Первичная обмотка трансформатора: Первичная обмотка трансформатора | это… Что такое Первичная обмотка трансформатора?

Что такое первичная и вторичная обмотка трансформатора

Содержание

1. 24.05.2013
2. Тема: как сделать, намотать, перемотать вторичную, выходную обмотку трансформатора под нужный ток и напряжение, её простой расчёт.
3. Видео: Простой способ диагностики силового трансформатор
4. Как подобрать предохранитель для трансформатора
5. Что делаем далее, если неизвестно количество витков на вольт?
6. Формула для расчета витков трансформатора

Студенческий блог для электромеханика. Обучение и практика, новости науки и техники. В помощь студентам и специалистам

24.05.2013

Трансформатор — статический (без подвижных частей) электромагнитный аппарат, предназначенный для повышения или понижения напряжения переменного тока.

Принципиальная схема трансформатора приведена на рис. 1.

Основные части трансформатора: замкнутый стальной сердечник 1 и размещенные на этом сердечнике обмотки 2 и 3. Обмотки изолированы от стального сердечника и друг от друга, т. е. обмотки электрически не связаны между собой.

Сердечники трансформаторов набирают из листов специальной так называемой трансформаторной стали толщиной 0,35 или 0,5 мм.

Листы стали изолируют друг от друга специальной бумагой или лаковой изоляцией.

Трансформаторная сталь имеет повышенное по сравнению с обычной сталью электрическое сопротивление, способствующее, так же как и наличие прокладок и лака, уменьшению вихревых токов, индуктируемых в сердечнике, и связанных с ними потерь.

В трансформаторной стали потери, связанные с гистерезисом (перемагничиванием), меньше, чем в других сортах стали.

Обмотка трансформатора, к которой подводится электрическая энергия, называется первичной обмоткой, другая, к которой присоединяются приемники энергии, — вторичной обмоткой.

Соответственно все электрические величины (мощность, напряжение, ток, сопротивление и т. д.), относящиеся к электрической цепи первичной обмотки, называются первичными, а относящиеся ко вторичной обмотке, — вторичными.

Обмотка с более высоким напряжением называется обмоткой высшего напряжения (в. н.), обмотка, присоединенная к сети с меньшим напряжением, называется обмоткой низшего напряжения (н.н.).

Если вторичное напряжение меньше первичного, то трансформатор называется понижающим, а если больше — повышающим.

Режим работы трансформатора, при котором вторичная обмотка разомкнута, а к зажимам первичной подведено напряжение, называется холостым ходом.

Если к зажимам первичной обмотки подвести напряжение переменного тока U₁, то в первичной обмотке потечет ток, который создаст переменный магнитный поток.

Преобладающая часть магнитных линий потока замкнется по стальному сердечнику, пронизывая все нитки первичной и вторичной обмоток. Эта часть магнитного потока называется основным, или рабочим, магнитным потоком Ф_т.

Другая часть потока, обычно гораздо меньшая, замыкается через воздух, пронизывая только витки первичной обмотки, и называется потоком рассеяния первичной обмотки Ф_s1. При разомкнутой вторичной цепи (цепи, питаемой от вторичной обмотки) ток в ней отсутствует и с ней не связано никакое магнитное поле.

При замыкании вторичной цепи в ней появляется ток; связанное с ним магнитное поле образует два потока: один в сердечнике, другой, замыкающийся через воздух, Ф_s2; таким образом, около вторичной обмотки также создается поток рассеяния.

Потоки рассеяния аналогичны магнитному потоку самоиндукции, который создает ток в любой катушке индуктивности и любом проводе. Эти потоки являются вредными.

Согласно закону электромагнитной индукции при изменении основного магнитного потока индуктируется э. д. с. в первичной обмотке Е₁ и во вторичной Е₂.

Так как первичная обмотка с числом витков w₁ и вторичная обмотка с числом витков w₂ пронизываются одним и тем же основным потоком, то очевидно, что в каждом витке обеих обмоток индуктируется одинаковая по величине э. д. с. е. Следовательно, E_s1 = ew₁ и Е₂ = ew₂, откуда

где К — коэффициент трансформации трансформатора.

Поток рассеяния в свою очередь индуктирует э. д. с. рассеяния в первичной обмотке E_s1.

Следовательно, напряжение, приложенное к первичной обмотке трансформатора, U₁ должно быть уравновешено падением напряжения в активном сопротивлении I₁r₁ первичной обмотки, э. д. с. E_sl рассеяния и э. д. с. E₁ основного потока.

При холостом ходе, т. е. при разомкнутой вторичной цепи, E_s1 и I₁r₁ очень малы и можно считать, что э. д. с. Е₁, индуктируемая в первичной обмотке, полностью уравновешивает подведенное напряжение U₁.

При разомкнутой вторичной цепи э. д. с. Е₂ электрического тока не вызывает, но если мы замкнем вторичную обмотку, т. е. присоединим к ней приемники электроэнергии, то под действием вторичной э. д. с. по вторичной цепи потечет ток, подводимая к трансформатору первичная мощность преобразовывается во вторичную, где используется для приемников электроэнергии (электродвигателей, электрических ламп и т. д.).

Если не учитывать потерь, можно считать, что подводимая мощность E₁I₁ приблизительно равна вторичной мощности Е₂I₂ (I₁ и I₂ — первичный и вторичный токи трансформатора), т. е.

т. е. при трансформации первичный и вторичный токи приблизительно обратно пропорциональны числам витков соответствующих обмоток; э. д. с. первичной и вторичной обмоток прямо пропорциональны числам витков соответствующих обмоток.

Вторичный ток I₂, проходя в обмотке, создает ампер-витки I₂w₂, действующие в той же магнитной цепи трансформатора (сердечнике), что и ампер-витки первичной обмотки. Следовательно, при нагрузке основной магнитный поток (сцепленный с первичной и вторичной обмотками) будет определяться совместным действием ампер-витков l₁w₁ первичной и ампер-витков I₂w₂ вторичной обмоток.

Согласно закону Ленца индуктированный во вторичной обмотке ток направлен таким образом, что препятствует изменению сцепленного с ним магнитного потока. Изменение магнитного потока вызывается первичными ампер-витками l₁w₁. Следовательно, вторичный ток должен быть такого направления, чтобы создаваемые ими ампер-витки действовали против ампер-витков первичной обмотки.

Уменьшение основного магнитного потока из-за размагничивающего действия вторичных ампер-витков вызовет уменьшение индуктированной им э. д. с. Е₁ в первичной обмотке. Так как напряжение, приложенное к зажимам первичной обмотки U₁, остается постоянным, то при уменьшении Е₁ оно не уравновешивает напряжения U₁, поэтому ток увеличивается до величины, при которой восстанавливается равенство напряжения U₁ и э. д. с. Е₁. При этом основной магнитный поток должен практически сохранять величину, равную величине основного потока при холостом ходе.

Действительно, при всех нагрузках трансформатора напряжение сети U₁ должно уравновешиваться э. д. с. Е₁ (падением напряжения в первичной обмотке пренебрегаем). Для этого необходимо, чтобы основной магнитный поток Ф_т оставался неизменным, т. е. постоянным при любой нагрузке трансформатора. Ток I₁ в первичной обмотке должен быть таким, чтобы компенсировать влияние ампер-витков, создаваемых током I₂ во вторичной обмотке. Напряжения на зажимах вторичной обмотки всегда меньше э. д. с. Е₂ вследствие падения напряжения в активном и реактивном сопротивлениях вторичной обмотки.

Для трансформации трехфазного тока применяют трехфазные трансформаторы (трехстержневые), или групповые, которые составляются из трех однофазных.

Создателем первой конструкции трехфазного трансформатора является М. О. Доливо-Добровольский. Ученый применил его при сооружении в 1891 г. первой линии электропередачи трехфазного тока, по тому времени самой большой в мире по мощности и протяженности, осуществленной на расстоянии 178 км при напряжении до 30 000 в.

Трехстержневые трехфазные трансформаторы имеют общую магнитную цепь для всех трех фаз, состоящую из трех вертикальных стержней и двух горизонтальных, связывающих вертикальные стержни (рис. 2). Каждый вертикальный стержень 1, 2 и 3 с двумя обмотками I и II представляет собой однофазный трансформатор. Одна из обмоток является первичной,а другая — вторичной. Процессы, происходящие в каждой фазе трехфазного трансформатора, не отличаются от процессов в однофазном трансформаторе.

При этом в любой момент времени основной магнитный поток каждой фазы равен алгебраической сумме магнитных потоков двух других фаз.

Первичные, а также вторичные обмотки могут соединяться между собой звездой:

При передаче энергии из первичной обмотки трансформатора во вторичную часть мощности расходуется: на нагревание стального сердечника (гистерезис и вихревые токи), на нагревание первичной и вторичной обмоток (тепло Ленца).

Мощность, расходуемая на нагревание стального сердечника, называется потерями в стали и обозначается Р_ст.

Мощность, расходуемая на нагревание обмоток, называется потерями в меди и обозначается Р_м.

Отношение мощности Р₂, отдаваемой вторичной обмоткой потребителям тока (вторичная мощность), к мощности Р₁ подводимой к первичной обмотке (первичная мощность), называется коэффициентом полезного действия(к. п. д.) трансформатора:

— мощность, отдаваемая трансформатором.

Коэффициенты полезного действия трансформаторов достигают весьма высоких значений. К. п. д. некоторых мощных трансформаторов составляет 98—99%.

Трансформаторы, обычно применяемые в береговых установках, погружают в бак со специальным трансформаторным маслом. Масло имеет большую теплоемкость, чем воздух, лучше отводит теплоту и является хорошим изоляционным материалом. Масло повышает электрическую прочность изоляции обмоток трансформатора. Поэтому масляные трансформаторы имеют меньшие габариты, чем воздушные той же мощности и с таким же напряжением. Стенки бака для лучшей теплоотдачи изготовляются из волнистого железа; иногда к баку пристраивается специальный радиатор.

Трансформатор, имеющий только одну обмотку, часть которой является общей для первичной и вторичной цепи, называется автотрансформатором (рис. 3, б).

Первичная обмотка (рис. 3, а) — витки w₁ (участок обмотки 1—3), а вторичная — витки w₂ (участок обмотки 1′ — 2′).

В общей части обмотки 1—2 ток равен разности I₂ — I₁, так как в автотрансформаторе вторичная обмотка совмещена с первичной.

называется коэффициентом трансформации автотрансформатора.

Преимуществами автотрансформатора (по сравнению с трансформатором) являются уменьшение сечения общей части обмотки, больший к. п. д. и меньший вес.

Наряду с указанными достоинствами автотрансформатор имеет существенный недостаток, а именно: возможность проникновения высокого напряжения в сеть низкого напряжения, так как первичные обмотки имеют электрическое соединение; поэтому автотрансформаторы применяются главным образом в установках низкого напряжения.

Трансформаторы, предназначенные для береговых и общепромышленных установок, отличаются от судовых. Обычно трансформаторы мощностью свыше 10 кВА, применяемые в береговых установках, погружают в бак, наполненный специальным трансформаторным маслом.

Для установки на судах отечественная промышленность выпускает специальные типы судовых трансформаторов — однофазные и трехфазные. Все судовые трансформаторы имеют естественное воздушное охлаждение. Масляные трансформаторы, несмотря на их преимущества, на судах не применяют, так как масло обладает горючестью и может выплескиваться при качке.

Однофазные судовые трансформаторы выпускаются мощностью до 10,5 кВА, а трехфазные — до 50 ква.

Первичное напряжение их равно 400, 230 и 133 в (последнее только для однофазных трансформаторов), а вторичное — 230, 133, 115 и 25 в.

Для возможности регулирования вторичного напряжения первичная обмотка трансформатора имеет несколько выводов. У трансформаторов для номинального первичного напряжения 380 в эти выводы соответствуют напряжению сети 400, 390, 380 и 370 в, а у трансформатора на 220 в — 230, 225, 220 и 215 в.

Если при номинальном напряжении первичной сети к ней будет подключена более высокая ступень напряжения первичной обмотки (например 400 или 390 в при номинале 380 в), то на вторичной стороне трансформатора напряжение будет ниже номинального. При подключении на первичной стороне более низкой ступени, чем номинальное напряжение, на вторичной стороне получим напряжение выше номинального.

Судовые трансформаторы выпускаются для установки на открытых палубах и для установки в закрытых помещениях.

Изоляция их рассчитана на длительное пребывание в условиях большой влажности окружающей среды.

Все судовые трансформаторы выпускаются в гладких, закрытых металлических кожухах, снабженных лапами с отверстиями для крепления трансформаторов болтами к палубе или переборкам.

Тема: как сделать, намотать, перемотать вторичную, выходную обмотку трансформатора под нужный ток и напряжение, её простой расчёт.

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

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

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

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

К примеру, вы решили сделать себе блок питания относительно небольшой мощности. Берём от старой, ненужной электротехники (если таковая у вас имеется в доме, гараже) понижающий силовой трансформатор (с железным магнитопроводом) или его покупаем. Допустим, по сердечнику вы определили, что трансформатор имеет мощность около 120 ватт. Это значит, что при напряжении в 12 вольт (на вторичной обмотке) он может обеспечивать силу тока величиной до 10 ампер (мощность разделили на напряжение и получили силу тока).

В действительности же нужно учитывать, что у малогабаритных трансформаторов КПД равен около 80%, значит и максимальный выходной ток будет чуть меньше, чем 10 ампер (исходя из данного примера).

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

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

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

Прежде чем подключать трансформатор к сети,нужно определить первичную обмотку трансформатора, прозвонить его первичные и вторичные обмотки омметром.

У понижающих трансформаторов сопротивление сетевой обмотки намного больше, чем сопротивление вторичных обмоток и может отличаться в сто раз.

Первичных (сетевых) обмоток может быть несколько, либо единственная обмотка может иметь отводы, если трансформатор универсальный и рассчитан на использование при разных напряжениях сети.

В двух каркасных трансформаторах на стержневых магнитопроводах, первичные обмотки распределены по обоим каркасам.

При пробном включении трансформаторов можно воспользоваться приведённой схемой. При неправильном определение первичного напряжения трансформатора, предохранитель FU защитит сеть от короткого замыкания, а трансформатор от повреждения.

Видео: Простой способ диагностики силового трансформатор

Когда неизвестен тип силового трансформатора, тем более мы не знаем его паспортных данных, на помощь приходит обыкновенный стрелочный тестер и не хитрое приспособление в лице лампы накаливания.

Как подобрать предохранитель для трансформатора

Рассчитываем ток предохранителя обычным способом:

I – ток, на который рассчитан предохранитель (Ампер),
P – габаритная мощность трансформатора (Ватт),
U – напряжение сети (

Ближайшее значение – 0,25 Ампер.

определение первичного напряжения трансформатора

Схема измерения тока Холостого Хода (ХХ) трансформатора. Ток ХХ трансформатора обычно замеряют, чтобы исключить наличие короткозамкнутых витков или убедится в правильности подключения первичной обмотки.

При замере тока ХХ, нужно плавно поднимать напряжение питания. При этом ток должен плавно возрастать. Когда напряжение превысит 230 Вольт, ток обычно начинает возрастать более резко. Если ток начинает резко возрастать при напряжении значительно меньшем, чем 220 Вольт, значит, либо Вы неправильно выбрали первичную обмотку, либо она неисправна.

Мощность (Вт)	Ток ХХ (мА)
5 — 10	10 — 200
10 -50	20 — 100
50 — 150	50 — 300
150 — 300	100 — 500
300 — 1000	200 — 1000

Ориентировочные токи ХХ трансформаторов в зависимости от мощности.
Нужно добавить, что токи ХХ трансформаторов даже одной и той же габаритной мощности могут очень сильно отличаться. Чем более высокие значения индукции заложены в расчёт, тем больше ток ХХ.

Схема подключения, при определения количества витков на вольт.

Можно подобрать готовый трансформатор из числа унифицированных типа ТН,
ТА, ТНА, ТПП и других. А если Вам необходимо намотать или перемотать
трансформатор под нужное напряжение, что тогда делать?

Тогда необходимо подобрать подходящий по мощности силовой трансформатор
от старого телевизора, к примеру, трансформатор ТС-200 и ему подобные.

Надо четко понимать, что чем больше количества витков в первичной обмотке тем больше её сопротивление и поэтому меньше нагрев и второе, чем толще провод, тем больше можно получить силу тока, но это зависит от размеров сердечника — сможете ли разместить обмотку.

Что делаем далее, если неизвестно количество витков на вольт?

Для этого необходим ЛАТР, мультиметр (тестер) и прибор измеряющий переменный ток —
амперметр. Наматываем по вашему усмотрению обмотку поверх имеющейся,
диаметр провода любой, для удобства можем намотать и просто монтажным
проводом в изоляции.

Формула для расчета витков трансформатора

P=U2*I2 (мощность трансформатора)

Sсерд(см2)= √ P(ва) N=50/S

I1(a)=P/220 (ток первичной обмотки)

W1=220*N (количество витков первичной обмотки)

W2=U*N (количество витков вторичной обмотки)

D1=0,02*√i1(ma) D2=0,02*√i2(ma)
K=Sокна/(W1*s1+W2*s2)

50/S — это эмпирическая формула, где S — площадь сердечника трансформатора в см2 (ширину х толщину), считается, что она справедлива до мощности порядка 1кВт.
Измерив площадь сердечника, прикидываем сколько надо
витков намотать на 10 вольт, если это не очень трудно, не разбирая
трансформатора наматываем контрольную обмотку через свободное
пространство (щель).

Подключаем лабораторный автотрансформатор к
первичной обмотке и подаёте на неё напряжение, последовательно включаем
контрольный амперметр, постепенно повышаем напряжение ЛАТР-ом, до начала
появления тока холостого хода.

Если вы планируете намотать трансформатор с достаточно
«жёсткой» характеристикой, к примеру, это может быть усилитель мощности
передатчика в режиме SSB, телеграфном, где происходят довольно резкие
броски тока нагрузки при высоком напряжении ( 2500 -3000 в), например,
тогда ток холостого хода трансформатора устанавливаем порядка 10% от
максимального тока, при максимальной нагрузке трансформатора. Замерив
полученное напряжение, намотанной вторичной контрольной обмотки, делаем
расчет количества витков на вольт.

Пример: входное напряжение 220вольт, измеренное напряжение вторичной обмотки 7,8 вольта, количество витков 14.

Рассчитываем количества витков на вольт
14/7,8=1,8 витка на вольт.

Если нет под рукой амперметра, то вместо него можно использовать
вольтметр, замеряя падение напряжение на резисторе, включенного в разрыв
подачи напряжения к первичной обмотке, потом рассчитать ток из
полученных измерений.

Как определить обмотки неизвестного трансформатора, первичную, вторичную

Блоки питанияБлок питания, Ремонт трансформаторов, Сетевые трансформаторыНет комментариев для Как подключить неизвестный трансформатор к сети

Содержание:

Прежде чем подключать трансформатор к сети,нужно определить первичную обмотку трансформатора, прозвонить его первичные и вторичные обмотки омметром.

У понижающих трансформаторов сопротивление сетевой обмотки намного больше, чем сопротивление вторичных обмоток и может отличаться в сто раз.

несколько первичных обмоток

Первичных (сетевых) обмоток может быть несколько, либо единственная обмотка может иметь отводы, если трансформатор универсальный и рассчитан на использование при разных напряжениях сети.

В двух каркасных трансформаторах на стержневых магнитопроводах, первичные обмотки распределены по обоим каркасам.

защищен предохранителем

При пробном включении трансформаторов можно воспользоваться приведённой схемой. При неправильном определение первичного напряжения трансформатора, предохранитель FU защитит сеть от короткого замыкания, а трансформатор от повреждения.

Как подобрать предохранитель для трансформатора

Рассчитываем ток предохранителя обычным способом:

I = P / U

I – ток, на который рассчитан предохранитель (Ампер),
P – габаритная мощность трансформатора (Ватт),
U – напряжение сети (~220 Вольт).

Пример:

35 / 220 = 0,16 Ампер

Ближайшее значение – 0,25 Ампер.

определение первичного напряжения трансформатора

Схема измерения тока Холостого Хода (ХХ) трансформатора. Ток ХХ трансформатора обычно замеряют, чтобы исключить наличие короткозамкнутых витков или убедится в правильности подключения первичной обмотки.

При замере тока ХХ, нужно плавно поднимать напряжение питания. При этом ток должен плавно возрастать. Когда напряжение превысит 230 Вольт, ток обычно начинает возрастать более резко. Если ток начинает резко возрастать при напряжении значительно меньшем, чем 220 Вольт, значит, либо Вы неправильно выбрали первичную обмотку, либо она неисправна.

Мощность (Вт)	Ток ХХ (мА)
5 — 10	10 — 200
10 -50	20 — 100
50 — 150	50 — 300
150 — 300	100 — 500
300 — 1000	200 — 1000

Ориентировочные токи ХХ трансформаторов в зависимости от мощности.
Нужно добавить, что токи ХХ трансформаторов даже одной и той же габаритной мощности могут очень сильно отличаться. Чем более высокие значения индукции заложены в расчёт, тем больше ток ХХ.

Схема подключения, при определения количества витков на вольт.

Можно подобрать готовый трансформатор из числа унифицированных типа ТН,
ТА, ТНА, ТПП и других. А если Вам необходимо намотать или перемотать
трансформатор под нужное напряжение, что тогда делать?

Тогда необходимо подобрать подходящий по мощности силовой трансформатор
от старого телевизора, к примеру, трансформатор ТС-200 и ему подобные.

Надо четко понимать, что чем больше количества витков в первичной обмотке тем больше её сопротивление и поэтому меньше нагрев и второе, чем толще провод, тем больше можно получить силу тока, но это зависит от размеров сердечника — сможете ли разместить обмотку.

Что делаем далее, если неизвестно количество витков на вольт?

Для этого необходим ЛАТР, мультиметр (тестер) и прибор измеряющий переменный ток —
амперметр. Наматываем по вашему усмотрению обмотку поверх имеющейся,
диаметр провода любой, для удобства можем намотать и просто монтажным
проводом в изоляции.

50/S

Сопутствующие формулы:

P=U2*I2 (мощность трансформатора)

Sсерд(см2)= √ P(ва)    N=50/S

I1(a)=P/220 (ток первичной обмотки)

W1=220*N   (количество витков первичной обмотки)

W2=U*N (количество витков вторичной обмотки)

D1=0,02*√i1(ma)    D2=0,02*√i2(ma)
K=Sокна/(W1*s1+W2*s2)

50/S — это эмпирическая формула, где S — площадь сердечника трансформатора в см2  (ширину х толщину), считается, что она справедлива до мощности порядка 1кВт.
Измерив площадь сердечника, прикидываем сколько надо
витков намотать на 10 вольт, если это не очень трудно, не разбирая
трансформатора наматываем контрольную обмотку через свободное
пространство (щель).

Подключаем лабораторный автотрансформатор к
первичной обмотке и подаёте на неё напряжение, последовательно включаем
контрольный амперметр, постепенно повышаем напряжение ЛАТР-ом, до начала
появления тока холостого хода.

Если вы планируете намотать трансформатор с достаточно
«жёсткой» характеристикой, к примеру, это может быть усилитель мощности
передатчика в режиме SSB, телеграфном, где происходят довольно резкие
броски тока нагрузки при высоком напряжении ( 2500 -3000 в), например,
тогда ток холостого хода трансформатора устанавливаем порядка 10% от
максимального тока, при максимальной нагрузке трансформатора. Замерив
полученное напряжение, намотанной вторичной контрольной обмотки, делаем
расчет количества витков на вольт.

Пример: входное напряжение 220вольт, измеренное напряжение вторичной обмотки 7,8 вольта, количество витков 14.

Рассчитываем количества витков на вольт
14/7,8=1,8 витка на вольт.

Если нет под рукой амперметра, то вместо него можно использовать
вольтметр, замеряя падение напряжение на резисторе, включенного в разрыв
подачи напряжения к первичной обмотке, потом рассчитать ток из
полученных измерений.

Видео: Простой способ диагностики силового трансформатор

Когда неизвестен тип силового трансформатора, тем более мы не знаем его паспортных данных, на помощь приходит обыкновенный стрелочный тестер и не хитрое приспособление в лице лампы накаливания.

Первичная обмотка трансформатора содержит неполное количество витков, как узнать сколько домотать. « ЭлектроХобби

Первичная обмотка трансформатора содержит неполное количество витков, как узнать сколько домотать. « ЭлектроХобби

Блог Формулы и Расчеты

В данной статье речь пойдет о том, как можно простым образом до рассчитать количество витков, которого может не хватать на первичной обмотке трансформатора. Допустим, у меня был тороидальный трансформатор, у которого изначально полная первичная обмотка была ранее отмотана (был нужен такой провод для своих нужд). В итоге имелся силовой трансформатор, который содержал неполное количество витков на своей первичке (оставшиеся количество витков было неизвестно). Естественно, в таком виде силовые трансформаторы нельзя подключать к сетевому напряжению, поскольку это грозит быстрым его разогревом и последующим выходом из строя.

Чтобы сэкономить свое время не срезая остатки первичной обмотки и последующей  полной намотки ее заново, я решил просто узнать, какое именно количество витков не хватает, чтобы их домотать. Первое что я сделал, это зашел в интернет, в поисковике набрал такой запрос – онлайн калькулятор для расчета тороидального трансформатора.

Первые появившиеся ссылки вели на страницу с таким калькулятором, в котором мне понадобилось вбить всего несколько известных мне параметра моего трансформатора. А именно, для тороидального трансформатора нужно было знать внешний диаметр его железного сердечника, внутренний диаметр и высоту этого магнитопровода (в сантиметрах).

Онлайн калькулятор мне выдал множество дополнительных характеристик и параметров моего тороидального трансформатора. Для моего дорасчета первичной обмотки нужно было знать только количество витков, которое приходится на один вольт (именно для моей габаритной мощности трансформатора). В этом же калькуляторе я узнал, что габаритная мощность моего транса равна 160 Вт. И количество витков на один вольт было 4 витка. Далее расчеты мной уже производились по простым формулам.

Итак, мне понадобился еще один трансформатор, который бы выступал в роли источника переменного низкого напряжения с определенной величиной. В своих залежах электронных частей я нашел маломощный трансформатор с мощностью где-то около 3 Вт. Для этой роли подойдет абсолютно любой трансформатор, ну естественно чтобы с ним было удобно работать. Первичная обмотка питалась от 220 вольт, а вторичная обмотка этого проверочного трансформатора была рассчитана на напряжение 5 вольт. Причем ток этой вторичной обмотки был относительно небольшой, всего где-то до 0,5 ампера, а то и еще меньше. Но для моих задач и его будет вполне хватать.

Уже зная, что количество витков для моего тороидального трансформатора на один вольт приходится 4 витка, и проверочное напряжение второго (проверочного) трансформатора равно 5 вольт, то легко можно было посчитать количество витков для проверочной вторичной обмотки на тороидальный трансформатор. То есть, 4 витка умножаем на проверочные 5 вольт, и получаем 20 витков. Если у вас будет другое проверочное напряжение, то значит свое значение умножаете на свои витки для одного вольта. Эти свои 20 витков далее я намотал как вторичную обмотку моего тороидального трансформатора. Провод по диаметра также можно брать любой (ну скажем от 0,3 мм до того, который будет удобно наматывать на трансформатор).

В итоге на моем тороидальном трансформаторе была вторичная обмотка, содержащая 20 витков провода, и которая уже была первичной. То есть, поскольку напряжение первичной и вторичной обмотки пропорционально друг другу, то подавая на известное количество витков определенное напряжение мы можем на второй обмотке (на которой неизвестно количество витков) измерить появившееся переменное напряжение. А именно, на проверочную обмотку я подал 5 вольт от проверочного трансформатора, после чего обычным мультиметром измерил величину переменного напряжения на той обмотке, где мне нужно домотать не хватающие витки провода. Эта неизвестная обмотка показала напряжение 154 вольта (если учесть потери и погрешности, то скорее всего она изначально была рассчитана на напряжение 160 вольт).

Теперь, когда я знаю напряжение этой неизвестной первичной обмотки (160 вольт), и что на вольт приходится 4 витка провода, я легко могу вычислить (перемножив 160 на 4), что эта обмотка уже содержит 640 витков. Далее, легко вычислить количество витков, которое должно быть у нормальной, полной этой первичной обмотки. Для этого мы 220 вольт умножаем на 4 (витки на 1 вольт). Получаем, что полная первичная обмотка тороидального трансформатора должна содержать 880 витков. Далее, мы от полного количества витков 880 отнимаем уже имеющееся, то есть 640 витков. И получаем, что на первичную обмотку нужно домотать всего 240 витков такого же провода (с таким же диаметром). Вот и все простые расчеты.

Видео по этой теме:

P. S. Этот пример дорасчета я привел для своего тороидального трансформатора, хотя если у вас трансформатор с другим сердечником (П образный или Ш образный), то и онлайн калькулятор нужно будет найти под свой тип сердечника. А все остальные вычисления делаются так же, как и в моем случае.

Поиск по сайту

Меню разделов



Основы трансформаторов — Трансформаторы — Основы электроники

Трансформаторы

Трансформатор — это устройство, передающее электрическую энергию от одного цепь к другой за счет электромагнитной индукции. Электрическая энергия всегда передается без изменения частоты, но может включать изменения амплитуд напряжения и тока. Потому что работает трансформатор по принципу электромагнитной индукции, он должен использоваться с входное напряжение источника, изменяющееся во времени. Есть много видов власти подходящие под это описание; для простоты объяснения и понимания, Действие трансформатора будет объяснено с использованием синусоидального переменного напряжения в качестве источник ввода.

Компоненты трансформатора

В своей основной форме трансформатор состоит из:

• Первичная обмотка (катушка), которая получает энергию от источника переменного тока.
• Вторичная обмотка (катушка), которая получает энергию от первичной обмотки и подает ее на нагрузку.
• Сердечник, обеспечивающий путь для магнитных линий потока.

Первичная и вторичная катушки намотаны на материал сердечника определенного типа. В некоторых случаях витки проволоки наматывают на цилиндрическую или прямоугольную немагнитная форма. По сути, материал сердечника — воздух, а трансформатор — называется трансформатор с воздушным сердечником . Трансформаторы, используемые на низких частотах, такие как 50 и 60 Гц, требуют сердечника из магнитного материала с низким магнитным сопротивлением, обычно железо. Этот тип трансформатора называется трансформатором с железным сердечником .

Схематические обозначения трансформаторов

На рисунке ниже показаны типовые схематические обозначения трансформаторов. Символ для трансформатор с воздушным сердечником показан на виде А. Части В и С на рисунке показывают трансформаторы с железным сердечником. Полосы между катушками используются для обозначения железное ядро. Часто к трансформатору делают дополнительные подключения. обмотки в точках, отличных от концов обмоток. Эти дополнительные соединения называются нажимает . Когда кран подключен к центру обмотки, он называется центральным отводом . Вид C на рисунке ниже показывает схематическое изображение трансформатора с железным сердечником с центральным отводом.

Схематические обозначения различных типов трансформаторов.

Трансформатор без нагрузки

На рисунке ниже показан трансформатор с воздушным сердечником. Первичная обмотка подключен к источнику синусоидального переменного напряжения. Напряжение источника управляет ток через первичную обмотку и, будучи синусоидальным, подвергается непрерывному изменяется по величине и направлению. Магнитное поле (поток) накапливается (расширяется) и сжимается (сжимается) вокруг первичной обмотки. Изменяющееся магнитное поле, создаваемое первичной катушкой, режет вторичную. обмотка. Наведенное напряжение (ЭДС) возникает в первичная и вторичная обмотки изменяющимся магнитным полем. Первичное индуцированное напряжение немного меньше чем напряжение источника, и они противоположны по полярности друг другу. Небольшая разница между напряжением источника и первичным наведенным напряжение достаточно велико, чтобы обеспечить протекание небольшого первичного тока, называется намагниченность , или возбуждение , ток , при вторичка не подключена к нагрузке.

Трансформатор без нагрузки.

Величина тока возбуждения определяется тремя факторами: (1) величина напряжения источника, (2) сопротивление провода первичной катушки и потери в сердечнике, и (3) реактивное сопротивление первичной обмотки, которое зависит от частоты возбуждающего тока. Эти два последних фактора управляется трансформаторной конструкцией.

Ток возбуждения выполняет две функции:

1. Большая часть энергии возбуждения используется для поддержания магнитного поля Главная.
2. Небольшое количество энергии используется для преодоления сопротивления провода и потери в сердечнике, которые рассеиваются в виде тепла (потери мощности).

Взаимосвязь первичной и вторичной фаз

Вторичное напряжение трансформатора может быть синфазным или в противофазе с первичным напряжением. Это зависит от направления в котором намотаны обмотки и расположение соединений во внешнюю цепь (нагрузку). Проще говоря, это означает, что два напряжения могут подниматься и опускаться вместе, или одно может подниматься, пока другое падает.

Трансформаторы, у которых вторичное напряжение совпадает по фазе с первичные называются трансформаторами с одинаковой обмоткой , а те в которых напряжения сдвинуты по фазе на 180 градусов, называются Трансформаторы разнообмоточные .

Точки используются для обозначения точек на условном обозначении трансформатора. которые имеют одинаковую мгновенную полярность (точки, находящиеся в фазе).

Использование точек, указывающих фазу, показано на рисунке ниже. В части (А) на рисунке первичная и вторичная обмотки намотаны сверху вниз по часовой стрелке, если смотреть сверху на обмотки. При построении таким образом верхний вывод первичного и верхнего лидерство вторичного имеют такая же полярность. На это указывает точки на символе трансформатора. Отсутствие фазовых точек указывает на изменение полярности.

Мгновенная полярность зависит от направления намотки.

Часть (B) рисунка иллюстрирует трансформатор, в котором первичная и вторичные намотаны в противоположных направлениях. Если смотреть сверху обмотки, первичная обмотка намотана по часовой стрелке сверху вниз. внизу, а вторичка намотана против часовой стрелки. Обратите внимание, что верхние лиды первичного и вторичного каналов имеют напротив полярности. На это указывают точки, расположенные на противоположных концах. символ трансформатора. Таким образом, полярность напряжения на клеммы вторичной обмотки трансформатора зависит от направления в вторичка намотана относительно первичной.

Коэффициент сцепления

Коэффициент связи трансформатора зависит от часть общей линии потока, которая пересекает как первичную, так и вторичную обмотки. В идеале все линии потока, генерируемые первичной обмоткой, должны пересекать вторичную обмотку. и все линии потока, генерируемого вторичной обмоткой, должны пересекать начальный. Тогда коэффициент связи будет равен единице (единице), а максимальный энергия будет передаваться от первичного к вторичному. В практичных силовых трансформаторах используются сердечники из кремнистой стали с высокой проницаемостью. и близкое расстояние между обмотками, чтобы обеспечить высокий коэффициент муфты.

Линии потока, создаваемые одной обмоткой, которые не связаны с другой обмотки называются поток рассеяния . Поскольку поток рассеяния, создаваемый первичка не режет вторичку, она не может индуцировать напряжение в вторичное. Следовательно, индуцированное во вторичной обмотке напряжение меньше чем это было бы, если бы потока рассеяния не существовало. Поскольку эффект потока рассеяния, чтобы снизить напряжение, наведенное во вторичной обмотке, эффект можно воспроизвести, предположив, что индуктор подключен последовательно с первичкой. Эта серия индуктивность рассеяния is Предполагается, что часть приложенного напряжения падает, оставляя меньшее напряжение по первичке.

Обороты и коэффициенты напряжения

Суммарное напряжение, индуцируемое во вторичной обмотке трансформатор определяется в основном коэффициентом числа витков в первичной к числу витков во вторичной, а по величина напряжения, подаваемого на первичку. См. рисунок ниже. Часть (А) на рисунке изображен трансформатор, первичная обмотка которого состоит из десяти витков провода, вторичная обмотка которого состоит из одного витка провода. Тебе известно что по мере того, как линии потока, создаваемые первичным устройством, расширяются и сжимаются, они вырезали оба десять витков первичной обмотки и один виток вторичное. Так как длина провода во вторичной обмотке примерно такой же, как длина провода в каждом Включите первичную обмотку, напряжение (ЭДС), индуцированное во вторичной обмотке, будет такое же, как напряжение (ЭДС), индуцированное в каждом витке первичной обмотки . Это означает, что при подаче напряжения на первичную обмотку 10 вольт, встречная ЭДС в первичке почти 10 вольт. Таким образом, каждый ход в первичная обмотка будет иметь наведенную встречную ЭДС, равную примерно одной десятой общее приложенное напряжение, или один вольт. Поскольку одни и те же линии потока пересекают витков как во вторичном, так и в первичном, каждый виток будет иметь в нем индуцируется ЭДС в один вольт. Трансформатор в части (А) рисунок ниже имеет только один виток во вторичной обмотке, таким образом, ЭДС на вторичка — один вольт.

Обороты трансформатора и коэффициенты напряжения.

Трансформатор, представленный в части (B) рисунка выше, имеет десятивитковую первичный и двухвитковый вторичный. Поскольку поток индуцирует один вольт на очередь, общее напряжение на вторичной обмотке равно двум вольтам. Уведомление что вольты на виток одинаковы как для первичной, так и для вторичной обмотки. обмотки. Поскольку встречная ЭДС в первичке равна (или почти) приложенного напряжения, пропорция может быть установлена, чтобы выразить значение напряжение, индуцированное с точки зрения напряжения, приложенного к первичной и количество витков в каждой обмотке. Эта пропорция также показывает соотношение между числом витков в каждой обмотке и напряжение на каждой обмотке. Эта пропорция выражается уравнение

куда

N _p — число витков в первичной обмотке
В _p — напряжение, приложенное к первичной обмотке
В _с — напряжение, наведенное во вторичной обмотке
_{во вторичном}

Обратите внимание, что уравнение показывает, что отношение вторичного напряжения к первичному напряжению равно отношению вторичных витков к первичному повороты. Уравнение можно записать как

Следующие формулы выводятся из приведенного выше уравнения:

Если известны любые три из величин в приведенных выше формулах, четвертая величина может быть вычислена.

Пример
Трансформатор имеет 200 витков в первичной обмотке, 50 витков во вторичной обмотке и 120 витков во вторичной обмотке. вольт, подаваемых на первичную обмотку ( В _р ). Какое напряжение через вторичный ( В _с )?

Решение:

Трансформатор в приведенной выше задаче имеет меньше витков во вторичной обмотке, чем в первичке. В результате напряжение на вторичной обмотке меньше. чем на первичке. Трансформатор, в котором напряжение на на вторичной обмотке меньше, чем напряжение на первичной называемый понижающим трансформатором . Соотношение шага вниз четыре к одному трансформатор пишется как 4:1. Трансформатор с меньшим количеством витков первичном, чем во вторичном, будет создавать большее напряжение на вторичного, чем напряжение, приложенное к первичному. трансформатор в котором напряжение на вторичной обмотке больше, чем напряжение применяется к первичной называется повышающий трансформатор . Соотношение повышающего трансформатора «один на четыре» следует записать как 1:4. Уведомление в двух соотношениях номинал первичной обмотки всегда указывается первым.

Влияние нагрузки

Когда сопротивление нагрузки подключено к вторичной обмотке (рисунок ниже), напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, вызывает протекание тока во вторичной обмотке. Этот ток создает поле потока вокруг вторичный (показан пунктирными линиями), который противостоит потоку поле о первичном (закон Ленца). Таким образом, поток о вторичном отменяет часть потока относительно первичного. Суммарный поток в ядре трансформатор является общим как для первичной, так и для вторичной обмотки. При меньшем потоке, окружающем обмотки, первичная и вторичная индукция напряжения снижаются. Снижение первичного индуцированного напряжения увеличивает разницу между напряжением источника и первичным наведенным напряжением, тем самым позволяя протекать большему первичному току. Дополнительный ток в первичной обмотке генерирует больше линий потока, почти восстанавливая исходное количество общих линий потока.

Простой трансформатор, показывающий соотношение потоков первичной и вторичной обмотки.

Обороты и коэффициенты тока

Количество силовых линий, развитых в ядре, пропорционально сила намагничивания (в ампер-витках) первичной и вторичной обмоток. Ампер ( I × N ) является мерой магнитодвижущей силы. сила; определяется как магнитодвижущая сила, развиваемая одним ампер тока, протекающего по катушке с одним витком. Поток, существующий в сердечник трансформатора окружает как первичную, так и вторичную обмотки. Поскольку поток одинаков для обеих обмоток, ампер-витки в обеих первичная и вторичная обмотки должны быть одинаковыми.

Следовательно:

куда

I _п Н _п — ампер-витки в первичной обмотке

Разделив обе части уравнения на I _p N _s , вы получаете:

С

тогда

куда

V _P — напряжение, применяемое к первичному
V _S — Напряжение во вторичном
I _P — Current в первичном
I _S — Current в
I _S — Curity
.

Обратите внимание, что уравнения показывают, что коэффициент текущей ликвидности является обратным отношение витков и отношение напряжения. Это означает, что трансформатор, имеющий меньше витков во вторичной обмотке, чем в первичной, приведет к понижению напряжение, но увеличит ток.

Пример:
Трансформатор имеет отношение напряжения 6:1. Найдите ток в вторичный, если ток в первичном 200 мА.

Решение:

Транспонирование для I _s :

Замена:

В приведенном выше примере показано, что хотя напряжение на вторичной обмотке составляет одну шестую напряжения на первичной обмотке, ток во вторичной в шесть раз больше тока в первичной обмотке.

На приведенные выше уравнения можно посмотреть с другой точки зрения. Выражение

называется коэффициентом трансформации витков и может быть выражен как единый фактор. Помните, соотношение оборотов указывает сумму на трансформатор увеличивает или уменьшает приложенное напряжение к первичке. Например, если вторичная обмотка трансформатора имеет в два раза больше витков, чем в первичной обмотке, индуцированное напряжение во вторичке будет в два раза больше напряжения на первичке. Если во вторичной обмотке вдвое меньше витков, чем в первичной, то напряжение на вторичной обмотке будет половина напряжения на первичной. Однако коэффициент витков и коэффициент тока трансформатора имеют обратное отношение. Таким образом, повышающий трансформатор 1:2 будет иметь половину ток во вторичке как в первичке. Понижающий трансформатор 2:1. ток во вторичной обмотке будет в два раза больше, чем в первичной.

Соотношение мощностей между первичной и вторичной обмотками

Как только что было объяснено, коэффициент трансформации трансформатора влияет на ток. а также напряжение. Если напряжение во вторичной обмотке удвоится, ток на вторичке вдвое меньше. И наоборот, если напряжение уменьшается вдвое в во вторичной обмотке ток удваивается. Таким образом, вся мощность, подводимая к первичной обмотке источником, также передается к нагрузке вторичным (минус мощность, потребляемая вторичным трансформатора в виде потерь). Обратитесь снова к трансформатору проиллюстрировано на рисунке выше. Соотношение оборотов 10:1. Если вход на первичку 0,1 А при 300 В, мощность в первичный P = В × I = 30 Вт. Если Трансформатор потерь не имеет, на вторичку подается 30 Вт. Вторичная обмотка понижает напряжение до 30 В и увеличивает ток. до 1 А. Таким образом, мощность, отдаваемая в нагрузку вторичной обмоткой, равна P = В × I = 30 В × 1 А = 30 Вт.

Важно помнить, что за исключением мощности потребляется внутри трансформатора, вся мощность передается на первичную источником будет доставлено в нагрузку.

Как формула:

куда

P _s — мощность, отдаваемая в нагрузку вторичкой
P _p — мощность, отдаваемая источником в первичку
P _L — потери мощности в трансформаторе

Transformer Basic Operation

Google Ads

• После изучения этого раздела вы сможете описать:
• • Базовая работа трансформатора.
• • Передаточное отношение.
• • Коэффициент мощности.
• • Коэффициент трансформации.
• • Потери в трансформаторе: медь, гистерезис и вихревые токи.
• • Эффективность трансформатора и ток без нагрузки.

Трансформаторы.

Трансформатор использует принципы электромагнетизма для изменения одного уровня напряжения переменного тока на другой. Работа Фарадея в 19 веке показала, что изменение тока в проводнике (например, в первичной обмотке трансформатора) создает вокруг проводника изменяющееся магнитное поле. Если в это изменяющееся магнитное поле поместить другой проводник (вторичную обмотку), в этой обмотке будет индуцироваться напряжение.

Передаточное отношение.

Фарадей также рассчитал, что напряжение, индуцируемое во вторичной обмотке, будет иметь величину, зависящую от КОЭФФИЦИЕНТА ОБОРОТОВ трансформатора. т. е. если вторичная обмотка имеет половину числа витков первичной обмотки, то вторичное напряжение будет вдвое меньше напряжения на первичной обмотке. Точно так же, если вторичная обмотка имеет вдвое большее количество витков, чем первичная обмотка, вторичное напряжение будет вдвое больше первичного напряжения.

Коэффициент мощности.

Поскольку трансформатор является пассивным компонентом (у него нет внешнего источника питания), он не может вырабатывать на вторичной обмотке больше мощности, чем подается на первичную. Поэтому, если вторичное напряжение больше первичного напряжения на определенную величину, вторичный ток будет меньше первичного тока на аналогичную величину, т. е. если напряжение удвоится, ток уменьшится вдвое.

Рис. 11.1.1 Базовая работа трансформатора.

Коэффициент трансформации.

Базовая работа трансформатора может быть описана двумя формулами, связывающими коэффициент трансформации с коэффициентом трансформации обмоток трансформатора.

• В _P = первичное напряжение.
• I _P = первичный ток.
• В _S = вторичное напряжение.
• I _S = вторичный ток.
• N _P = количество витков в первичной обмотке.
• N _S = количество витков вторичной обмотки.

Потери трансформатора.

Формулы на рис. 11.1.1 относятся к идеальному трансформатору, т. е. трансформатору без потерь мощности, в котором вольт-ампер первичной обмотки = вольт-ампер вторичной обмотки.

Несмотря на то, что практичные трансформаторы могут быть чрезвычайно эффективными, в них будут возникать некоторые потери, поскольку не весь магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, будет связан со вторичной обмоткой. Потери мощности в трансформаторе бывают трех типов;

1. Потери меди.

Эти потери также можно назвать потерями в обмотке или потерями I2R, поскольку они могут возникать в обмотках, изготовленных из металлов, отличных от меди. Потери проявляются в виде тепла, выделяемого в обмотках (медных) проводов, когда они рассеивают мощность из-за сопротивления провода.

Потери мощности в обмотке трансформатора можно рассчитать, используя ток в обмотке и ее сопротивление по формуле для мощности P = I ² R. По этой формуле потери в меди иногда называют I ² р потери. Чтобы свести к минимуму потери, сопротивление обмотки должно поддерживаться на низком уровне с использованием провода подходящей площади поперечного сечения и низкого удельного сопротивления.

2. Гистерезисные потери.

Каждый раз, когда переменный ток меняется на противоположное (один раз за цикл), крошечные «магнитные домены» в материале сердечника меняются местами. Это физические изменения в основном материале, требующие некоторой энергии. Количество используемой энергии зависит от «сопротивления» материала сердцевины; в больших сердечниках силовых трансформаторов, где гистерезисные потери могут быть проблемой, она в значительной степени решается за счет использования в качестве материала сердечника специальной стали с низким сопротивлением, ориентированной на зерна.

3. Потери на вихревые токи.

Поскольку железный или стальной сердечник является электрическим проводником, а также магнитной цепью, изменение тока в первичной обмотке будет иметь тенденцию создавать ЭДС как в сердечнике, так и во вторичной обмотке. Токи, наведенные в сердечнике, будут противодействовать изменениям магнитного поля, происходящим в сердечнике. По этой причине эти вихревые токи должны быть как можно меньше. Это достигается путем разделения металлического сердечника на тонкие листы или «слои», каждый из которых изолирован от другого изолирующим слоем лака или оксида. Многослойные сердечники значительно снижают образование вихревых токов, не влияя на магнитные свойства сердечника.

Ферритовые сердечники.

В высокочастотных трансформаторах потери на вихревые токи уменьшаются за счет использования сердечника из керамического материала, содержащего большую долю мельчайших металлических частиц, железной пыли или марганцево-цинкового. Керамика изолирует металлические частицы друг от друга, создавая эффект, аналогичный ламинату, и лучше работает на высоких частотах.

Благодаря способам снижения потерь, описанным выше, практические трансформаторы близки к идеалу по характеристикам. В больших силовых трансформаторах КПД около 98% может быть достигнуто. Поэтому для большинства практических расчетов можно предположить, что трансформатор является «идеальным», если не указаны его потери. Фактические вторичные напряжения в практическом трансформаторе будут лишь немного меньше рассчитанных с использованием теоретического коэффициента трансформации.

Ток без нагрузки.

Поскольку работа трансформатора почти идеальна, мощность как в первичной, так и во вторичной обмотках одинакова, поэтому, когда вторичная обмотка не нагружена, вторичный ток не течет, а мощность во вторичной обмотке равна нулю (V x I = 0). Следовательно, хотя к первичной обмотке приложено напряжение, ток не будет течь, поскольку мощность в первичной обмотке также должна быть равна нулю. В практических трансформаторах «ток без нагрузки» в первичной обмотке на самом деле очень низкий.

Вольт на оборот.

Трансформатор с первичной обмоткой 1000 витков и вторичной обмоткой 100 витков имеет соотношение витков 1000:100 или 10:1. Следовательно, 100 вольт, приложенные к первичной обмотке, создадут вторичное напряжение 10 вольт.

Еще один способ учета напряжения трансформатора — по вольтам на виток; если 100 вольт, приложенные к первичной обмотке из 1000 витков, дают 100/1000 = 0,1 вольта на виток, то каждый отдельный виток вторичной обмотки из 100 витков будет производить 0,1 В, поэтому общее вторичное напряжение будет 100 × 0,1 В = 10 В.

Тот же метод можно использовать для определения значений напряжения на отдельных ответвлениях автотрансформатора, когда известно число витков на ответвление.

Просто разделите общее напряжение на всей обмотке на общее количество витков и умножьте результат на количество витков в конкретном ответвлении.

 

Как рассчитать обмотку трансформатора

Если вы когда-нибудь задумывались, как дома и здания используют электроэнергию от электростанций, вам следует узнать о трансформаторах в распределительных сетях, которые преобразуют высоковольтные токи в вы используете в бытовой технике. Эти трансформаторы имеют простую конструкцию для большинства типов трансформаторов, но могут сильно различаться по степени изменения входного напряжения в зависимости от того, как они построены.

Формула обмотки трансформатора

Трансформаторы, которые используются в системах распределения электроэнергии, имеют простую конструкцию, в которой используется катушка, намотанная вокруг магнитного сердечника в различных областях.

Эти витки провода потребляют входящий ток и изменяют напряжение в соответствии с коэффициентом трансформации витков трансформатора ​, который равен

\frac{N_P}{N_S}=\frac{V_P}{V_S}

для числа обмотки первичной обмотки и вторичной обмотки N _p ​ и ​ N _s ​ соответственно, а напряжение первичной обмотки и вторичной обмотки ​ V _p ​ и ​ V _s ​ соответственно.

Эта формула обмотки трансформатора сообщает вам долю, на которую трансформатор изменяет входное напряжение, и что напряжение витков катушки прямо пропорционально количеству витков самих катушек.

Имейте в виду, что хотя эта формула и называется «отношением», на самом деле это дробь, а не отношение. Например, если у вас есть одна обмотка в первичной обмотке и четыре обмотки во вторичной обмотке трансформатора, это будет соответствовать доле 1/4, что означает, что трансформатор снижает напряжение на величину 1/4. Но соотношение 1:4 означает, что на одно из чего-то приходится четыре чего-то другого, что не всегда означает то же самое, что дробь.

Трансформаторы могут увеличивать или уменьшать напряжение и известны как повышающие или понижающие трансформаторы в зависимости от того, какое действие они выполняют. Это означает, что коэффициент трансформации трансформатора всегда будет положительным, но может быть больше единицы для повышающих трансформаторов или меньше единицы для понижающих трансформаторов.

Формула обмотки трансформатора верна только тогда, когда углы первичной и вторичной обмоток совпадают по фазе. Это означает, что для данного источника питания переменного тока (AC), который переключается между прямым и обратным током, ток как в первичной, так и во вторичной обмотках синхронизируется друг с другом во время этого динамического процесса.

Могут быть некоторые трансформаторы с коэффициентом трансформации 1, которые не изменяют напряжение, а вместо этого используются для отделения различных цепей друг от друга или для незначительного изменения сопротивления цепи.

Калькулятор конструкции трансформатора

Вы можете понять свойства трансформаторов, чтобы определить, что будет учитывать калькулятор конструкции трансформатора в качестве метода определения того, как сконструировать сами трансформаторы.

Хотя первичная и вторичная обмотки трансформатора отделены друг от друга, первичная обмотка индуцирует ток во вторичных обмотках за счет индуктивности. Когда источник питания переменного тока проходит через первичные обмотки, ток протекает через витки и создает магнитное поле с помощью метода, называемого взаимной индуктивностью.

Формула обмотки трансформатора и магнетизм 

  Магнитное поле   описывает, в каком направлении и как сильный магнетизм будет действовать на движущуюся заряженную частицу. Максимальное значение этого поля составляет dΦ/dt , скорость изменения магнитного потока Φ за небольшой промежуток времени.

Поток — это измерение того, сколько магнитного поля проходит через определенную площадь поверхности, например, прямоугольную. В трансформаторе силовые линии магнитного поля направлены наружу от магнитной катушки, вокруг которой намотаны провода.

Магнитный поток связывает обе обмотки вместе, а сила магнитного поля зависит от силы тока и количества обмоток. Это может дать нам калькулятор конструкции трансформатора , который учитывает эти свойства.

Закон индуктивности Фарадея, который описывает, как магнитные поля индуцируются в материалах, диктует, что напряжение,

индуцируемое обмотками, либо для первичных, либо для вторичных обмоток. Обычно это называется индуцированной электродвижущей силой ( эдс ​).

Если бы вам нужно было измерить изменение магнитного потока за небольшой период времени, вы могли бы получить значение ​ dΦ/dt ​ и использовать его для расчета ​ ЭДС ​. Общая формула для магнитного потока:

\Phi = BA|cos{\theta}

, для магнитного поля B , площади поверхности плоскости в поле A и угла между магнитным полем линии и направление, перпендикулярное площади θ ​.

Вы можете учитывать геометрию обмоток вокруг магнитопровода трансформатора для измерения потока ascat

для источника питания переменного тока, где ​ ω ​ — угловая частота (​ 2πf ​ для частоты ​ f ​) и ​ Φ ​ _max – максимальный поток. В этом случае частота 90 451 f 90 454 относится к количеству волн, которые проходят данное место каждую секунду. Инженеры также ссылаются на произведение тока на число витков обмотки как «​ ампер-витки ​, «мера намагничивающей силы катушки.

Примеры калькулятора обмотки трансформатора

Если вы хотите сравнить экспериментальные результаты того, как обмотки трансформаторов влияют на их использование, вы можете сравнить наблюдаемые экспериментальные

Компания-разработчик программного обеспечения Micro Digital предлагает онлайн-калькулятор обмотки трансформатора для расчета стандартного сечения проводов (SWG) или американского сечения проводов (AWG). Это позволяет инженерам изготавливать провода соответствующей толщины, чтобы они могли несут заряды проводов, необходимые для их целей.Калькулятор витков трансформатора показывает индивидуальное напряжение на каждом витке обмотки.

Другие калькуляторы, такие как калькулятор от производственной компании Flex-Core, позволяют рассчитать сечение провода для различных практических применений, если ввести номинальную нагрузку, номинальный вторичный ток, длину провода между трансформатором тока и счетчиком и входную нагрузку. метра.

Трансформатор тока создает переменное напряжение во вторичной обмотке, пропорциональное току в первичной обмотке. Эти трансформаторы снижают токи высокого напряжения до более низких значений, используя простой метод контроля фактического электрического тока. Нагрузкой является сопротивление самого измерительного прибора пропущенному через него току.

Hyperphysics предлагает интерактивный интерфейс расчета мощности трансформатора, который позволяет использовать его в качестве калькулятора конструкции трансформатора или калькулятора сопротивления трансформатора. Чтобы использовать его, вам необходимо ввести частоту напряжения питания, индуктивность первичной обмотки, индуктивность вторичной обмотки, количество витков первичной обмотки, количество витков вторичной обмотки, вторичное напряжение, сопротивление первичной обмотки, сопротивление вторичной обмотки, сопротивление нагрузки вторичной обмотки и взаимная индуктивность.

Взаимная индуктивность ​ M ​ учитывает эффект, который изменение нагрузки на вторичной обмотке может оказать на ток через первичную обмотку с ЭДС:

ЭДС=-M\frac{\Delta I_1}{\Delta t}

для изменения тока через первичную обмотку ​ ΔI ₁ ​ и изменения во времени ​ Δt ​.

Любой онлайн-калькулятор обмотки трансформатора делает предположения о самом трансформаторе. Убедитесь, что вы знаете, как каждый веб-сайт рассчитывает значения, на которые он претендует, чтобы вы могли понять теорию и принципы, лежащие в основе трансформаторов в целом. От этих свойств зависит, насколько они близки к формуле обмотки трансформатора, вытекающей из физики трансформатора.