Расчет трансформатора: формулы, применение онлайн-калькуляторов
Расчет трансформатора: формулы, применение онлайн-калькуляторов
Трансформатор — это электрический компонент, предназначенный для преобразования напряжения и тока из одной величины в другую пропорционально потребляемой входной и выходной мощности. Этот элемент электрооборудования обычно может содержать первичную обмотку и одну или несколько вторичных обмоток.
ВКонтакте Facebook Twitter Google+ Контент Minecraft:
Будучи достаточно сложным устройством, расчет трансформатора иногда может занять много времени, и не каждый сможет сделать это качественно. Но многое зависит от правильности процесса. Стабильность работы, эффективность и энергопотребление готового оборудования. Кроме того, при неправильном расчете в намоточном устройстве могут возникнуть различные странные явления:
- перегреться;
- Звонкие звуки во время работы;
- Высокое энергопотребление, низкий КПД и т д.
В более тяжелых случаях он может даже загореться, что приведет к дополнительным неприятностям. Поэтому вопрос, который интересует многих людей, заключается в том, как рассчитать трансформатор того или иного типа, чтобы он производил необходимое количество электроэнергии и имел КПД, максимально приближенный к 1.
Но стоит сразу вас заверить, что КПД, равный 1, – это нереальный показатель, так как потери присутствуют всегда, поэтому при выполнении расчетов онлайн или традиционными методами вы увидите показатель, равный 40%, при расчете аппаратуры силовых трансформаторов. Неплохо. Для импульсного оборудования программа расчета даст не менее 55-60%. Поэтому, если вы хотите создать наиболее эффективное устройство, выберите трансформатор импульсного типа, но если вы хотите создать надежный блок питания, для которого энергопотребление не важно, то, конечно, мы рассмотрим трансформаторное оборудование.
Скорее всего, вам будет полезна эта статья о том, как рассчитать количество и расположение розеток на кухне.
Порядок расчета трансформаторов
Все программы расчета трансформаторов обрабатывают данные по формулам, которые мы знаем из научных публикаций, поэтому всегда можно проверить корректность их программ. Но необходимость понимать табличные значения может сбить вас с пути. Итак, теперь мы рассмотрим некоторые детали расчета трансформатора с тороидальным сердечником на сердечнике трансформатора или феррите.
Тороидальный сердечник обладает лучшими качествами по сравнению со всеми другими типами сердечников, поскольку не имеет зазоров и, следовательно, потери на вихревые токи сведены к минимуму. Следовательно, этот трансформатор существенно более эффективен, поэтому, если вы хотите сделать качественное устройство, используйте этот тип сердечника. Хотя на него и сложнее поставить обмотку, оно того стоит.
Этапы определения параметров
Во-первых, чтобы расчеты были правильными, нужно определиться с основными параметрами будущего трансформатора. К ним относятся:
- напряжение и ток на первичной обмотке;
- Показатели на вторичной обмотке такие же.
Далее рассчитайте количество витков для каждой обмотки, выберите тип провода, исходя из таблицы и полученного расчета тока, но предварительно нужно измерить размер сердечника (если он есть). Или, наоборот, установить необходимую мощность и рассчитать параметры кольца. Это предусмотрено всеми онлайн-программами расчета трансформаторов.
Выбирая количество витков первичной обмотки, необходимо помнить, что если витков будет недостаточно, она сильно нагреется и со временем сгорит. А если оно достаточно велико, то напряжение на вторичке будет очень маленьким, поэтому необходимо строго пользоваться справочными данными и формулами из учебника.
Рассмотрим пример расчета трансформатора, намотанного на тороидальном сердечнике и питаемого от сети частотой 50 Гц.
Для упрощения процесса расчета оборудования можно использовать табличные данные, в которых показаны формулы и переменные, используемые для определения параметров намоточного изделия, сведенные в следующую таблицу:
Читайте также статью: Как изменить свой гардероб
Для изготовления сердечника таких сетевых трансформаторов используется сталь двух марок:
- Холоднокатаный тип Э310-330, толщина листа 0,35-0,5 мм ;
- Сталь обыкновенная Э340-360 толщиной 0,05-0,1 мм .
Нужно понимать, что количество витков каждого материала стали может быть разным, что связано с такими показателями, как магнитная проницаемость сердечника. В таблице ω 1 и ω 2 — количество витков холоднокатаной и обычной стали соответственно. Рг — полная мощность трансформатора; S — параметры сердечника (площадь сечения), Δ — максимально допустимая плотность тока в обмотке, η — КПД устройства.
Одной из особенностей изготовления тороидального трансформатора является то, что в нем используется внешняя изоляция и межобмоточная изоляция, поэтому проводники должны иметь достаточно эластичное покрытие. Обычно выбирают ПЭЛШО, или еще популярно ПЕШО: ПЭВ-2. В качестве наружной изоляции используются следующие виды материалов:
- лакированная ткань;
- льняной пояс;
- триацетатная пленка;
- Фторопластовая пленка.
Преимущества использования программ
Одним из преимуществ использования онлайн-калькулятора для расчета параметров трансформатора является то, что вам не придется учитывать все нюансы, упомянутые выше. Но результаты приблизительные, поэтому важно учитывать это при использовании той или иной программы. Конечно, есть более качественные расчеты трансформаторов, учитывающие толщину изоляционной пленки, тип стали и плотность намотки.
Основные формулы и порядок их применения
Далее необходимо задать основные параметры будущего трансформатора. К ним относятся напряжение питания Uc и выходное напряжение вторичной обмотки Un. Также задаем ток In в нагрузке. Этот показатель зачастую является самым важным и определяет характеристики устройства.
некоторые калькуляторы отображают основные формулы для определения результирующего значения при вводе данных в таблицу. Это значительно упрощает процесс, позволяя глубже понять принципы вычислений. В любом случае, когда в таблице указаны основные данные, программа сначала определяет мощность нВ вторичной обмотки по известной формуле:
Р = Un x I n.
Видео: Расчеты трансформаторов на смартфоне. Радиолюбительские расчёты.
Далее он рассчитывает общую мощность по следующей формуле:
Следующим шагом при расчете параметров любого тороидального трансформатора является определение сечения сердечника. Формула его расчета выглядит следующим образом:
Чтобы выбрать правильную жилу, сечение необходимо рассчитать по следующей формуле:
S =(DC — DC)hc/2.
Затем используйте справочную таблицу основных параметров, чтобы выбрать тот, который имеет наиболее близкие характеристики. Необходимо подобрать магнитопровод большей мощности, чем рассчитанная по формуле.
Следующий этап – определение количества витков на 1 вольт, выполняемое программой для расчета сварочных или силовых трансформаторов, питающихся от сети 50Гц. Для этого нужно использовать константные значения, полученные из справочника. На самом деле у каждого типа ядра есть свои константы. Например, для сердечника из стали Э320 он равен 33,3 и рассчитывается следующим образом:
Далее определяем общее количество витков в первичной и вторичной обмотках исходя из выбранного сердечника:
W 1-2 = ω 1 х U н.
При расчете количества витков обмотки сварного тороидального трансформатора необходимо учитывать рассеиваемую мощность, поэтому выходное напряжение будет занижено на 3%. Поэтому для корректности расчета рекомендуется увеличить количество витков вторичной обмотки именно на эту разницу.
Следующий шаг – определение диаметров проводов для обеих обмоток. Для этого рассчитаем значение тока в первичной обмотке:
I 1=1,1(P2/Uc). И по формуле:
d 1=1,13√ I 1/Δ Определить параметры провода.
Данный расчет применим для всех типов трансформаторов (в том числе силовых и сварочных трансформаторов), питаемых от сети частотой 50 Гц. Процедура расчета выполняет те же операции, что указаны выше. Только она может манипулировать данными в любом порядке. Например, задав количество витков, можно определить напряжение и мощность железного сердечника, введя параметры железного сердечника, можно найти мощность и электрические характеристики трансформатора.
Расчет импульсного трансформатора
Как и обычные силовые трансформаторы, импульсные трансформаторы можно рассчитать с помощью онлайн-калькуляторов и различных программ. Формула аналогичная, но нужно учитывать проницаемость ферритового сердечника и другие параметры. Потому что качество и корректная работа готового оборудования напрямую зависит от его работоспособности.
При использовании программ для расчета сварочных импульсных трансформаторов многие выдают подсказки и схемы выпрямительных мостов. Все это значительно упрощает процесс, так как при использовании традиционных методов он усложняется. Но в целом принципы те же. Что касается программ-калькуляторов, то в Интернете можно найти большое количество программ-калькуляторов для расчета любого импульсного или традиционного сетевого устройства с различной мощностью и электрическими параметрами.
Видео: Как рассчитать и намотать тороидальный трансформатор не заморачиваясь на формулах, + советы и нюансы
Видео: Расчет тороидального трансформатора калькулятор
Читайте также статью: Как создать уют в доме