cálculo.

El indicador de voltaje del devanado se multiplica por el coeficiente obtenido, dicho cálculo es idéntico para todos los devanados del transformador. El indicador de corriente de operación se calcula a partir de los parámetros del voltaje en la red y la potencia del transformador. El valor de la corriente operativa resultante se convierte a miliamperios y se calcula el diámetro del cable.

usando una mesa

Para seleccionar el indicador óptimo para la cantidad de cables, se utilizan tablas especiales que muestran cómo se reemplaza el diámetro del cable resultante en lugar de uno por dos o más idénticos en términos de trabajo conjunto.

Por ejemplo, el valor obtenido en el cálculo es de 0,52 mm, por lo tanto, según la tabla, se determina que dicho indicador se puede cambiar a dos cables de 0,32 mm cada uno o tomar tres hilos de 0,28 mm. Esto significa que el diámetro del hilo puede constar de varios diámetros, cuyo valor total no debe ser inferior al obtenido en el cálculo.

Comprobación de la corrección de la elección.

Finalmente, se comprueba el factor de relleno de la ventana. No debe ser superior a 0,5, teniendo en cuenta el aislamiento del cable. Si su valor es mayor, entonces debe tomar una sección más grande del núcleo y todo el cálculo se realiza nuevamente.

El principio de calcular el transformador en línea.

Este cálculo permite cambiar rápidamente la configuración, al tiempo que reduce el tiempo para desarrollar la capacidad del transformador. Los indicadores iniciales y los datos de las tablas automáticas se ingresan en los campos de diferentes colores. Puede corregir los datos ingresando sus propios indicadores. La calculadora le permitirá calcular el área requerida del cable y el número de vueltas en cada uno de los devanados.

Datos a introducir en el campo de la calculadora automática

Antes de que pueda calcular automáticamente el transformador en línea, debe definir indicadores para la entrada:

voltaje en el devanado primario, generalmente sustituya el valor de 220 V;
voltaje de salida del devanado secundario en voltios (sustituye los datos de su requerimiento);
corriente de salida del devanado secundario en amperios (ingrese su propio valor);
parámetros del diámetro exterior e interior del núcleo (establezca su valor);
especificar la altura del núcleo según sus propios parámetros.

El cálculo del transformador de acuerdo con las fórmulas seleccionadas de las fuentes se lleva a cabo con bastante lentitud, existe el peligro de cometer errores. El cálculo en línea le permitirá diseñar de manera rápida y eficiente. Un cálculo tan conveniente es adecuado para radioaficionados principiantes, y los profesionales pueden usarlo con no menos éxito. Mayoría manera rápida hacer un calculo - ingresa todos los datos y haz clic en el botón.