Изчисляване на намотките на трансформатора и неговото ядро

Трансформаторът, чиято история е бил в продължение на почти век и половина, през цялото това време е служил вярно на човечеството. Неговата цел е AC променливо напрежение. Това е едно от малкото устройства, чиято ефективност може да достигне почти 100%.

Схема за навиване на заваръчен трансформатор

Схема на навиване на заваръчния трансформатор.

Как да се изчисли и вятър на трансформаторни намотки, какво ядро ​​може да бъде, какви са дизайнерските характеристики на трансформаторите за различни цели, как работят - въпроси, които могат да представляват интерес за много хора. По-долу са отговорите на повечето от тези въпроси.

Какво е трансформатор?

Връщане към съдържанието

Малко история

През 70-те години на 20-ти век руският учен П.Н. Яблочков изобретил източника на електрическа дъга - "Ябълчова свещ". Първоначално източниците на захранване на дъгата бяха мощни галванични батерии, но в този случай анодите изгаряха по-бързо. След това ученият реши да използва алтернатора като източник на ток за своето изобретение.

В този случай възникна още една трудност: след като една електрическа свещ беше осветена, поради намаляването на напрежението на клемите на генератора, запалването на други лампи беше трудно. Проблемът е решен, когато се използва трансформатор за подаване на всеки източник на светлина. Тези първи трансформатори имат отворени проводници от стоманени телени куплунги и в резултат на това имат ниска ефективност. Трансформаторите със затворени ядра, подобни на модерните, се появяват едва след 9 години.

Връщане към съдържанието

Как работи трансформаторът и как работи?

Схемата на най-простия трансформатор

Фигура 1. Диаграма на най-простия трансформатор.

Най-простият трансформатор е ядро ​​на вещество с висока магнитна пропускливост и две намотки, навити около него (фигура 1а). При преминаване през първичната намотка на променлив ток със сила I1 в сърцевината има различен магнитен поток F, който се завива от първичната и вторичната намотка.

Във всеки от завоите на тези намотки е същото за числената стойност на индуцираната ем. По този начин отношенията на ЕМП в намотките и завоите в тях са еднакви. При неактивност (I2 = 0), напреженията на намотките са почти равни на индуцираното им напрежение, следователно следващата връзка е валидна и за напрежения:

U1 / U2 ≈ N1 / N2 където

N1 и N2 - броят на завоите в намотките.

Съотношение u1 / U2 наричан още коефициент на трансформация (k). Ако u1 > U2, трансформаторът се нарича стъпка нагоре (Фигура 1b), с U1 < U2 - (Фигура 1В). Първият трансформатор има по-високо съотношение на трансформация, а вторият има по-малко от един.

Един и същ трансформатор, в зависимост от това коя намотка се прилага и с която е отстранено напрежението, може да бъде или увеличаващо се или намаляващо. Вторичната намотка не е непременно една - може да има няколко. От равновесието на силата в намотките следва, че теченията в тях са обратно пропорционални на броя на завъртанията:

аз1 / I2 ≈ N2 / N1.

Ако вторичната намотка е неразделна част от първичната (или първичната - вторична), трансформаторът става автотрансформатор. На фиг. 1d и 1d са показани диаграми на, съответно, стъпкови и стъпкови автотрансформатори.

Дизайн на трансформатори за точково заваряване на мед

Проектирането на трансформатори за точково заваряване на мед.

Променливото магнитно поле предизвиква образуването на вихрови токове в сърцевината, което го загрява, на което част от енергията се губи. За да се намалят тези загуби, сърцевините се набират от отделни, изолирани един от друг специални трансформаторни стоманени листове с ниска обратна енергия.

Най-често в съвременните трансформатори се използват магнитни ядра от три типа:

  1. Ролка (U-образна), състояща се от две пръчки с намотки и иго, които ги свързват. По този начин обикновено са разположени сърцевините на трансформаторите с висока мощност.
  2. Бронировка (с форма на W). Магнитната верига е иго, вътре в която е пръчка с намотка. Йогата предпазва всяка намотка на трансформатора от външни влияния - оттук и името. Най-често се използва в трансформатори с ниска мощност за електронни схеми.
  3. Тороидална - магнитната сърцевина с формата на торус се състои от пресована трансформаторна лента с плътна ролка. Предимства - относително ниско тегло, висока ефективност, минимална интерференция. Недостатъкът е сложността на намотката.
Връщане към съдържанието

Как да се изчисли трансформатор?

Arc заваряващ трансформатор

Заваръчен трансформатор за дъгова заварка.

Най-важните параметри на трансформатора са номиналните стойности на токовете и напреженията и мощността, за които е проектиран. Абсолютната точност при изчисляването на характеристиките на трансформатора за тези параметри няма голямо значение, така че можете да се ограничите до приблизителни стойности.

Последователността на изчисленията е, както следва:

  1. Изчисляване на тока през вторичната намотка, като се вземат предвид загубите: I2 = 1,5 * I2N, където i2N - номинален ток в него.
  2. Изчисляване на мощността, отстранена от вторичната намотка: P2 = U2 * I2, където u2 - напрежение върху него. Ако такава ликвидация не е една, тогава резултатът е сумата от техните правомощия.
  3. Определяне на получената мощност: PT = 1.25 * Р2 с ефективност от около 80%.
  4. Изчисляване на тока през първичната намотка на трансформатора: I1 = PT / U1, където u1 - напрежение върху него.
  5. Площта на изискваната част на магнитната верига: S = 1,3 * √PT, където s се измерва в cm2.
  6. Броят на завъртанията на първичната намотка на трансформатора: N1 = 50 * U1 / S, където S се измерва в cm2.
  7. Броят на завъртанията на вторичната му намотка: N2 = 55 * U2 / S, където S се измерва в cm2.
  8. Диаметърът на проводниците на всяка от трансформаторните намотки: d = 0.632 * √I, където I е текущата сила в него. Формулата е правилна за медна жица.

Например, вторичната намотка на трансформатор, включен в 220-волтова мрежа, трябва да произведе ток от 6,7 А при напрежение 36 V. Изчислете параметрите на трансформатора.

Основни части на дизайна на трансформатора

Основните части на конструкцията на трансформатора.

  1. аз2 = 1.5 * 6.7 А = 10 А.
  2. P2 = 36 V * 10 A = 360 вата.
  3. PT = 1,25 * 360 вата = 450 вата.
  4. аз1 = 450 W / 220 V ≈ 2 A.
  5. S = 1.3 * √450 (cm2) ≈ 25 см2.
  6. N1 = 50 * 220/25 = 440 оборота.
  7. N2 = 55 * 36/25 = 79 завоя.
  8. г1 = 0,632 * √2 (mm) = 0,9 mm, d1 = 0,632 * √10 (mm) = 2 mm.

Ако няма жици с необходимия диаметър, тогава един дебел проводник може да бъде заменен с няколко по-тънки, свързани паралелно. Пространството на напречното сечение на проводника с диаметър d може да се изчисли по формулата: s = 0,8 * d2.

Например, имате нужда от тел с диаметър 2 мм и има само проводник с диаметър 1,2 мм. Площта на напречното сечение на желания проводник s = 0,8 * 4 (mm2) = 3.2 мм2, наличната площ, изчислена по една и съща формула, е 1,1 мм2. Лесно е да се разбере, че един проводник с диаметър 2 мм може да бъде заменен от три с диаметър 1,2 мм.

Връщане към съдържанието

Производство на трансформатори

Процесът на производство на силов трансформатор се състои от поредица от последователни операции.

Връщане към съдържанието

Монтаж на рулони за сърцевина или броня

Схема за монтаж на трансформаторна рамка

Фигура 2. Схема на монтаж на рамката за трансформатора.

Сравнително удобен материал за сглобяване на тези рамки е картон или пресована дъска. Още по-силна рамка може да бъде изработена от пластмаса. Монтажът на рамката е показан на фиг. 2а. Той се сглобява от части, показани на фигури 2Ь-2г. Трябва да бъдат направени от две копия на всяка част. Дупки в бузите (g) са предназначени за заключения.

Процедурата за монтаж на рамката:

  • две бузи се припокриват;
  • частите (б) са вградени в прозорците и са разредени, една нагоре, втората надолу;
  • частите (с) са монтирани така, че техните издатини съвпадат с вдлъбнатините на части (б).

Получената рамка е достатъчно силна и вече не се разпада. Преди навиване на намотките, предварително се приготвят уплътнения (фиг.2е), направени от ленти от кабелна хартия. Лентите са внимателно нарязани по краищата на дълбочина от няколко мм. Тези разфасовки, съседни на четките, ще предпазят завоите на следващия слой от падане в предишната.

Връщане към съдържанието

Навиващи се намотки

Дизайн на серпентината

Фигура 3. Диаграма на бобината за намотката.

Преди намотаване е необходимо да се подготвят секции от гъвкава спирална жица в топлоустойчива изолация за проводници и сегменти от топлоустойчива камера. Навиването се извършва така, че телта да се побере на търна с малко напрежение. Последващите намотки трябва да натискат предишните. За да се предотврати падането на бобините в близост до бузата, препоръчително е следващият ред да не се изтегля на няколко милиметра преди това, като се запълват свободните зони с нишка или нишки.

След завършване на навиването на всеки ред, напрежението на проводника трябва да се поддържа, така че при полагане на лента за кабелна хартия, навитата част да не се отваря. Такива уплътнения трябва да се поставят след всеки слой.

Ако навитите проводници са тънки, след това до началото и края на намотката, както и до извивките от нея, готовите парчета от гъвкави въжета са внимателно запоени. Мястото на скобата е изолирано. Ако магнитният проводник е достатъчно дебел, изводите и изходите (във формата на контури) са направени от един и същ проводник. Както заключенията, така и завоите трябва да се носят с камбрични сегменти.

Втулката (фиг.3a) преминава през отвора на сгънатата лента от плътна хартия или памучна лента, която се стяга след натискането й от следващите завъртания (фиг.2b). Пример за клон от тънка намотка е показан на фиг. 2в.

Приблизително по същия начин краищата на намотката са направени от плътна жица, но се използва само памучна лента. Схемата за фиксиране на началото на намотката е показана на фиг. 2g, от своя край - на фиг. 2г.

И няколко думи за това как да вятър на намотаване на тороидален трансформатор. Обикновено за тяхното навиване се използват домашни совалки, чиято повърхност се навива с достатъчно количество жица. Трансферът с жицата трябва да преминава през отвора на тороидалната магнитна верига.

Рамка на велосипеда

Фигура 4. Дизайн на джантата на велосипеда.

Много по-лесно е да се прекратява използването на устройството, което се основава на ръба на велосипедното колело (фиг.4). Рамката е нарязана на едно място, завита в отвора на магнитната верига, след което разрязаните части са внимателно свързани. След това намотка с необходимата дължина се навива на външната си повърхност с малка разлика. За удобство, джантата може да се окачи с горната си част върху коварен нокът, щифт или друго подходящо окачване. Устройството е подходящо да се фиксира с подходящ гумен пръстен.

Намотката се навива поради въртенето на ръба. След завършване на всеки завъртане, преместете гумения пръстен на подходящо разстояние. Бобините трябва да се поставят внимателно, с напрежение. Заключенията и крановете могат да се формират по същия начин, както в горепосочените рулони. Всеки слой и намотка трябва да бъдат разделени от слой изолация. На върха на последния слой, трансформаторът е увит с лента за пазител и напоена с лак.

Връщане към съдържанието

Край на монтажа на трансформатора

Диаграма на еднофазен трансформатор

Диаграма на еднофазен трансформатор.

Когато бобините са готови, сърцевината или бронята ядро ​​е сглобена. Трябва да се опитате да направите колкото е възможно по-тесни магнитни пролуки, за които монтажът трябва да бъде направен в капака. Продължава, докато целият прозорец се запълни. Крайните плочи често трябва да бъдат изковани с помощта на дървен чук или дървена облицовка.

В края на монтажа сърцевината се затваря, навива ядрото или затяга, ако плочите имат съответни отвори, с щифтове, изолирани от сърцевината с картонени тръби или няколко слоя хартия. В краищата на винтовете се поставят електрически изолационни и конвенционални шайби и се завинтват гайките, с които сърцевината се затяга. Недобре компресираното ядро ​​ще вибрира и вибрира силно.

Връщане към съдържанието

Проверете произвеждания трансформатор

Схема на машината за намотаване на трансформатори

Схема на машината за намотаване на трансформатори.

На първо място, като използвате мегаометър, измерете съпротивлението между отделните намотки, както и между сърцевината и намотките. Не трябва да е по-малко от мама. Ако няма megohm meter, можете да оцените тези съпротивления с обикновен габарит. Тя трябва да показва безкрайност.

След проверка на изолацията първичната намотка на трансформатора се захранва с напрежение, равно на половината от номиналната. Можете да използвате например Latte. Ако продуктът не пуши, не бушува, не загрява много, номинално напрежение се прилага на първичната намотка.

Без товар токът в първичната намотка на трансформатора не трябва да бъде повече от 5-10% от номиналната му стойност. Самият трансформатор не трябва да е много горещ и да звучи шумно. Ако венилото е силно, трябва да го издърпате още по-силно или да заредите дървени или пластмасови плочи в пролуката между плочите.

За окончателното изпитване номиналното натоварване се свързва с трансформатора, проверяват се напреженията на всички намотки. Ако всичко е нормално, трансформаторът се държи под товар за 3-4 часа. Ако няма бръмча, няма миризма, а трансформаторът не загрява повече от 70°C, тестът може да се счита за успешно завършен.

Не винаги в продажба можете да намерите трансформатор с необходимите параметри.

Но е безопасно да се каже, че необходимото устройство не е прекалено сложно и може да бъде изчислено и произведено независимо.

Добавете коментар