Как подобрать трансформатор: критерии, расчет, описание, виды, схемы

Содержание

8. Блок питания. Расчет трансформатора

Расчет трансформатора


 

Зная необходимое напряжение на вторичной обмотке (U2) и максимальный ток нагрузки (Iн), трансформатор рассчитывают в такой последовательности.

1. Определяют значение тока, текущего через вторичную обмотку трансформатора:

I2 = 1,5 Iн,

где: I2 - ток через обмотку II трансформатора, А;
Iн - максимальный ток нагрузки, А.

2. Определяют мощность, потребляемую выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора:

P2 = U2 I2,

где: P2 - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки, Вт;
U2 - напряжение на вторичной обмотке, В;
I2 - максимальный ток через вторичную обмотку трансформатора, А.

3. Подсчитывают мощность трансформатора:

Pтр = 1,25 P2,

где: Pтр - мощность трансформатора, Вт;
P2 - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки трансформатора, Вт.

Если трансформатор должен иметь несколько вторичных обмоток, то сначала подсчитывают их суммарную мощность, а затем мощность самого трансформатора.

4. Определяют значение тока, текущего в первичной обмотке:

I1 = Pтр / U1,

где: I1 - ток через обмотку I, А;
Ртр - подсчитанная мощность трансформатора, Вт;
U1 - напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение).

5. Рассчитывают необходимую площадь сечения сердечника магнитопровода:

S = 1,3 Pтр,

где: S - сечение сердечника магнитопровода, см2;
Ртр - мощность трансформатора, Вт.

6. Определяют число витков первичной (сетевой) обмотки:

w1 = 50 U1 / S,

где: w1 - число витков обмотки;
U1 - напряжение на первичной обмотке, В;
S - сечение сердечника магнитопровода, см2.

7. Подсчитывают число витков вторичной обмотки:

w2 = 55 U2 / S,

где: w2 - число витков вторичной обмотки;
U2 - напряжение на вторичной обмотке, В;
S-сечение сердечника магнитопровода, см2.

8. Определяют диаметры проводов обмоток трансформатора:

d = 0,02 I,

где: d-диаметр провода, мм;
I-ток через обмотку, мА.

Диаметр провода обмотки можно также определить по табл. 2.

Iобм, ma £ 25 25

60
60

100
100

160
160

250
250

400
400

700
700

1000
d, мм 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6

 

        После этого можно приступить к подбору подходящего трансформаторного железа и провода, изготовлению каркаса и, наконец, выполнению обмоток.

Но Ш-образные трансформаторные пластины имеют неодинаковую площадь окна, поэтому нужно проверить, подойдут ли выбранные пластины для трансформатора, т. е. разместится ли провод на каркасе трансформатора. Для этого достаточно подсчитанную ранее мощность трансформатора умножить на 50 - получится необходимая площадь окна, выраженная в мм2. Если в подобранных пластинах она больше или равна вычисленной, железо можно использовать для трансформатора.

        При выборе сердечника магнитопровода нужно также учитывать и то обстоятельство, что отношение ширины сердечника к толщине набора (отношение сторон сердечника) должно быть в пределах 1...2.

        В качестве трансформаторов питания радиолюбители часто используют унифицированные выходные трансформаторы кадровой развертки телевизоров (трансформаторы ТВК). Промышленность выпускает несколько видов таких трансформаторов, и каждый из них при работе с выпрямителем, выполненным по мостовой схеме, позволяет получить на нагрузке вполне определенные напряжения в зависимости от потребляемого ею тока.

Эти параметры сведены в табл. 3, которая поможет в выборе трансформатора ТВК для того или иного блока питания.

 

Трансформатор Выпрямленное напряжение при токе нагрузки, А
0 0,3 0,5 0,8 1,0

ТВК-70Л2

14 11,5 10,5 9 8

ТВК-110Л1

28 26 25 24 23

ТВК-110Л2,
ТВК 110ЛМ

17 15 14 13,5 12,5

 

Как выбрать сварочный трансформатор - принцип работы и оптимальные характеристики для домашнего использования

Сварочный трансформатор – это один из популярных видов оборудования для проведения сварочных работ. Он имеет простое и надёжное конструкционное решение, и может функционировать от источника питания с напряжением 220-380 В. Грамотно подобрать сварочное устройство несложно. Нужно лишь предварительно изучить информацию о видах трансформаторов, их назначении и основных технических характеристиках.

Краткое содержимое статьи:

Особенности конструкции и принцип действия

Устройство сварочного трансформатора не представляет собой ничего особенно сложного. Стандартный аппарат для сварки состоит из:

  • магнитопровода;
  • двух обмоток;
  • вертикального винта с гайкой;
  • рукояти;
  • зажимов для фиксации проводов;
  • металлического корпуса.

Принцип работы сварочного трансформатора заключается в следующем: напряжение из сети подаётся на обмотки, в них образуется магнитное поле, которое, в свою очередь, создаёт сварной ток с необходимыми параметрами.

Разновидности сварочных трансформаторов

На сегодняшний день существуют следующие типы сварочных трансформаторов:

  • Устройства с минимальным и нормальным магнитным рассеиванием. Их достоинства – простота конструкции, безотказность работы, надёжность. К недостаткам относится значительный вес, высокая мощность, высокий уровень вибрации.
  • Устройства с повышенным магнитным рассеиванием. Это оптимальный выбор для дуговой и автоматической сварки. Кроме того, это неплохое решение, если вы планируете проводить сварочные работы под флюсом.
  • Тиристорные устройства. Их относят к последнему поколению оборудования для сварки. Область использования – ручная дуговая, точечная и шлаковая типы сварок.

Основные технические характеристики сварочного трансформатора

Перед покупкой аппарата для сварки, необходимо учитывать такие характеристики сварочного трансформатора, как:

  • Входное напряжение.
  • Мощность.
  • Диапазон регулировки тока сварки.
  • Размер электрода.
  • Номинальное значение сварочного тока и напряжения.
  • Показатель номинального режима работы.
  • Вид системы охлаждения.
  • Вес и габариты устройства.
  • Напряжение холостого хода.

Вы должны подобрать агрегат таким образом, чтобы его параметры соответствовали поставленным задачам. Лишь такое оборудование будет считаться лучшим.

Плюсы и минусы сварочного трансформатора

Плюсы применения трансформатора постоянного тока для сварки:

  • простота эксплуатации и обслуживания;
  • плавное регулирование показателей;
  • возможность функционировать от двух- и трёхфазного источника питания;
  • универсальность;
  • мобильность;
  • качественная система охлаждения.

Минусами считаются следующие моменты:

  • недостаточная степень надёжности механических элементов;
  • отдельные способы сварки требуют замены трансформаторной обмотки, что является достаточно трудоёмким делом;
  • необходимость приобретения особо мощных кабелей и помощи профессиональных мастеров для подключения;
  • малейшая неполадка ведёт к полному прекращению работы устройства;
  • возможность получить удар током при неаккуратном обращении с аппаратом.

Рекомендации по эксплуатации

Позаботьтесь о правильном подключении оборудования. Если вы не обладаете специальными знаниями в этом вопросе, то обратитесь за помощью к опытному сварщику.

  • Тщательно изучите прилагаемую к аппарату инструкцию – информация никогда не бывает лишней.
  • Подберите подходящее месторасположение для трансформатора – место должно быть сухим и с хорошей вентиляцией.
  • Старайтесь не превышать допустимый период беспрерывной работы – иначе это плохо отразится на инструменте.
  • Не используйте электроды, если их обмазка влажная или осыпалась – они могут залипнуть.
  • Работа в условиях повышенной температуры воздуха требует соблюдения щадящего режима или обеспечения дополнительного вентилирования.
  • При возникновении малейших признаков неполадок устройство следует тот час же отключить.

Как видно на фото сварных трансформаторов, наиболее распространёнными моделями являются аппараты следующих брендов:

  • Intertool;
  • Kaiser;
  • Патон;
  • Werk.

Выбирать устройство для сварочных работ желательно в компании со специалистом. Нелишним будет изучить информацию о наиболее популярных моделях, которую можно найти в Интернете. Всё это поможет вам подобрать подходящий тип оборудования.

Фото сварочных трансформаторов


Также рекомендуем просмотреть:

Помогите сайту, поделитесь в соцсетях 😉

применение, расчёт и как сделать своими руками

Согласующий трансформатор — электротехническое устройство, обеспечивающее передачу или преобразование полезного гармонического сигнала различной частоты с минимальными искажениями и потерей мощности. Такой результат становится возможным только благодаря точному согласованию полного сопротивления (импеданса) источника сигнала и нагрузки или отдельных каскадов электронных схем.

Назначение

Известно, что минимизировать потери электрических сигналов при передаче потребителю можно только тогда, когда его полное сопротивление соответствует внутреннему сопротивлению источника. Это правило действует для всех схем — многокаскадных электронных устройств, при подключении нагрузки к усилителям или подаче на них сигнала, например, от звукоснимателя или микрофона.

Основное назначение согласующего трансформатора связано именно с необходимостью масштабирования сопротивления источника и нагрузки.

При этом само непосредственное изменение показателей силы тока и напряжения не имеет значения. Применяются такие приборы тогда, когда требуется подключение нагрузки, не соответствующей по сопротивлению допустимым значениям для источника сигнала.

Принцип работы

При подключении к первичной обмотке трансформатора источника переменного тока за счет сердечника магнитный поток, который охватывает и вторичную обмотку устройства. При этом индуцируется электродвижущая сила, которая и обеспечивает появление в цепи тока при подключении нагрузки. Благодаря этому осуществляется передача энергии или сигнала без непосредственной электрической связи между обмотками.

Принцип работы трансформатора

Чтобы обеспечить согласование нагрузки и источника по сопротивлению, соотношение числа витков во вторичной обмотке к первичной должно равняться квадратному корню отношения сопротивления нагрузки и источника сигнала. Только в этом случае можно обеспечить передачу без лишних потерь энергии и искажений.

Пример расчёта

Необходимо рассчитать коэффициент трансформации для согласующего трансформатора в ламповом усилителе:

Виды магнитопроводов

Виды магнитопроводов

Особенности конструкции

Передача энергии между обмотками в трансформаторах осуществляется за счет воздействия создаваемого магнитного поля. В зависимости от типа согласующего устройства оно может иметь разную конструкцию:

  1. Устройства для работы с низкочастотным электрическим сигналом обычно наматывают на броневых или стержневых сердечниках из электротехнической стали. Именно такие устройства применяются в усилителях и звуковоспроизводящей аппаратуре. Габаритные размеры зависят от передаваемой мощности, но обычно они не отличаются большими значениями.
  1. Для высокочастотных согласующих трансформаторов чаще всего применяют тороидальные сердечники из ферромагнитных веществ. Они имеют форму кольца с прямоугольным сечением.
  2. Отдельные виды ВЧ согласующих устройств могут быть выполнены по принципу воздушных трансформаторов. Простейший пример — петля из коаксиального кабеля, которая устанавливалась при подключении антенны к основному проводу. Существует вариант и распечатанных непосредственно на плате маломощных трансформаторов согласующего типа.

Для обмоток применяют изолированный медный провод круглого сечения, диаметр которого подбирается на основании расчета. Допускается и намотка проводниками прямоугольной формы, но только при сечении более 5 мм2. В качестве дополнительной изоляции применяется нанесение 2 слоев специального лака.

Основная область применения

Необходимость подобного масштабирования сопротивления существует практически во всех областях, связанных с передачей электрических сигналов и энергии. Но наибольшее применение согласующие трансформаторы получили в следующих сферах:

  1. В усилителях низкой частоты (звуковых усилителях) в качестве межкаскадных и выходных трансформаторов. Необходимость в подобных устройствах была связана с тем, что старые усилители изготавливались на ламповой компонентной базе. При этом практически все лампы отличались высоким внутренним сопротивлением и подключение к ним 4 или 8-омных динамиков напрямую к ним было невозможно. Даже с появлением транзисторов, операционных усилителей ситуация в корне не изменилась, так как без согласования сопротивлений увеличивался уровень искажений сигнала.
  2. В качестве входных согласующие трансформаторы применяются в звуковоспроизводящей аппаратуре для подключения микрофонов, звукоснимателей различных типов. Сопротивление этих устройств варьируется в пределах от десятка до сотни ом, а для подключения к усиливающей аппаратуре требуются значения, которые будут на порядок больше.
  3. Еще одна сфера связана с передачей радиосигнала. Трансформаторы этого типа используются для согласования сигнала при подключении антенн к приемным и передающим устройствам. Без их применения получить качественный сигнал не удается. Отметим, что в этих целях используются высокочастотные согласующие трансформаторы.

На этом область применения не ограничивается. Так, даже обычный сварочный трансформатор в какой-то степени можно считать согласующим, что обусловлено требованиями к величине нагрузки на электрические сети.

Виды согласующих трансформаторов

Наибольшее применение на практике получил звуковой согласующий трансформатор входного и выходного типов. Для усилителей на транзисторной элементной базе используют устройства серии ТОТ (оконечный транзисторный), а на ламповых элементах ТОЛ (оконечный ламповый).

В качестве входных получила применение серия ТВТ (входной транзисторный).

Для антенны применяют устройства тороидального типа на ферромагнитных кольцах или конусах необходимого диаметра. Отметим, что для таких трансформаторов не обязательна сплошная намотка по сечению магнитопровода. Достаточно провести через внутреннюю часть прямые проводники, что позволяет сэкономить на производстве за счет уменьшения потребности в электротехнических материалах.

Особенности в эксплуатации

Отметим, что каждая серия устройств предназначена для определенных условий эксплуатации. В большинстве случаев допустимый температурный диапазон составляет -60/+85°С, атмосферное давление не менее 5 мм рт. ст., но не более 3 атмосфер. Допускается эксплуатация при относительной влажности до 98 %.

В любом случае при выборе оборудования этого типа необходимо уточнить допустимые эксплуатационные условия.

Как сделать своими руками

Особых сложностей и отличий в изготовлении согласующих трансформаторов нет. Технология сходна со сборкой понижающих устройств. Но необходимо соблюдать следующие рекомендации:

  • Обмотки укладываются равномерно без повреждения изоляции.
  • Пластины малогабаритных устройств не нуждаются в дополнительной изоляции, лакируют только детали наборных сердечников более мощных трансформаторов.
  • При выборе типа сердечника необходимо обращать на технические характеристики трансформаторной стали или ферромагнитных колец.

Отметим, что самостоятельное изготовление устройств такого типа экономически нецелесообразно. Закупка отдельных комплектующих обойдется дороже. Согласующее устройство с требуемым коэффициентом трансформации по сопротивлению в заводском исполнении обойдется дешевле.

6.3. Предварительная обработка данных - документация scikit-learn 0.24.0

Пакет sklearn.preprocessing предоставляет несколько общих служебные функции и классы преобразователей для изменения необработанных векторов признаков в представление, которое больше подходит для последующих оценщиков.

В целом алгоритмы обучения выигрывают от стандартизации набора данных. Если некоторые выбросы присутствуют в наборе, надежные скейлеры или трансформаторы больше подходящее. Поведение различных скейлеров, трансформеров и нормализаторы в наборе данных, содержащем маргинальные выбросы, выделены Сравните влияние различных скейлеров на данные с выбросами.

6.3.1. Стандартизация или среднее удаление и масштабирование дисперсии

Стандартизация наборов данных является общим требованием для многих оценщики машинного обучения , реализованные в scikit-learn; они могут вести себя плохо, если отдельные функции не выглядят более-менее как стандартные нормально распределенные данные: по Гауссу с нулевым средним и единичной дисперсией .

На практике мы часто игнорируем форму распределения и просто преобразовать данные в центр, удалив среднее значение каждого функцию, затем масштабируйте ее, разделив непостоянные функции на их среднеквадратичное отклонение.

Например, многие элементы, используемые в целевой функции алгоритм обучения (например, ядро ​​RBF Support Vector Машины или регуляризаторы l1 и l2 линейных моделей) предполагают, что все функции сосредоточены вокруг нуля и имеют различия в одном и том же заказ. Если характеристика имеет отклонение на несколько порядков больше чем другие, он может доминировать над целевой функцией и Оценщик не может правильно учиться на других функциях, как ожидалось.

Модуль предварительной обработки обеспечивает StandardScaler служебный класс, который является быстрым и простой способ выполнить следующую операцию над массивом набор данных:

 >>> из предварительной обработки импорта sklearn
>>> импортировать numpy как np
>>> X_train = np. массив ([[1., -1., 2.],
... [2., 0., 0.],
... [0., 1., -1.]])
>>> scaler = предварительная обработка.StandardScaler (). fit (X_train)
>>> скейлер
StandardScaler ()

>>> scaler.mean_
массив ([1. ..., 0. ..., 0,33 ...])

>>> scaler.scale_
массив ([0,81 ..., 0,81 ..., 1,24 ...])

>>> X_scaled = scaler.transform (X_train)
>>> X_scaled
array ([[0. ..., -1.22 ..., 1.33 ...],
       [1,22 ..., 0. ..., -0,26 ...],
       [-1,22 ..., 1.22 ..., -1.06 ...]])
 

Масштабированные данные имеют нулевое среднее и единичную дисперсию:

 >>> X_scaled.mean (ось = 0)
массив ([0., 0., 0.])

>>> X_scaled.std (ось = 0)
массив ([1., 1., 1.])
 

Этот класс реализует API Transformer для вычисления среднего и стандартное отклонение на обучающем наборе, чтобы позже можно было повторно применить такое же преобразование на тестовой выборке. Таким образом, этот класс подходит для использование на ранних этапах конвейера :

 >>> из sklearn.наборы данных импорт make_classification
>>> из sklearn. linear_model import LogisticRegression
>>> from sklearn.model_selection import 

Что такое трансформатор, как они работают и разные типы трансформаторов

Если вы какое-то время знакомы с электрическими приборами, вы, вероятно, слышали о трансформаторе. Да, это те огромные громоздкие вещи, которые можно найти на углах улиц, которые издают случайные пугающие звуки и иногда издают искры. Зарядное устройство для вашего телефона тоже имеет своего рода небольшой трансформатор, но гораздо меньше по размеру и с совершенно другим механизмом.

Что такое трансформатор?

Трансформатор - это устройство, использующее принципы электромагнетизма для преобразования одного напряжения или тока в другое. Он состоит из пары изолированных проводов, намотанных на магнитопровод. Обмотка, к которой мы подключаем преобразование напряжения или тока, называется первичной обмоткой, а выходная обмотка - вторичной обмоткой.

Трансформаторы

бывают двух видов: повышающие, которые увеличивают напряжение или ток, и понижающие, что снижает входное напряжение или ток. Например, трансформаторы в вашей микроволновой печи - это вторичный трансформатор, который используется для подачи около 2200 Вольт на вакуумную лампу в микроволновой печи.

Следует отметить, что трансформаторы работают только с изменяющимся или переменным напряжением и не работают с постоянным током. Теперь мы узнаем почему.

Насколько важны трансформаторы в электрической системе?

Это было примерно в 1856 году, когда два гениальных ума, Никола Тесла и Томас Эдисон, соперничали друг с другом.Это были времена, когда электричество и его применение, например, накаливание лампочки и запуск двигателя, были только заметны. Именно Эдисон и его сотрудники первыми открыли систему постоянного тока, а через некоторое время после этого Тесла придумал свою систему переменного тока (переменного тока). С тех пор оба пытались доказать, что их система более выгодна, чем другая.

К тому времени настало время для электричества в дома. Пока Эдисон был занят демонстрацией того, насколько опасен переменный ток, убивая слонов электрическим током, Тесла и его команда придумали трансформаторы, которые сделали передачу электричества намного проще и эффективнее.Даже сегодня трансформаторы играют жизненно важную роль в системе передачи. Давай узнаем почему.

Передача электроэнергии с высоким напряжением и малым током поможет нам уменьшить толщину проводов передачи и, следовательно, снизить стоимость, а также повысить эффективность системы. По этой причине стандартная система передачи может находиться в диапазоне от 22 кВ до 66 кВ, в то время как некоторые генераторы на электростанции имеют выходное напряжение всего 11 кВ, а бытовому прибору переменного тока требуется только 220 В / 110 В.Итак, где происходит это преобразование напряжения и кто это делает.

Ответ на вопрос - трансформаторы. От электростанции до вашего дома в системе будут трансформаторы, которые будут либо повышать (увеличивать напряжение), либо понижать (понижать напряжение) напряжение, чтобы поддерживать эффективность системы. Вот почему трансформаторы называют сердцем системы передачи электроэнергии. Подробнее о них мы узнаем в этой статье.

Символы трансформатора

Обозначение схемы трансформатора - это просто две катушки индуктивности, соединенные бок о бок с одним сердечником.Характер линии между двумя обмотками указывает на тип используемого сердечника: пунктирная линия представляет феррит, две параллельные линии представляют слоистое железо, а ни одна линия не представляет воздушный сердечник.

Иногда количество «выступов» используется как приблизительный показатель функции трансформатора - меньшее количество выступов с одной стороны и больше с другой может означать, что первая сторона имеет меньшее количество витков, чем другая.

Работа трансформатора

Чтобы понять принцип работы трансформатора , нам нужно вернуться во времени, в лабораторию Майкла Фарадея.

Майкла Фарадея можно назвать отцом трансформатора, поскольку именно его эксперименты помогли нам понять электромагнетизм и разработать такие устройства, как двигатели и генераторы.

В конце 1800-х годов, когда было обнаружено, что электричество и магнетизм связаны явлениями, возникла гонка за попыткой создать практическое устройство, которое могло бы использовать силу магнитов для выработки электричества.

Фарадей обнаружил, что электричество можно получить, если поднести магнит к катушке с проволокой.Он обнаружил, что напряжение будет создаваться только при изменении магнитного поля, то есть, если он перемещает катушку или магнит относительно друг друга.

В постоянном токе постоянный ток и магнитное поле. Поскольку поле стабильное и не меняется, на вторичной обмотке не возникает напряжения, и трансформатор выглядит как обычная катушка из резистивного провода, ведущего к источнику питания. Таким образом, трансформаторы не работают с постоянным током.

Он также обнаружил, что, когда две катушки с проволокой находятся близко друг к другу, ток, протекающий в одной катушке, может индуцировать ток в другой катушке.Этот принцип называется взаимной индуктивностью и определяет работу всех современных трансформаторов.

Как показано на рисунке, трансформатор состоит из двух обмоток, намотанных на магнитопровод.

Цель наличия сердечника заключается в том, что воздух не очень хорошо поддерживает магнитные поля, поэтому наличие магнитного сердечника увеличивает магнитное поле для заданного количества тока, протекающего через одну обмотку, что, в свою очередь, создает более сильный ток в другой. , увеличивая общую эффективность устройства.

Когда ток проходит через первичную обмотку, в сердечнике создается магнитное поле, которое в основном ограничивается сердечником.

Это магнитное поле проходит через середину вторичной обмотки и, следовательно, индуцирует ток в другой по закону взаимной индукции.

Прелесть этой системы в том, что отношение входного напряжения к выходному - это просто отношение первичной и вторичной обмоток, суммируемое по следующей формуле:

Vout / Vin = Nsec / Npri

Где Vout - выходное напряжение, Vin - входное напряжение, Nsec - количество витков вторичной обмотки, а Npri - количество витков в первичной обмотке.

Итак, если у вас есть два трансформатора, один на 100 витков на первичной обмотке и 1000 на вторичной обмотке, а другой с 10 витками на первичной и 100 витков на вторичной обмотках, вы можете рассчитать соотношение витков как 1:10 для обоих, поэтому они оба повышают напряжение до одинакового уровня.

Свойства трансформатора

Если мы более внимательно рассмотрим пример, приведенный выше, первый трансформатор будет иметь большее сопротивление обмотки (поскольку используется больше проводов) и в некоторых случаях это может ограничивать количество тока, который может быть получен от трансформатора.Это свойство называется сопротивлением обмотки, но в большинстве случаев это не имеет особого значения, поскольку используемый медный провод обычно имеет низкое сопротивление.

Еще одна вещь, которую вы заметите, - это отсутствие прямого электрического соединения между первичной и вторичной обмотками. Это называется гальванической развязкой, и, как мы увидим, она может быть очень полезной.

Глядя на каждую из обмоток трансформатора, мы видим, что они сконструированы так же, как катушки индуктивности - катушка с проволокой, намотанная вокруг магнитного сердечника, - и также имеют индуктивность.

Эта индуктивность пропорциональна квадрату числа витков, определяемому формулой:

Lpri / Lsec = Npri2 / Nsec2

Где Lpri - индуктивность первичной обмотки, Lsec - индуктивность вторичной обмотки, Npri - количество витков на первичной обмотке, а Nsec - количество витков на вторичных обмотках.

Константу пропорциональности для данного сердечника можно найти в таблице данных, и она обычно выражается в единицах мкГн / оборот2.Точное значение зависит от типа и размера сердечника.

Предположим, у вас есть сердечник трансформатора со спецификацией 1 мкГн / виток2. Если вы намотаете одну обмотку на этот сердечник, то индуктивность будет равна значению константы, умноженному на число витков в квадрате, в данном случае 1. Таким образом, индуктивность этой обмотки будет 1 мкГн. Если на этот же сердечник намотать еще одну обмотку с 10 витками, то индуктивность будет:

(1 мкГн / оборот2) * (10 витков) 2 = 100 мкГн

Поскольку обмотки имеют индуктивность, они обеспечивают импеданс для сигналов переменного тока, определяемый формулой:

XL = 2π * f * L

Где XL - полное сопротивление в омах, f - частота в омах, а L - индуктивность в единицах Генри.

Допустим, вы хотите сконструировать трансформатор, который потребляет 3 А при 220 В переменного тока при 50 Гц, что является стандартной частотой электросети. Тогда импеданс первичной обмотки должен быть 73,3 Ом по закону Ома. Теперь, когда мы знаем необходимое сопротивление и частоту, мы можем изменить формулу, чтобы определить индуктивность, необходимую для обмотки:

L = (XL) / (2π * f)

Подставляя значения, мы находим, что необходимая индуктивность составляет 233 мГн.

Используя эту информацию и значение мкГн / виток2 из таблицы данных, мы можем рассчитать количество обмоток, необходимых для получения требуемой индуктивности.

Предположим, что значение равно 50 мкГн / виток2, тогда мы можем изменить формулу, чтобы определить индуктивность:

Где N - количество витков, L - требуемая индуктивность, а член t2 / мкГн - это просто величина, обратная значению, указанному в таблице данных.

Применяя наши значения в формуле, мы получаем необходимое количество витков, равное 2158. Итак, как вы видите, освоив формулы, вы можете проектировать трансформаторы практически для любого применения!

Конструкция трансформатора

Для тех, кому необходимо наматывать собственные трансформаторы, важно знать конструкцию трансформатора .

Трансформатор состоит из нескольких основных компонентов:

1.BOBBIN:

Бобина - это базовый каркас любых трансформаторов. Он обеспечивает катушку, на которую наматываются обмотки, а также удерживает сердечник на месте. Обычно он сделан из термостойкого пластика. Он также иногда содержит металлические штыри, к которым вы можете припаять концы обмоток, например, если хотите установить его на печатную плату.

2. ЯДРО

Это, наверное, самая важная часть трансформатора.Как показано на рисунке, сердечники могут быть разных форм и размеров. Именно магнитные свойства сердечника определяют электрические свойства трансформатора, который построен вокруг сердечника.

3. ОБМОТКИ

Это может показаться банальным, но проволока, использованная в конструкции, не менее важна, чем любой другой аспект. Обычно используется сплошной эмалированный медный провод, так как изоляция прочная и тонкая, поэтому нет лишнего пространства за счет пластиковых изоляционных оболочек.

Применение трансформаторов

1. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ГЛАВНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Вероятно, это наиболее распространенное применение трансформаторов - понижение сетевого напряжения для низковольтных устройств. Вы можете даже найти их внутри таких вещей, как микроволновые печи, старые телевизоры и блоки питания из кирпича. Эти трансформаторы имеют железные сердечники, которые обеспечивают отличную проницаемость, но делают их громоздкими и несколько менее мощными, чем у других типов.

Они имеют маркировку 12-0-12 или 6-0-6 с тремя вторичными проводами. Это означает, что два внешних провода имеют на выходе среднеквадратичное значение 12 В переменного тока, если вы сделаете центральный провод заземлением. Если вы измеряете обе обмотки 12 В, вы получите 24 В переменного тока RMS. Это дает вам гибкость в выборе того, как вы можете использовать трансформатор.

2. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ С ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯМИ

Это особый тип источников питания, которые принимают вход постоянного тока и вырабатывают постоянный ток на выходе. Они есть у всех современных зарядных устройств для телефонов. Трансформаторы, используемые в этих блоках питания, больше похожи на индукторы с небольшим количеством витков и ферритовыми сердечниками со средней или высокой проницаемостью. Напряжение постоянного тока подается через «первичную обмотку» на короткое время, так что ток нарастает до определенного уровня и сохраняет некоторую магнитную энергию в сердечнике. Эта энергия затем передается вторичной обмотке при более низком напряжении, поскольку она имеет меньшее количество витков. Они работают на высоких частотах, обладают отличным КПД и очень малы.

3. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ИЗОЛЯЦИЯ

Это специальные трансформаторы с соотношением витков 1: 1, поэтому входное и выходное напряжения одинаковы. Они используются для отключения электроприборов от заземления. Поскольку сеть является заземленной, прикосновение даже к одному проводу может привести к поражению электрическим током, поскольку обратный путь - это буквально земля. Использование изолирующих трансформаторов «отключает» прибор от заземления сети, поскольку трансформаторы гальванически изолированы.

4.ТРАНСФОРМАТОРЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

В большинстве стран мира в качестве стандартного напряжения питания используется 220 В переменного тока, но в некоторых странах, например в США, используется 110 В переменного тока. Это означает, что некоторые устройства, например блендеры, могут работать не во всех странах. Для этой цели мы можем использовать трансформаторы, которые преобразуют 110 В в 220 В или наоборот, чтобы обеспечить возможность использования техники в любой стране.

Модель трансформатора

в LTSpice - Пошаговое руководство

Мне нравится LTSpice за его очень простой и удобный интерфейс.Имеет несколько встроенных моделей, которые можно использовать. Что касается ИС, у него есть много деталей, которые можно использовать в моделировании, хотя большая часть из них произведена Linear Technology (производитель LTSpice). Для новичков и новичков в LTspice я предлагаю вам посетить учебное пособие LTSpice Circuit Simulation Tutorials for Beginners. Несмотря на вышеупомянутые преимущества, недостатков немного, но для меня это не недостаток, потому что я уже знаю, как с этим справиться. Речь идет о том, как сделать модель трансформатора в LTSpice.В отличие от других симуляторов схем, LTSpice не имеет детали или модели трансформатора в своей библиотеке. Однако есть специальная команда придумать трансформатор.

Пошаговое руководство по созданию модели трансформатора в LTSpice

Трансформатор - это просто связанные индукторы. В идеале, мощность в первичной обмотке будет передаваться на 100% вторичной. В реальном случае мощность, подаваемая на вторичную обмотку, уменьшается, и это потери связи. Эффективность связывания в LTSpice выражается числом от единицы до единицы.

Единство означает идеальное сцепление, а меньше единицы - несовершенное сцепление.

Ниже представлена ​​модель трансформатора в среде LTSpice. L1 и L2 - это первичная и вторичная индуктивности. R2 требуется для запуска моделирования. Это может быть сопротивление первичной обмотки. R1 - это нагрузка, а не часть модели.

1. Передаточное число

Коэффициент трансформации очень важен для трансформатора. Он определяет напряжения на обмотках трансформатора.В большинстве случаев указывается напряжение первичной обмотки, поэтому напряжение вторичной обмотки будет неизвестным.

Например, первичное напряжение составляет 120 В среднеквадратического значения, необходимое соотношение витков для получения вторичного напряжения 12 В составляет

.

2. Соотношение индуктивности и коэффициента вращения

Трансформатор

LTSpice задается по первичной и вторичной индуктивности. Соотношение между индуктивностью и коэффициентом вращения составляет

.



Например, напряжение первичной обмотки составляет 120 В среднеквадратического значения (169. 71 пик), чтобы получить пик на вторичной обмотке около 53 В, коэффициент индуктивности должен быть



Для индуктивности первичной обмотки 400 мкгенри вторичная индуктивность будет

Получится модель

Если запустить моделирование, форма волны вторичного напряжения будет

.

3. Заявление, чтобы LTSpice понимал, что нам нужен трансформатор

«K1 L1 L2 1» - это команда, необходимая для того, чтобы объявить связанный индуктор действующим в качестве трансформатора.K1 - это просто обозначение, которое вы хотите, чтобы L1 и L2 были индуктивно связаны друг с другом. Константа «1» означает идеальное сцепление. Для моделирования неидеальной связи может быть меньше единицы.

Для настройки K1 L1 L2 1 следуйте пошаговым инструкциям, приведенным ниже.

4. Выполнить команду переходного процесса

Для проверки результата можно использовать временную команду. Чтобы настроить временную команду, следуйте приведенным ниже инструкциям.

Как сделать модель трансформатора в LTSpice с несколькими вторичными обмотками

Следуйте приведенным выше инструкциям по вычислению индуктивностей.Многократный вторичный трансформатор может быть выполнен с помощью окна директивы spice. Чтобы хорошо продемонстрировать, давайте рассмотрим схему ниже. L1 - это первичная индуктивность первичной обмотки, а L2 и L3 - индуктивности вторичных обмоток. Обратите внимание на точки на вторичных индукторах; они должны быть в одной ориентации с точкой на первичной катушке индуктивности, чтобы выход был синфазным.

Чтобы объявить L1, L2 и L3 одним трансформатором с двумя вторичными обмотками, следуйте приведенным ниже инструкциям.

Затем установите команду переходного процесса на шаге № 6, чтобы просмотреть результат. Ниже представлены формы сигналов.

Если вы хотите инвертировать вторичное напряжение, не следуйте ориентации точек первичного индуктора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *