Плотность тока в обмотках трансформатора: Плотность тока в обмотках трансформатора

Содержание

Как расситать диаметр провода первичной и вторичной обмотки трансформатора

Чем толще, тем лучше, но с условием, что он поместится в окно магнитопровода. Если окно небольшое, то желательно посчитать ток каждой наматываемой обмотки, чтобы рассчитать  оптимальный диаметр провода обмотки трансформатора из имеющихся в наличии.

Рассчитать ток катушки можно по формуле:

I = P / U

I – ток обмотки,

P – мощность потребляемая от данной обмотки,

U – действующее напряжение данной обмотки.

Например, у меня потребляемая мощность 31 Ватт и вся она будет отдаваться катушками «III» и «IV».

31 / (12,8+12,8) = 1,2 Ампер

Диаметр  провода обмотки трансформатора, первичной или вторичной  можно вычислить по формуле:

D = 1,13 √(I / j)

D – диаметр провода в мм,

I – ток обмотки в Амперах,

j – плотность тока в Ампер/мм².

Плотность тока можно выбрать по таблице

Конструкция трансформатора Плотность тока (а/мм2) при мощности трансформатора (Вт)
5-10 10-50 50-150 150-300 300-1000
Однокаркасная 3,0-4,0 2,5-3,0 2,0-2,5 1,7-2,0 1,4-1,7
Двухкаркасная 3,5-4,0 2,7-3,5 2,4-2,7 2,0-2,5 1,7-2,3
Кольцевая 4,5-5,0 4,0-4,5 3,5-4,5 3,0-3,5 2,5-3,0

Пример:

Ток, протекающий через катушки «III» и «IV» – 1,2 Ампера.

А плотность тока я выбрал – 2,5 А/ мм².

1,13√ (1,2 / 2,5) = 0,78 мм

У меня нет провода диаметром 0,78 мм, но зато есть провод диаметром 1,0мм. Поэтому, я на всякий случай посчитаю, хватит ли мне места для этих катушек.

На картинке два варианта конструкции каркаса: А – обычная, В– секционная.
  1. Количество витков в одном слое.
  2. Количество слоёв.

Ширина моего не секционированного каркаса 40мм.

Мне нужно намотать 124 витка проводом 1,0 мм, у которого диаметр с изоляцией равен 1,08 мм. Таких обмоток требуется две.

124 * 1,08 * 1,1 : 40 ≈ 3,68 слоя

1,1 – коэффициент. На практике, при расчёте заполнения нужно прибавить 10 – 20% к полученному результату. Я буду мотать аккуратно, виток к витку, поэтому добавил 10%.

Получилось 4 слоя провода диаметром 1,08мм. Хотя, последний, четвёртый слой заполнен только на несколько процентов.

Определяем толщину обмотки:

1,08 * 4 ≈ 4,5 мм

У меня в распоряжении 9мм глубины каркаса, а значит, обмотка влезет и ещё останется свободное место.

Ток катушки «II» вряд ли будет больше чем – 100мА.

1,13√ (0,1 / 2,5) = 0,23 мм

Диметр провода катушки «II» – 0,23мм.

Это малюсенькая по заполнению окна обмоточка и её можно даже не принимать в расчёт, когда остаётся так много свободного места.

Конечно, на практике у радиолюбителя выбор проводов невелик. Если нет провода подходящего сечения, то можно намотать обмотку сразу несколькими проводами меньшего диаметра. Только, чтобы не возникло перетоков, мотать нужно одновременно двумя, тремя или даже четырьмя проводами. Перетоки, возникают тогда, когда есть даже незначительные отклонения в длине обмоток соединённых параллельно. При этом, из-за разности напряжений, возникает ток, который греет обмотки и создаёт лишние потери.

Перед намоткой в несколько проводов, сначала нужно посчитать длину провода обмотки, а затем разрезать провод на требуемые куски.

Длина проводов будет равна:

L = p * ω * 1,2

L – длина провода,

p – периметр каркаса в середине намотки,

ω – количество витков,

1,2* – коэффициент.

Укладывать обмотку при намотке в несколько проводов сложно и утомительно, поэтому лучше перестраховаться и использовать этот коэффициент, компенсирующий ошибки расчёта и неаккуратной укладки.

Толстый провод необходимо мотать виток к витку, а более тонкие провода можно намотать и в навал. Главное, чтобы обмотка поместилась в окно магнитопровода.

Если намотка производится аккуратно без повреждения изоляции, то никаких прокладок между слоями можно не применять, так как, при постройке УНЧ средней мощности, большие напряжения не используются. Изоляция же обмоточного провода рассчитана на напряжение в сотни вольт. Чем толще провод, тем выше пробивное напряжение изоляции провода. У тонкого провода пробивное напряжение изоляции около 400 Вольт, а у толстого может достигать 2000 Вольт.

Закрепить конец провода можно обычными нитками.

Если при удалении вторичной обмотки повредилась межобмоточная изоляция, защищающая первичную обмотку, то её нужно обязательно восстановить. Тут можно применить плотную бумагу или тонкий картон. Не рекомендуется использовать всякие синтетические материалы вроде скотча, изоленты и им подобные.

Если катушка разделена на секции для первичных и вторичных обмоток трансформатора, то тогда и вовсе можно обойтись без изоляционных прокладок.

Видео: Расчет сечения провода в силовом трансформаторе. Excel

Пример использования Excel в качестве универсального калькулятора для расчета диаметра провода в импульсном трансформаторе. Произведен расчет зависимости максимального тока от сечения проводника.

Расчёт и перемотка трансформатора

Выбор типа обмотки трансформатора

Общие требования, предъявляемые к трансформатору, можно подразделить на эксплуатационные и производственные.
Основными эксплуатационными требованиями являются электрическая и механическая прочность и нагревостойкость как обмоток, так и других частей и трансформатора в целом.

Общие эксплуатационные требования, предъявляемые к трансформаторам и их обмоткам, регламентированы соответствующими государственными стандартами. Практически электрическая прочность изоляции обмоток достигается рациональной ее конструкцией, правильным выбором изоляционных промежутков и изоляционных материалов. Требования механической прочности обмотки удовлетворяется путем рационального выбора типа и конструкции обмотки и расположения ее витков и катушек с таким расчетом, чтобы возникающие в обмотке механические силы были по возможности меньшими, а механическая устойчивость возможно большей.
Общие производственные требования сводят к построению трансформатора с наименьшей затратой материалов и труда и наиболее простого по конструкции, т. е. наиболее дешевого.
Задачей проектировщика является разумное сочетание интересов эксплуатации и производства. Эта задача решается в значительной мере уже при выборе того или иного типа обмотки. Поэтому на выбор типа обмотки, наиболее отвечающей требованиям эксплуатации и в то же время наиболее простой и дешевой в производстве, следует обращать особое внимание.
Основными критериями при выборе типа обмотки служат следующие величины:
Iф = Iс – ток нагрузки одного стержня, мощность обмоток одного стержня S′ и номинальное напряжение Uл, а также поперечное сечение витка обмотки П.
Ориентировочное сечение, мм2, витка каждой обмотки может быть определено по формуле:
П = ,
где Iс – ток соответствующей обмотки одного стержня, ток фазный;
Dср – средняя плотность тока в обмотках ВН и НН.
В зависимости от выбора значения Dср будут изменяться объем и масса обмотки, а следовательно, и электрические потери в них Рэ. Обычно при расчете трансформатора потери короткого замыкания Рк бывают заданы, и выбор средней плотности тока должен быть связан с заданной величиной Рк.
Для определения средней плотности тока в обмотках, обеспечивающей получение заданных потерь короткого замыкания, можно воспользоваться формулами:
для медных обмоток
Dср = 0,745Ка , ;
для алюминиевых
Dср = 0,464 Кд , ;
где    S – полная мощность трансформатора, кВА; Рк – потери короткого замыкания, Вт; Ub – напряжение одного витка; d12 – средний диаметр канала между обмотками, см; Кд – коэффициент, учитывающий наличие добавочных потерь в обмотках, потери в отводах, в стенах бака и т. д., принимается по табл. 5.1.

Таблица 5.1
Значение Кд для трехфазных трансформаторов

Мощность трансформа-тора, кВА

До100

160–630

1000–6300

10000–
16000

25000–
63000

80000–
100000

Кд

0,96

0,96–0,92

0,91–0,90

0,90–0,87

0,86–0,78

0,77–0,75

Примечание. Для сухих трансформаторов мощностью 10–160 кВА принимать
Кд =0,99–0,96 и мощностью 250–1600 кВА  Кд =0,92–0,96.

Расчетные значения Dср следует сверить с данными табл. 2, где приведены ориентировочные значения практически применяемых плотностей токов. Сверка рассчитанного Dср имеет целью избежать грубых ошибок в расчете Dср.
Таблица 2

Средняя плотность тока в обмотках D, А/мм², для современных
трансформаторов с потерями короткого замыкания 

а) масляные трансформаторы

Мощность транс-форматора, кВА

25–40

63–630

1000–6300

10000–16000

25000–80000

Медь

1,8–2,2

2,2–3,5

2,2–3,5

2,0–3,5

2,0–3,5

Алюминий

1,1–1,8

1,2–2,5

1,5–2,6

1,5–2,7

б) сухие трансформаторы

Мощность транс-форматора, кВА

10–160; 0,5 кВ

160–1600; 10 кВ

Обмотка

Внутренняя НН

Наружная
ВН

Внутренняя
НН

Наружная
ВН

Медь

2,0–1,4

2,2–2,8

2,0–1,2

2,0–2,8

Алюминий

1,3–0,9

1,3–1,8

1,4–0,8

1,4–2,0

Примечания: 1. Для трансформатора с потерями короткого замыкания вышеуказанных государственных стандартов возможен выбор плотности тока в масляных трансформаторах до 4,5 А/мм² в медных и до 2,7 А/мм²  – алюминиевых обмотках; в сухих трансформаторах – соответственно до 3 и 2 МА/м². 2. Плотность тока в обмотках из транспонированного провода выбирается так же, как и для медного или алюминиевого провода. 3. Плотность тока в обмотках из алюминиевой ленты выбирается как для алюминиевого провода.

После определения средней плотности тока Dср и сечения витка Π для каждой из обмоток можно произвести выбор типа конструкции обмотки. Конструкция и тип обмотки применяется по табл. 3.
При расчете обмоток существенное значение имеет правильный выбор размеров провода. В обмотках из круглого провода выбирают провод, ближайший по площади поперечного сечения к сечению Π, определенному по выбранной плотности тока Dср, или в некоторых случаях подбираются два-три провода с соответствующим общим суммарных сечением.
При расчете винтовых, непрерывных катушечных и в большинстве случаев двухслойных и многослойных цилиндрических обмоток из их провода прямоугольного сечения желательно применять провода большего сечения, что упрощает намотки у них на станке и позволяет получить наиболее компактное ее размещение на сердечнике. Однако применение крупных размеров провода ограничивается условиями охлаждения обмотки и величиной допустимых добавочных потерь от вихревых токов, вызываемых потоком рассеяния.

Перегрев поверхности обмотки над температурой окружающего ее масла определяется по плотности теплового потока на поверхности обмотки, т. е. по потерям в обмотке отнесенных к единице поверхности q, Вт/м2. Величина q в целях недопущения чрезмерного нагрева
обмоток в масляных трансформаторах ограничивается пределами
q £ (1200–1400) Вт/м2 и во всяком случае не более 1600 Вт/м2.
В трансформаторах с искусственной циркуляцией масла допускается q £  (2000–2200) Вт/м2. Превышение указанных значений приводит к существенному увеличению веса охладительной системы трансформатора. В сухих трансформаторах для внутренних обмоток НН допускают
q £ 280 Вт/м2.
Расчет обмоток проводится в следующей последовательности:

  • определяется число витков в фазе соответствующей обмотки, . После округления числа витков до целого числа уточняется напряжение одного витка  и значение магнитной индукции в стержне, Bc;
  • определяется ориентировочное сечение, мм2, витка соответствующей обмотки по выражению: 

;

  • по ориентировочному сечению обмотки сортаменту обмоточных проводов принимаются соответствующие провода. Проводов может быть один или несколько. Примеры витков для различных обмоток приведены ниже.

В масляных трансформаторах применяется провод марки ПБ (с бумажной изоляцией).
В сухих трансформаторах применяется обычно более качественная изоляция марок ПСД и ПСДК.

  • По основным параметрам трансформатора  – номинальной мощности;  – номинальным напряжениям обмоток НН и ВН;   – номинальному фазному току обмоток выбирается тип обмоток.
  • По выбираемому типу соответствующих обмоток производится расчет обмоток по методикам, приведенным ниже.

После расчета основных размеров обмотки НН –  и ,  и  следует рассчитать реактивную составляющую напряжения короткого замыкания Uкр  и сравнить его со значением.
Расчет  Uкр, %, проводится по формуле:

где , здесь  и  – действительные расчетные значения радиальных размеров обмоток НН и ВН;
,
где d12 = d + 201 + 2a1 + a12, здесь  – действительный радиальный размер обмотки НН.
Для трансформаторов мощностью более 10000 кВА размер а, см, определяется выражением:
.
Расчетное напряжение  должно быть равно  определенному в разд. 4 по заданному значению  и . Отличие допускается всего на ± 5 %.

 

Если  расчетное выходит из допустимых пределов, следует изменить высоту обмоток  и пересчитать  и .
Иногда допускается увеличить канал  (в случае если  расчетное менее заданного), так как  принимается в расчете как минимально–допустимое поэтому увеличивать его можно.
Пересчитывая несколько раз обмотки НН и ВН достигают оптимальных значений размеров   ,  и  и
Только после этого приступают к расчету всех необходимых для дальнейших расчетов размеров обмотки:  и ,  и ; поверхностей  охлаждения обмоток НН и ВН.
Затем приступают к расчету потерь короткого замыкания, полного напряжения короткого замыкания и механических сил в обмотках.

Допустимая плотность — ток — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Допустимая плотность — ток

Cтраница 3

Допустимая плотность тока J определяется но произведению AJ, которое является характеристикой тепловой нагрузки обмотки и зависит от класса нагревостойкости применяемой изоляции. На рис. 9.16 дана зависимость AJt f ( f) для серийных синхронных машин с изоляцией класса нагревостойкости В.  [31]

Допустимая плотность тока J определяется по произведению AJ, которое является характеристикой тепловой нагрузки обмотки и зависит от класса нагревостойкости применяемой изоляции. На рис. 10.16 дана зависимость AJ Дт) для серийных синхронных машин с изоляцией класса нагревостойкости В.  [33]

Допустимая плотность тока термической устойчивости значительно выше плотности номинального тока.  [34]

Допустимую плотность тока Д5 а / мм2 ] выбирают в пределах 4 — 6 5 а / мм2 для вентилируемых машин, 3 — 4 5 а / мм2 для закрытых обдуваемых.  [35]

Допустимой плотностью тока в проводнике пользуются обычно для предварительного или приближенного расчета по нагреванию катушек электрических машин и аппаратов.  [36]

Поскольку допустимые плотности тока в пленочных проводниках велики, расчет плотности тока в проводниках не производят.  [37]

Почему допустимая плотность тока в обмотках трансформатора с масляным охлаждением, составляющая 2 — 4 А / мм2, примерно в 2 раза выше, чем в сухих трансформаторах.  [38]

Если допустимая плотность тока равна 3 а / мм2, через этот провод, очевидно, можно пропускать ток 0 2 30 6 а. Полезно помнить, что при изменении диаметра провода площадь его поперечного.  [39]

Выбор допустимой плотности тока зависит от режима работы генератора, условий охлаждения.  [40]

Величина допустимой плотности тока не является постоянной, а зависит от исполнения машины ( открытое, закрытое), степени вентиляции, скорости вращения, номинального напряжения и линейной нагрузки.  [41]

Величина допустимой плотности тока ограничена тем, что ток может разрушить сверхпроводящее состояние, если сила его превысит некоторое критическое для данного сверхпроводника значение / к. Если ток в сверхпроводнике первого рода древысит критический, то сопротивление его становится конечным, и ток начинает идти по всему сечению проводника. В сверхпроводники второго рода ток проникает постепенно, как только сила его станет больше нижнего критического значения, но сопротивление сверхпроводника остается нулевым до тех пор, пока ток не превысит верхнего критического значения. Величина критического тока в сверхпроводниках первого рода пропорциональна величине критической напряженности Як, а в сверхпроводниках второго рода эта зависимость не выполняется.  [42]

Пределом допустимой плотности тока считается максимальное значение ее, при котором получаются доброкачественные осадки.  [43]

Величина допустимой плотности тока зависит от концентрации свободной кислоты в электролите: чем больше ее в электролите, тем меньше допустимая плотность тока.  [44]

Величина допустимой плотности тока зависит от концентрации свободной кислоты в электролите: чем больше ее в электролите, тем меньше допустимая плотность тока.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

Расчет обмоток

Расчет обмотки низкого напряжения (НН)

Расчет обмоток трансформатора, как правило, начинается с обмотки НН, располагаемой у большинства трансформаторов между стержнем и обмоткой ВН. В трехобмоточном трансформаторе расчет обмоток начинают с внутренней обмотки НН или СН, а затем постепенно переходят к СН или НН и ВН.

Число витков на одну фазу НН

W2 = Uф2/(4,44 ƒ Вс Пс) (11)

Полученное значение W2 округляется до ближайшего целого числа и может быть как четным, так и нечетным.

Для трехфазного трансформатора или однофазного с параллельным соединением обмоток стержней найденное по (11) значение W2 является также числом витков на один стержень. После округления числа витков следует найти напряжение одного витка

Uв = Uф2/W2

и действительную индукцию в стержне, Тл-,

Вс =Uв/ (4,44 ƒПс)

Ориентировочное сечение витка каждой обмотки м2, может быть определено по формуле

П = Iсср,

Где Iс – ток соответствующей обмотки стержня, А;

jср – средняя плотность тока в обмотках ВН и НН, А/м2

Для определения средней плотности тока в обмотках МА/м2, обеспечивающей получение заданных потерь короткого замыкания, можно воспользоваться формулами, выведенными в [1]:

для медных обмоток

jср = 0,746 Кд ; (12)

для алюминиевых обмоток

jср = 0,463 Кд ; (13)

Формулы (12) и (13) связывают исходную среднюю плотность тока в обмотках ВН и НН с заданными величинами: полной мощностью трансформатора S, кВ·А, потерями короткого замыкания Рк, Вт, и величинами, определяемыми до расчета обмоток: ЭДС одного витка Uв, В, и средним диаметром канала между обмотками d12, м. Коэффициент Кд учитывает наличие добавочных потерь в обмотках, потери в отводах, стенках бака и т.д. Значения Кд могут быть взяты из табл. 16.

Таблица 16. Значение Кд для трехфазных трансформаторов.

Мощность трансформатора, кВ·А

До 100

160 — 630

Кд

0,97

0,96 –0,93

Примечание: Для сухих трансформаторов мощностью 10 – 160 кВ·А принимать Кд = 0,99÷0,96 и мощностью 250 – 1600 кВ·А Кд = 0,92÷0,86

Значение плотности тока, полученное из (12) и (13), следует сверить с данными таблицы 17., где приведены ориентировочные значения практически применяемых плотностей токов. Сверка рассчитанного значения jср с таблицей имеет целью избежать грубых ошибок при расчете jср. Точного совпадения jср с цифрами таблицы не требуется. По этой же таблице можно выбрать среднюю плотность тока в обмотках в том случае, когда потери короткого замыкания не заданы.

Таблица 17. Средняя плотность тока в обмотках j, МА/м2, для современных трансформаторов с потерями короткого замыкания по ГОСТ

а) масляные трансформаторы

Мощность трансформатора, кВ·А

25 — 40

63 — 630

Медь

1,8 – 2,2

2,2 — 3,5

Алюминий

1.1 – 1,8

1.2 – 2.5

б) сухие трансформаторы

Мощность трансформатора, кВ·А

10 – 160; 0,5 кВ

160 – 1600; 10 кВ

Обмотка

Внутренняя НН

Наружная ВН

Внутренняя НН

Наружная ВН

Медь

2,0 – 1,4

2,2 – 2,8

2,0 – 1,2

2,0 – 2,8

Алюминий

1,3 – 0,9

1,3 – 1,8

1,4 – 1,8

1,4 – 2,0

Примечание: Для трансформаторов с потерями короткого замыкания выше указанных ГОСТ возможен выбор плотности тока в масляных трансформаторах до 4,5 МА/м2 в медных и до 2,7 МА/м2 в алюминиевых обмотках; в сухих трансформаторах – соответственно до 3 и 2 МА/м2.

Найденное по (12) и (13) значение плотности тока является ориентировочным средним значением для обмоток ВН и НН. Действительная средняя плотность тока в обмотках должна быть выдержана близкой к этой. Плотности тока в каждой из обмоток масляного трансформатора с медными или алюминиевыми обмотками могут отличаться от среднего значения, желательно, однако, чтобы не более чем на 10%. Следует пометить, что отклонения действительной средней плотности от найденной по (12) и (13) в сторону возрастания увеличивает потери короткого замыкания Рк и в сторону уменьшения – снижает.

В сухих трансформаторах вследствие существенного различия условий охлаждения для внутренних и наружных обмоток плотность тока во внутренней обмотке НН обычно снижают на 20 – 30% по сравнению с плотностью в наружной обмотке ВН. Поэтому в таких трансформаторах отклонение действительной плотности тока в обмотках от найденного среднего значения может достигать ± (15 – 20)%.

По этой же причине среднюю плотность тока в обмотках этих трансформаторов рекомендуется принимать 0,93 – 0,97 значения, найденного по (12) и (13). После определения средней плотности тока jср и сечения витка П для каждой из обмоток можно произвести выбор типа конструкции обмоток, пользуясь указаниями, сделанными в [1]. При выборе конструкции обмоток ВН следует учитывать также и возможность получения наиболее удобной схемы регулирования напряжения обмотки ВН.

При расчете обмоток существенное значение имеет правильный выбор размеров провода. В обмотках из провода круглого сечения обычно выбирается провод, ближайший по площади поперечного сечения к сечению П, определяемому по выбранной плотности тока jср, или в редких случаях подбираются два провода с соответствующим общим суммарным сечением (см. табл. 18).

Таблица 18. Номинальные размеры сечения и изоляции круглого медного и алюминиевого обмоточного провода марок ПБ и АПБ с толщиной изоляции на две стороны 2б =0,30мм.

Диаметр, мм

Сечение, мм2

Увеличение массы, %

Диаметр, мм

Сечение, мм2

Увеличение массы, %

Диаметр, мм

Сечение, мм2

Увеличение массы, %

Марка ПБ – медь

2,00

3,14

3,0

4,00

12,55

1,5

2,12

3,53

3,0

4,10

13,2

1,5

1,18

1,094

6,0

2,24

3,94

3,0

4,25

14,2

1,5

1,25

1,23

5,5

2,36

4,375

2,5

4,50

15,9

1,5

Марка ПБ – медь

Марка АПБ — алюминий

2,50

4,91

2,5

5,00

19,63

1,5

2,65

5,515

2,5

5,20

21,22

1,5

2,80

6,16

2,5

1,32

1,37

5,0

3,00

7,07

2,5

Марка АПБ — алюминий

1,40

1,51

5,0

3,15

7,795

2,0

1,50

1,77

4,5

3,35

8,81

2,0

1,60

2,015

4,0

3,55

9,895

2,0

5,30

22,06

1,5

1,70

2,27

4,0

3,75

11.05

1,5

6,00

28,26

1,5

1,80

2,545

3,5

8,00

50,24

1,0

1,90

2,805

3,5

При расчете обмоток из провода прямоугольного сечения желательно применять наиболее крупные сечения провода, что упрощает намотку обмотки на станке и позволяет получить наиболее компактное ее размещение на магнитной системе.

Медный провод прямоугольного сечения марки ПБ, используемый в силовых трансформаторах, имеет размеры поперечного сечения проволоки – меньший от 1,4 до 5,6 и больший от 3,75 до 16,0 мм при площади сечения от 5,04 до 83,1 мм2 и толщине изоляции от 0,45 до 1,92 мм. Сортамент медного прямоугольного провода приведен в таблице 19.

Алюминиевый провод прямоугольного сечения марки АПБ имеет размеры поперечного сечения проволоки меньший от 1,80 до 5,60 мм и больший от 3,75 до 18,0 мм при площади поперечного сечения от 6,39 до 99,9 мм2 и номинальной толщине изоляции на две стороны такой же, как и у медного провода (табл. 19.).

Медные и алюминиевые провода имеют различную цену. Так, если среднюю цену 1 кг. медного провода прямоугольного сечения марки ПБ принять за 100%, то цена 1 кг. алюминиевого провода марки АПБ с такой же изоляцией составит в среднем 85, медного провода марки ПСД – 110 и алюминиевого провода марки АПСД – 150%.

Подобранные размеры провода, мм, записываются так:

Расчет обмотки низкого напряжения (НН)

Расчет обмоток трансформатора, как правило, начинается с обмотки НН, располагаемой у большинства трансформаторов между стержнем и обмоткой ВН.

 

Число витков на одну фазу НН:

, (5.1)

где Uф2 — фазное напряжение обмотки НН, рассчитанное по формуле 3.6 или 3.7,В;

Uв – электродвижущая сила одного витка, В (по формуле 4.11).

 

Полученное значение W2 округляется до ближайшего целого числа и может быть как четным, так и нечетным. Для трехфазного трансформатора найденное по (5.1) значение W2 является также числом витков на один стержень.

После округления числа витков следует найти напряжение одного витка по формуле, В:

Uв = Uф2/W2 (5.2)

и действительную индукцию в стержне, Тл,

 

(5.3)

 

где Uв – напряжение одного витка, В.

Для определения средней плотности тока в обмотках А/м2, обеспечивающей получение заданных потерь короткого замыкания, можно воспользоваться формулами, выведенными в [1]:

для медных обмоток:

jср = 0,746·Кд; (5.4)

для алюминиевых обмоток:

 

jср = 0,463·Кд; (5.5)

Формулы (5.4) и (5.5) связывают исходную среднюю плотность тока в обмотках ВН и НН с заданными величинами: полной мощностью трансформатора S, кВ·А, потерями короткого замыкания Рк, Вт, и величинами, определяемыми до расчета обмоток: ЭДС одного витка Uв, В, и средним диаметром канала между обмотками d12, м.

Коэффициент Кдучитывает наличие добавочных потерь в обмотках, потери в отводах, стенках бака и т.д. Значения Кд могут быть взяты из таблицы 5.1.

 

Таблица 5.1 Значение Кд для трехфазных трансформаторов

Мощность трансформатора, кВ·А До 100 160 — 630
Кд 0,97 0,96 –0,93

Примечание: Для сухих трансформаторов мощностью 40 – 160 кВ·А принимать Кд = 0,99÷0,96 и мощностью 250 – 1600 кВ·А Кд = 0,92÷0,86

 

Значение плотности тока, полученное из (5.4) и (5.5), следует сверить с данными таблицы 5.2, где приведены ориентировочные значения практически применяемых плотностей токов. Сверка рассчитанного значения jср с таблицей имеет целью избежать грубых ошибок при расчете jср. Точного совпадения jср с цифрами таблицы не требуется. По этой же таблице можно выбрать среднюю плотность тока в обмотках в том случае, когда потери короткого замыкания не заданы.

Найденные по (5.4) или (5.5) значение плотности тока являются ориентировочным средним значением для обмотки ВН и НН. Плотности тока в каждой из обмоток масляного трансформатора с медными или алюминиевыми обмоток могут отличаться от среднего значения, желательно, однако, что бы не более чем на 10% . Следует помнить, что отклонение действительной средней плотности тока от найденной в сторону возрастания увеличивает Рк и в сторону уменьшения – снижает.

В сухих трансформаторах вследствие существенного различия условий охлаждения для внутренних и наружных обмоток плотность тока во внутренней обмотке НН обычно снижают на 20-30% по сравнению с плотностью в наружной обмотки ВН. Поэтому в таких трансформаторах отклонение действительной плотности тока в обмотках от найденного среднего значения может достигать ±(15-20)%.

 

Таблица 5.2 Средняя плотность тока в обмотках j, МА/м2, для современных трансформаторов с потерями короткого замыкания по ГОСТ

Мощность трансформатора, кВ·А 25 — 40 63 — 630
масляные трансформаторы
Медь 1,8 – 2,2 2,2 — 3,5
Алюминий 1.1 – 1,8 1.2 – 2.5
сухие трансформаторы
Мощность трансформатора, кВ·А 40-160 160-1600
Обмотка Внутренняя НН Наружная ВН Внутренняя НН Наружная ВН
Медь 1,4-2,0 2,2-2,8 1,2-2,0 2,0-2,8
Алюминий 0,9-1,3 1,3-1,8 0,8-1,4 1,4-2,0

Примечание: Для трансформаторов с потерями короткого замыкания выше указанных ГОСТ возможен выбор плотности тока в масляных трансформаторах до 4,5 МА/м2 в медных и до 2,7 МА/м2 в алюминиевых обмотках; в сухих трансформаторах – соответственно до 3 и 2 МА/м2.

 

Ориентировочное сечение витка обмотки, мм2, может быть определено по формуле:

П2/ = (I2ср)·106 (5.6)

где I2 –линейный ток обмотки НН стержня, А;

jср – средняя плотность тока в обмотке, А/м2.

 

После определения средней плотности тока jср и сечения витка П/ для каждой из обмоток нужно произвести выбор типа конструкции обмоток, пользуясь указаниями, таблицы А1 представленной в приложении. При выборе конструкции обмоток ВН следует учитывать также и возможность получения наиболее удобной схемы регулирования напряжения этой обмотки.

При расчете обмоток существенное значение имеет правильный выбор размеров провода. Номинальные размеры и сечения круглого провода можно взять из таблицы 5.3, а прямоугольного из таблицы А2 приложения. Если сечение провода получилось небольшим, то при выборе размера провода нужно воспользоваться таблицей А3. В обмотках из провода круглого сечения обычно выбирается провод, ближайший по площади поперечного сечения к рассчитанному сечению П/, или в редких случаях подбираются два провода с соответствующим общим суммарным сечением. Например, если ориентировочное сечение витка обмотки получилось большим и нет возможности подобрать к нему провод из таблицы, то это сечение необходимо разделить на 2, 3 или 4 (число параллельных проводов nв2).

 

Таблица 5.3. Номинальные размеры сечения и изоляции круглого медного и алюминиевого обмоточного провода марок ПБ и АПБ с толщиной изоляции на две стороны 2δ =0,30 мм.

Диаметр, мм Сечение, мм2 Увеличение массы, % Диаметр, мм Сечение, мм2 Увеличение массы, % Диаметр, мм Сечение, мм2 Увеличение массы, %
Марка ПБ – медь 2,00 3,14 3,0 4,00 12,55 1,5
2,12 3,53 3,0 4,10 13,2 1,5
1,18 1,094 6,0 2,24 3,94 3,0 4,25 14,2 1,5
1,25 1,23 5,5 2,36 4,375 2,5 4,50 15,9 1,5
Марка ПБ – медь Марка АПБ — алюминий 2,50 4,91 2,5 5,00 19,63 1,5
2,65 5,515 2,5 5,20 21,22 1,5
2,80 6,16 2,5      
1,32 1,37 5,0 3,00 7,07 2,5 Марка АПБ — алюминий
1,40 1,51 5,0 3,15 7,795 2,0
1,50 1,77 4,5 3,35 8,81 2,0
1,60 2,015 4,0 3,55 9,895 2,0 5,30 22,06 1,5
1,70 2,27 4,0 3,75 11.05 1,5 6,00 28,26 1,5
1,80 2,545 3,5       8,00 50,24 1,0
1,90 2,805 3,5            

Подобранные размеры для прямоугольного провода в мм, записываются так:

Марка провода

где nв2 – число параллельных проводов;

— размеры провода без изоляции, мм

— размеры провода с изоляцией, мм.

 

Для провода круглого сечения размер провода будет записываться как:

 

Марка провода

где nв2 – число параллельных проводов;

— диаметр провода без изоляции, мм

— диаметр провода с изоляцией, мм.

 

Полное сечение витка из nв2параллельных проводов, м2, определяется по формуле:

П2 = nв2·П·10-6, (5.7)

где П – сечение провода выбранного из таблицы, мм2.

 

Уточненная плотность тока, А/м2

j2 = I22, (5.8)

где I2 –линейный ток обмотки НН, А;

П2 – полное сечение витка обмотки НН, м2.

 

Число витков в одном ряду обмотки НН:

или (5.9)

где l – высота обмотки, мм;

dиз – диаметр изолированного круглого провода, мм;

в/– большая сторона изолированного прямоугольного провода, мм.

После расчета W2ряд округляется до меньшего целого числа.

 

Число рядов обмотки низшего напряжения:

(5.10)

V2округляется до ближайшего большего целого числа.

 

Рабочее напряжение двух слоев, В,

Uмсл = 2·W2ряд ∙ Uв (5.11)

где Uв – напряжение одного витка, В

 

По рабочему напряжению двух слоев по таблице 5.4 выбирается величина δмсл .

 

Таблица 5.4. Нормальная межслойная изоляция в многослойных цилиндрических обмотках

Рабочее напряжение двух слоев обмотки, В Число слоев кабельной бумаги на толщину листов, мм
До 150 2 х 0,05
От 151 до 200 1 х 0,2
От 201 до 300 2 х 0,12
До 1000 2 х 0,12
От1001 до 2000 3 х 0,12
От 2001 до 3000 4 х 0,12
От 3001 до 3500 5 х 0,12
От 3501 до 4000 6 х 0,12
От 4001 до 4500 7 х 0,12
От 4501 до 5000 8 х 0,12
От 5001 до 5500 9 х 0,12

 

Радиальный размер обмотки НН (толщина обмотки НН, см. рис. 4.1), м:

 

а2 = [V2∙dиз + δмсл ·(V21)] ∙ 10-3 (5.12)

где dиз – диаметр изолированного круглого провода (если провод прямоугольный, то берется меньшая его сторона — , мм.

δмсл – общая толщина кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями

обмотки (таблица 5.4).

 

Внутренний диаметр обмотки НН, м

Д =d + 2·а01 ∙ 10-3 (5.13)

гдеd — диаметр стержня, м.

 

Тульский завод трансформаторов

В конечном счете, мощность трансформатора определяется его допустимым нагревом. Нагрев трансформатора вызван нагревом его магнитопровода (сердечника) и нагревом проводов обмоток. Нагрев сердечника определяется свойствами электротехнической стали (так называемыми удельными потерями, которые зависят от величины электромагнитной индукции) и не зависит от величины нагрузки, подключенной к трансформатору. Нагрев проводов обмоток определяется величиной тока, протекающего через обмотки, и удельного сопротивления материала обмоток (как правило, используются медные провода, реже — алюминиевые). Мощность нагрева обмоток пропорциональна квадрату силы тока и омическому (активному) сопротивлению обмотки. Таким образом, минимальный нагрев трансформатора будет иметь место в режиме холостого хода, когда нагрев обмоток минимален — через первичную обмотку протекает только ток холостого хода, а через вторичную обмотку ток совсем не протекает.

Большинством производителей проектируют трансформаторы таким образом, чтобы при полной нагрузке перегрев трансформатора (то есть превышение его температуры над температурой окружающей среды) не превышал 50…70 °. Если нагрузка трансформатора превысит номинальную, то температура перегрева превысит расчетную величину. Это приведет к ускоренному старению материалов трансформатора и к уменьшению срока его службы. При дальнейшем увеличении температуры перегрева трансформатор выйдет из строя. Однако температура перегрева может быть снижена применением принудительного охлаждения трансформатора — например, с помощью воздушного охлаждения (обдув вентилятором) или водяного охлаждения (прокачка холодной воды через специальную систему охлаждения, совмещенную с магнитопроводом или обмотками трансформатора). Следовательно, применение дополнительного охлаждения позволяет увеличить мощность, которую трансформатор способен отдать в нагрузку.

Можно также снизить нагрев применением проводов большего сечения. Однако для их размещения потребуется магнитопровод больших размеров (габаритов), и в результате получится трансформатор большей габаритной (номинальной) мощности. Поэтому увеличение номинальной мощности трансформатора сопряжено с увеличением его размеров (при сохранении температуры перегрева в допустимых пределах). Следует также заметить, что увеличение размеров трансформатора приводит к увеличению площади поверхности теплоотдачи и дает возможность рассеиванию большей тепловой мощности потерь в окружающую среду.

Нет, не зависит. Мощность, отдаваемая в нагрузку (номинальная мощность трансформатора) определяется только током и напряжением нагрузки (или вторичной обмотки, что одно и то же). Поскольку мощность трансформатора, как было показано выше (в ответе на вопрос 1) определяется допустимым нагревом обмоток, который, в свою очередь, пропорционален квадрату тока, для работы трансформатора не имеет значения, какая доля тока является активной, а какая реактивной. Как известно, соотношение активной и реактивной составляющей тока (а также напряжения или мощности) количественно определяется косинусом ФИ (Cosφ). При выборе трансформатора имеет значение только полная мощность, которую потребляет нагрузка и которая измеряется в ВА (вольт-амперы) и не имеет значения величина Cosφ.

В режиме холостого хода нагрев трансформатора определяется потерями мощности в стали магнитопровода. Нагрев провода катушек на холостом ходу отсутствует, поскольку ток в цепи вторичной обмотки не протекает, а через первичную обмотку протекает незначительный ток холостого хода, который практически не нагревает обмотку. В режиме холостого хода перегрев трансформатора составляет от 5 ° до 15 °, если трансформатор рассчитан правильно, а напряжение сети соответствует номинальному. Если же напряжение сети превышает номинальное, то нагрев увеличится, поскольку увеличатся потери в стали сердечника за счет увеличения величины индукции. При значительном (более 10…15 %) увеличении питающего напряжения возникнет насыщение стали магнитопровода. При этом, помимо резкого увеличения мощности потерь в сердечнике, резко увеличится также и ток холостого хода, что вызовет существенный нагрев обмоток. При длительном воздействии повышенного напряжения трансформатор выйдет из строя из-за перегрева.

Нет, нельзя. Мощность потерь на холостом ходу равна произведению напряжения и активной составляющей тока холостого хода. Ток холостого хода равен векторной сумме активной и реактивной составляющих, и без применения специальных измерительных приборов эти токи определить невозможно. Приблизительно можно руководствоваться следующей информацией: для тороидальных трансформаторов активная составляющая тока составляет 40…60 % от величины полного тока холостого хода; для трансформаторов с магнитопроводом из пластин активная составляющая тока равна 5…20 % от общего тока холостого хода.

Увеличение числа витков первичной обмотки трансформатора при заданном магнитопроводе и заданном питающем напряжении приведет к снижению величины индукции и, следовательно, — к уменьшению величины тока холостого хода. Однако увеличение числа витков увеличит сопротивление обмоток трансформатора, что увеличит потери мощности в обмотках. Поскольку мощность потерь в обмотках нагруженного трансформатора в несколько раз больше мощности потерь в магнитопроводе, при увеличении числа витков КПД трансформатора уменьшится.

Иногда для подбора выходного напряжения трансформатора прибегают к уменьшению или увеличению числа витков первичной обмотки. При этом следует знать следующее. Уменьшение числа витков приведет к увеличению величины индукции в стали магнитопровода и может привести к насыщению магнитопровода, следствием чего может быть перегрев трансформатора и выход его из строя (см. также ответ на вопрос 3). Увеличение числа витков приведет к увеличению нагрева трансформатора под нагрузкой, однако при этом будет повышена устойчивость трансформатора при возможных повышениях питающего напряжения — трансформатор в этом случае не войдет в насыщение. Кроме того, увеличение числа витков уменьшает пусковой ток включения трансформатора. Однако увеличение числа витков приводит к увеличению массы и стоимости трансформатора.

Известно, что расчетная плотность тока уменьшается с увеличением габаритной мощности трансформатора. Так для трансформаторов мощностью 5…25 ВА плотность тока может составлять 5…10 А/мм2, а для трансформаторов мощностью 4…5 кВА она не превышает 1…2 А/мм2. Плотность тока выбирается из условий обеспечения требуемой температуры перегрева и зависит от множества факторов: соотношения размеров магнитопровода, условий охлаждения трансформатора, расчетной величины индукции и др. Поэтому она может быть определена путем решения сложной системы уравнений, описывающих работу трансформатора. Величины плотности тока применительно к трансформаторам на конкретных сердечниках приведены в книге Котенева С.В., Евсеева А.Н. «Расчет и оптимизация тороидальных трансформаторов и дросселей» (М.: Горячая линия — Телеком, 2013).

Можно. Но при этом надо помнить, что при включении в питающую сеть наименьшего числа витков первичной обмотки (что соответствует наибольшему напряжению вторичной обмотки) трансформатор не должен входить в насыщение. Трансформатор должен быть рассчитан так, чтобы при подключении к питающей сети секции первичной обмотки с наименьшим числом витков величина индукции не превышала бы номинальную. Тогда при подключении к сети всей обмотки индукция будет иметь значение меньше номинального. При этом свойства электротехнической стали будут использоваться не в полном объеме, а трансформатор будет иметь избыточность (увеличенное число витков первичной обмотки). Вследствие этого — увеличенная масса, большая стоимость. К такому способу прибегают в тех случаях, когда сделать отводы во вторичной обмотке затруднительно по технологическим соображениям, а также для более точной подгонки выходного напряжения.

Практически не зависит. Для заданного магнитопровода величина индукции зависит от числа витков и величины ЭДС (электродвижущей силы), действующей в обмотке. При работе трансформатора на нагрузку величина ЭДС несколько уменьшается, поскольку ток первичной обмотки вызывает падение напряжения на омическом сопротивлении этой обмотки. Величина этого падения составляет 1…5 %, примерно на такую же величину уменьшается и индукция в магнитопроводе трансформатора.

Да, может работать. При увеличении частоты, например, в два раза величина индукции также снижается в два раза. Это следует из формулы (2.25) названной выше книги. Однако увеличение частоты магнитного потока приводит к увеличению потерь в стали магнитопровода (это следует из формулы (2.27) книги). Потери растут пропорционально степени 3/2 частоты и степени 2 (квадрату) индукции, поэтому при повышении частоты потери в магнитопроводе будут уменьшаться. Разумеется, все написанное верно при неизменном питающем напряжении. Часто возникает вопрос о возможности работы трансформаторов, рассчитанных на 50 Гц в сети с частотой 60 Гц (в ряде стран в сети именно такая частота). Из сказанного выше следует, что увеличение частоты сети с 50 Гц до 60 Гц никак не повлияет на работоспособность трансформатора.

В тех случаях, когда мощности одного трансформатора недостаточно для питания потребителей, можно прибегнуть к параллельному или последовательному соединению обмоток трансформаторов. В зависимости от способа соединения первичной и вторичной обмоток возможны четыре различных варианта соединения трансформаторов. Варианты соединения сведены в таблицу.

Способы соединения первичных и вторичных обмоток
Первичные обмотки соединены: Вторичные обмотки соединены:
Последовательно Параллельно
Последовательно Одинаковость обмоток не требуется Допустимо. Мощность нагрузки между трансформаторами распределяется пропорционально напряжением вторичных обмоток; если вторичные обмотки одинаковы, то мощности их равны
Параллельно Допустимо во всех случаях. Мощность нагрузки между трансформаторами распределяется пропорционально напряжениям вторичных обмоток; если вторичные обмотки одинаковы, то мощности их равны Допустимо при одинаковости первичных и вторичных обмоток

Действительно, иногда возникает ситуация, когда необходимо запитать однофазных потребителей от стандартной промышленной трехфазной сети. Задача преобразования трех фаз в одну довольно часто встречается, например, на различных производствах с мощными однофазными станками. В частном секторе также часто возникают проблемы невозможности равномерного распределения бытовых и профессиональных потребителей по трем фазам питающей сети частного дома.

Казалось бы, можно однофазную нагрузку подключить к любой фазе сети. Но при этом, если потребитель достаточно мощный, а нагрузка по двум остальным фазам небольшая, может возникнуть так называемый перекос фаз: уменьшение напряжения на той фазе, к которой подключена нагрузка, и увеличение напряжения на двух других фазах. Чтобы этого не происходило, следует применять специальные трансформаторы, преобразующие трехфазное напряжение в однофазное. Такие трансформаторы решают проблему перекоса фаз, а также обеспечивают гальваническую развязку потребителей от питающей сети.

Последовательное и параллельное соединение дросселей позволяет увеличить суммарную индуктивность и суммарный рабочий ток. Формулы для вычисления индуктивности и тока приведены в таблице. В таблице приняты следующие обозначения: L1, L2 и i1, i2 — соответственно номинальные значения индуктивности и тока первого и второго дросселей; L и I — суммарные значения индуктивности и тока двух дросселей, соединенных последовательно или параллельно.

Вид соединения Формулы для вычисления
Индуктивности Тока
последовательное
L = L1 + L2 i = i1 = i2
параллельное
i = i1 + i2

Пропитка трансформаторов и дросселей электротехническим лаком (Тульский завод трансформаторов использует лак марки МЛ-92) преследует несколько целей. Во-первых, пленка лака после высыхания обладает очень высокой электрической прочностью (то есть способностью без электрического пробоя выдерживать высокое напряжение) — для данного лака 40…65 кВ/мм. Во-вторых, лаковое покрытие обеспечивает определенную влагозащиту трансформатора от воздействия окружающей среды. В-третьих, пропитка лаком уменьшает подвижность витков магнитопровода и провода обмоток и несколько снижает уровень шума трансформатора или дросселя.

На Тульском заводе трансформаторов пропитке подвергаются все дроссели и трансформаторы мощностью более 0,1 кВА.

Как известно, в нашей стране питающая трехфазная сеть 380/220 В обязательно заземляется, то есть имеет, как говорят, гальваническую связь с землей. Поэтому в электрической бытовой розетке два провода неравнозначны: связанный с землей провод называется нулевым (или нейтральным) проводом, а второй провод называется фазным проводом. При касании фазного провода индикаторной отверткой индикатор светится, а при касании нулевого провода — нет. Если человек прикоснется рукой или другой частью тела к фазному проводу, через его тело будет протекать переменный ток. Величина этого тока будет зависеть от сопротивления тела человека и переходного сопротивления между телом и землей. Уменьшению переходного сопротивления способствует влажность обуви, пола, одежды. Человек начинает чувствовать ток величиной от 0,1…0,3 мА, а ток более 100 мА считается смертельным.

Применение разделительного трансформатора позволяет значительно снизить риск поражения электрическим током, поскольку вторичная обмотка такого трансформатора не имеет гальванической связи с землей. Применение разделительного трансформатора необходимо также для обеспечения нормальной работы некоторых типов газовых котлов.

Иногда в наличии оказывается трансформатор, рассчитанный на более высокое напряжение, чем напряжение питающей сети. Например, трансформатор рассчитан на напряжение 380 В, а его требуется подключить к сети 220 В, при этом напряжение вторичной обмотки оказывается достаточным для питания нагрузки. В таком случае следует иметь в виду, что трансформатор не сможет отдать в нагрузку номинальную мощность. Это связано с тем, что мощность равна произведению напряжения и тока; при уменьшении напряжения для сохранения мощности неизменной следует увеличить ток. Однако при увеличении тока через обмотки трансформатора будет увеличиваться нагрев обмоток, поскольку мощность потерь в обмотках будет возрастать пропорционально квадрату силы тока. Следовательно, при питании трансформатора пониженным напряжением необходимо так рассчитать режим работы, чтобы токи в обмотках не превышали номинальных величин. При этом мощность нагрузки снизится, то есть трансформатор не сможет отдать номинальную мощность.

Два наиболее распространённых примера питания нагрузки током несинусоидальной формы: регулирование мощности в нагрузке с помощью тиристорного регулятора с фазоимпульсным управлением и зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. В первом случае форма напряжения представляет собой резаную вертикальной линией синусоиду, поскольку тиристор открывается с задержкой относительно нуля напряжения. Во втором случае форма тока представляет собой набор узких импульсов, поскольку ток заряда течёт только в те моменты времени, когда мгновенное значение напряжения на выходе зарядного устройства превышает напряжение заряжаемого аккумулятора.

При питании трансформатора напряжением, форма которого отличается от синусоидального, в общем случае нагрев трансформатора увеличится. Во-первых, увеличатся потери в стали магнитопровода. Это связано с тем, что в спектре несинусоидального напряжения имеются гармонические составляющие частот, кратных частоте основной гармоники 50 Гц. Как было показано в ответе на вопрос 10, увеличение частоты магнитного потока приводит к росту потерь в стали.

Во-вторых, возрастут потери в проводах обмоток при том же среднем значении тока, что и для сигнала синусоидальной формы. Количественно это характеризуется коэффициентом формы напряжения или тока. Попросту говоря, ток синусоидальной формы способен перенести большее количество энергии, чем ток такой же величины, но несинусоидальной формы. Это следует учитывать при выборе номинальной мощности трансформатора.

Удельное сопротивление алюминия в полтора раза больше, чем удельное сопротивление меди. Поэтому, для сохранения температуры перегрева трансформатора неизменной, сечение алюминиевого провода должно быть в полтора раза больше, чем сечение медного провода. Для укладки алюминиевого провода в общем случае необходим магнитопровод большего размера, чем для размещения медного провода. Следует также учитывать, что плотность (удельная масса) алюминия в три раза меньше аналогичного параметра меди; обмотки из алюминиевого провода при прочих равных условиях будут иметь массу примерно вдвое меньшую, чем обмотки из медного провода. Однако необходимость применения магнитопровода большего размера может привести к увеличению массы трансформатора. Кроме того, паять алюминий гораздо сложнее, чем медь, необходимо применять специальные флюсы и припои. В то же время трансформатор с обмотками из алюминиевого провода будет несколько дешевле, нежели его аналог с медными проводами.

Исходя из возможностей намоточного оборудования, разные производители для трансформаторов одной и той же мощности могут применять магнитопроводы с разным соотношением высоты к диаметру. Это первая причина различия в размерах трансформаторов одинаковой номинальной мощности. Другая причина — разные производители могут задавать разные температуры перегрева трансформатора. Выше, в ответе на вопрос 1, было показано, что увеличение температуры перегрева трансформатора приводит к снижению его размеров и массы. Поэтому, если имеются два трансформатора одинаковой номинальной мощности, но разных размеров, можно с уверенностью утверждать: меньший трансформатор будет сильнее нагреваться во время работы.

Если не рассматривать заведомо неверно рассчитанный и неправильно изготовленный трансформатор, то есть две главные группы причин выхода из строя трансформаторов: 1) неосторожное обращение при транспортировке и монтаже и 2) неправильная эксплуатация трансформатора. Трансформаторы боятся ударов, поскольку при ударе деформируются провода обмоток, а эмалевая изоляция повреждается; это может вызвать замыкание соседних витков обмоток, что приводит к локальным коротким замыканиям и резкому повышению температуры в местах таких замыканий. При этом величина выходного напряжения трансформатора будет отличаться от своего номинального значения. При монтаже трансформаторов следует помнить, что вся поверхность тороидального трансформатора образована витками проводов обмоток, и производить затяжку крепежных элементов (чашек) следует крайне осторожно. На Тульском заводе трансформаторов для трансформаторов мощностью 1,6 кВА и выше (а по желанию заказчика — и на меньшую мощность) применяются методы крепления, полностью исключающие механическое воздействие на витки обмоток.

При эксплуатации трансформаторов мощность подключённой нагрузки не должна превышать номинальную мощность трансформатора. Температура окружающей среды должна быть такой, чтобы температура трансформатора не превысила 120 °С (предельная температура нагрева эмальпровода). Чем меньше температура, тем медленнее происходит старение проводов обмоток. Одной из наиболее частых причин выхода из строя трансформаторов является их длительный перегрев по причине короткого замыкания в цепи нагрузки или подключения нагрузки с мощностью, превышающей номинальную мощность трансформатора. При таком перегреве происходит осыпание эмалевой изоляции проводов обмоток, что приводит к замыканию витков, ещё большему нагреву и, в конечном итоге, к расплавлению провода обмотки. Предохранитель в таких случаях срабатывает не всегда, поскольку перегрев может происходить при незначительном, но длительном превышении номинального тока.

Нет, нельзя. В основе работы трансформатора лежит закон электромагнитной индукции, который предусматривает изменение магнитного потока по величине и направлению. Это можно обеспечить подачей только переменного напряжения на первичную обмотку трансформатора. Напряжение автомобильного аккумулятора (равно как и любого другого химического источника электроэнергии) является постоянным (по величине и направлению). Для преобразования постоянного напряжения в переменное, пригодное для подачи на трансформатор, следует применять специальные коммутаторы на механических или электронных элементах. Устройство, включающее в себя коммутатор и трансформатор и предназначенное для преобразования постоянного напряжения в переменное, называется инвертором.

Такой вопрос иногда возникает, и он не так банален, как может показаться на первый взгляд. Возникает он обычно потому, что первичная обмотка трансформатора напоминает обмотку дросселя. Можно ли обмотку трансформатора использовать в качестве дросселя?

Вначале — о различиях. Главная функция трансформатора — изменять величину напряжения, подводимого к первичной обмотке. Главная функция дросселя — обеспечивать определённую (и постоянную) величину индуктивности в диапазоне токов от нуля до некоторого номинального значения. Невозможность дросселя выполнить функцию трансформатора обусловлена отсутствием в дросселе вторичной обмотки. В то же время, первичная обмотка трансформатора в некоторых условиях может выполнять функцию дросселя, но индуктивность такого «дросселя» будет существенно зависеть от величины протекающего тока. Чтобы исключить такую нежелательную зависимость, дроссели на сердечниках из трансформаторной стали обязательно имеют немагнитный зазор, который уменьшает относительную магнитную проницаемость, но позволяет обеспечить неизменность величины индуктивности во всём диапазоне рабочих токов дросселя. Кстати, существуют устройства, имеющие свойства и трансформаторов, и дросселей. Их называют трансреакторами. Реактор — одно из названий дросселя. Трансреакторы выполняются на магнитопроводах с немагнитным зазором и имеют первичную и вторичную обмотки. Подробно о трансреакторах написано в разделе «Информация».

толщина обмотки и сечения сердечника, сопротивление

Время чтения 24 мин.Просмотры 5.1k.Опубликовано

Как рассчитать мощность трансформатора

Особенность работы стандартного трансформатора представлена процессом преобразования электроэнергии переменного тока в показатели переменного магнитного поля и наоборот. Самостоятельный расчет трансформаторной мощности может быть выполнен в соответствии с сечением сердечника и в зависимости от уровня нагрузки.

Расчет обмотки преобразователя напряжения и его мощности

По сечению сердечника

Электромагнитный аппарат имеет сердечник с парой проводов или несколькими обмотками. Такая составляющая часть прибора, отвечает за активное индукционное повышение уровня магнитного поля. Кроме всего прочего, устройство способствует эффективной передаче энергии с первичной обмотки на вторичную, посредством магнитного поля, которое концентрируется во внутренней части сердечника.

Параметрами сердечника определяются показатели габаритной трансформаторной мощности, которая превышает электрическую.

Расчетная формула такой взаимосвязи:

Sо х Sс = 100 х Рг / (2,22 х Вс х А х F х Ко х Кc), где

  • Sо — показатели площади окна сердечника;
  • Sс — площадь поперечного сечения сердечника;
  • Рг — габаритная мощность;
  • Bс — магнитная индукция внутри сердечника;
  • А — токовая плотность в проводниках на обмотках;
  • F — показатели частоты переменного тока;
  • Ко — коэффициент наполненности окна;
  • Кс — коэффициент наполненности сердечника.

Показатели трансформаторной мощности равны уровню нагрузки на вторичной обмотке и потребляемой мощности из сети на первичной обмотке.

Самые распространенные разновидности трансформаторов производятся с применением Ш —образного и П — образного сердечников.

По нагрузке

При выборе трансформатора учитывается несколько основных параметров, представленных:

  • категорией электрического снабжения;
  • перегрузочной способностью;
  • шкалой стандартных мощностей приборов;
  • графиком нагрузочного распределения.

В настоящее время типовая мощность трансформатора стандартизирована.

Варианты трансформаторов

Чтобы выполнить расчет присоединенной к трансформаторному прибору мощности, необходимо собрать и проанализировать данные обо всех подключаемых потребителях. Например, при наличии чисто активной нагрузки, представленной лампами накаливания или ТЭНами, достаточно применять трансформаторы с показателями мощности на уровне 250 кВА.

В системах электрического снабжения показатели трансформаторной мощности приборов должны позволить обеспечивать стабильное питание всех потребителей электроэнергии.

СДЕЛАЕМ УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА 220/36 ВОЛЬТ.

Мощность во вторичной цепи: Р_2 = U_2 · I_2 = 60
ватт

Где:Р_2
– мощность на выходе трансформатора, нами задана 60 ватт
;

U
_2
— напряжение на выходе трансформатора, нами задано 36 вольт
;

I
_2
— ток во вторичной цепи, в нагрузке.

КПД трансформатора мощностью до 100 ватт
обычно равно не более η = 0,8
.КПД определяет, какая часть мощности потребляемой от сети идет в нагрузку. Оставшаяся часть идет на нагрев проводов и сердечника. Эта мощность безвозвратно теряется.

Определим мощность потребляемую трансформатором от сети с учетом потерь:

Р_1 = Р_2 / η = 60 / 0,8 = 75 ватт
.

Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в магнитопроводе.Поэтому от значения
Р_1

, мощности потребляемой от сети 220
вольт,
зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S
.

Магнитопровод – это сердечник Ш – образной или О – образной формы, набранный из листов трансформаторной стали. На сердечнике будут располагаться первичная и вторичная обмотки провода.

Площадь поперечного сечения магнитопровода рассчитывается по формуле:

S = 1,2 · √P_1.

Где:S
— площадь в квадратных сантиметрах,
P
_1 — мощность первичной сети в ваттах.

S = 1,2 · √75 = 1,2 · 8,66 = 10,4 см².

По значению S
определяется число витков w
на один вольт по формуле:

w = 50/S

В нашем случае площадь сечения сердечника равна S = 10,4 см.кв.

w = 50/10,4 = 4,8
витка на 1 вольт.

Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках.

Число витков в первичной обмотке на 220 вольт:

W1 = U_1 · w = 220 · 4.8 = 1056 витка.

Число витков во вторичной обмотке на 36 вольт:

W2 = U_2 · w = 36 · 4,8 = 172.8 витков
,

округляем до 173 витка
.

В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на активном сопротивлении провода вторичной обмотки. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5-10 % больше рассчитанного. Возьмем W2 = 180 витков.

Величина тока в первичной обмотке трансформатора:

I_1 = P_1/U_1 = 75/220 = 0,34 ампера
.

Ток во вторичной обмотке трансформатора:

I_2 = P_2/U_2 = 60/36 = 1,67 ампера.

Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток определяются по значениям токов в них исходя из допустимой плотности тока, количества ампер на 1 квадратный миллиметр площади проводника. Для трансформаторов плотность тока,
для медного провода,

принимается 2 А/мм² .

При такой плотности тока диаметр провода без изоляции в миллиметрах определяется по формуле: d = 0,8√I
.

Для первичной обмотки диаметр провода будет:

d_1 = 0,8 · √1_1 = 0,8 · √0,34 = 0,8 · 0,58 = 0,46 мм. Возьмем 0,5 мм
.

Диаметр провода для вторичной обмотки:

d_2 = 0,8 · √1_2 = 0,8 · √1,67 = 0,8 · 1,3 = 1,04 мм. Возьмем 1,1 мм.

ЕСЛИ НЕТ ПРОВОДА НУЖНОГО ДИАМЕТРА,
то можно взять несколько, соединенных параллельно, более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу.

Площадь поперечного сечения провода определяется по формуле:

s = 0,8 · d².

где
: d — диаметр провода
.

Например: мы не смогли найти провод для вторичной обмотки диаметром 1,1
мм.

Площадь поперечного сечения провода диаметром 1,1
мм. равна:

s = 0,8 · d² = 0,8 · 1,1² = 0,8 · 1,21 = 0,97 мм²
.

Округлим до 1,0
мм².

Из
таблицы
выбираем диаметры двух проводов сумма площадей сечения которых равна 1.0 мм².

Например, это два провода диаметром по 0,8 мм
. и площадью по0,5 мм²
.

Или два провода: — первый диаметром 1,0 мм
. и площадью сечения 0,79 мм²
,
— второй диаметром 0,5 мм
. и площадью сечения 0,196 мм²
.что в сумме дает: 0,79 + 0,196 = 0,986 мм².

Намотка катушки ведется двумя проводами одновременно, строго выдерживается равное количество витков обоих проводов. Начала этих проводов соединяются между собой. Концы этих проводов также соединяются.

Получается как бы один провод с суммарным поперечным сечением двух проводов.

Смотрите статьи:
— «Как намотать трансформатор на Ш-образном сердечнике».
— «Как изготовить каркас для Ш — образного сердечника».

Электрический аппарат — трансформатор используется для преобразования поступающего переменного напряжения в другое — исходящее, к примеру: 220 В в 12 В (конкретно это преобразование достигается использованием понижающего трансформатора). Прежде чем разбираться с тем, как рассчитать трансформатор, вы в первую очередь должны обладать знаниями о его структуре.

Простейший трансформатор является компоновкой магнитопровода и обмоток 2-х видов: первичной и вторичной, специально намотанных на него. Первичная обмотка воспринимает подающееся переменное напряжение от сети (н-р: 220 В), а вторичная обмотка, посредством индуктивной связи создает другое переменное напряжение. Разность витков в обмотках влияет на выходное напряжение.

Расчет

Существует несколько видов расчетов, которыми пользуются профессионалы. Для новичков все они достаточно сложные, поэтому рекомендуем так называемый упрощенный вариант. В его основе лежат четыре формулы.

Трансформатор позволяет понизить напряжение до необходимых параметров.

Формула закона трансформации

Итак, закон трансформации определяется нижеследующей формулой:

U1/U2=n1/n2, где:

  • U1 – напряжение на первичной обмотке,
  • U2 – на вторичной,
  • n1 – количество витков на первичной обмотке,
  • n2 – на вторичной.

Так как разбирается именно сетевой трансформатор, то напряжение на первичной обмотке у него будет 220 вольт. Напряжение же на вторичной обмотке – это необходимый для вас параметр. Для удобства расчета берем его равным 22 вольт. То есть, в данном случае коэффициент трансформации будет равен 10. Отсюда и количество витков. Если на первичной обмотке их будет 220, то на вторичной 22.

Представьте, что прибор, который будет подсоединен через трансформатор, потребляет нагрузку в 1 А. То есть, на вторичную обмотку действует именно этот параметр. Значит, на первичную будет действовать нагрузка 0,1 А, потому что напряжение и сила тока находятся в обратной пропорциональности.

А вот мощность, наоборот, в прямой зависимости. Поэтому на первичную обмотку будет действовать мощность: 220×0,1=22 Вт, на вторичную: 22×1=22 Вт. Получается, что на двух обмотках мощность одинаковая.

Что касается количества витков, то рассчитать их на один вольт не составит большого труда. В принципе, это можно сделать методом «тыка». К примеру, наматываете на первичную обмотку десять витков, проверяете на ней напряжение и полученный результат делите на десять. Если показатель совпадает с необходимым для вас напряжением на выходе, то, значит, вы попали в яблочко. Если напряжение снижено, значит, придется увеличить количество витков, и наоборот.

И еще один нюанс. Специалисты рекомендуют наматывать витки с небольшим запасом. Все дело в том, что на самих обмотках всегда присутствуют потери напряжения, которые необходимо компенсировать. К примеру, если вам нужно напряжение на выходе 12 вольт, то расчет количества витков проводится из расчета напряжения в 17-18 В. То есть, компенсируются потери.

Площадь сердечника

Как уже было сказано выше, мощность блока питания – это сумма мощностей всех его вторичных обмоток. Это основа выбора самого сердечника и его площади. Формула такая:

S=1,15 * √P

В этой формуле мощность устанавливается в ваттах, а площадь получается в сантиметрах квадратных. Если сам сердечник имеет Ш-образную конструкцию, то сечение берется среднего стержня.


Разновидности сердечников для трансформатора.

Количество витков в первичной обмотке

Здесь используется следующая формула:

n=50*U1/S, понятно, что U1 равно 220 В.

Кстати, эмпирический коэффициент «50» может изменяться. К примеру, чтобы блок питания не входил в насыщение и тем самым не создавал лишних помех (электромагнитных), то лучше в расчете использовать коэффициент «60». Правда, это увеличит число витков обмотки, трансформатор станет немного больше в размерах, но при этом снизятся потери, а, значит, режим работы блока питания станет легче

Здесь важно, чтобы количество обмоток уместилось

Сечение провода

И последняя четвертая формула касается сечения используемого медного провода в обмотках.

d=0,8*√I, где d – это диаметр провода, а «I» – сила тока в обмотке.

Расчетный диаметр необходимо также округлить до стандартной величины.

Итак, вот четыре формулы, по которым проводится подбор трансформатора тока

Здесь неважно покупаете ли вы готовый прибор или собираете его самостоятельно. Но учтите, что такой расчет подходит только для сетевого трансформатора, который будет работать от сети в 220 В и 50 Гц

Обозначение трансформатора на схеме.

Для высокочастотных приборов используются совершенно другие формулы, где придется проводить расчет потерь трансформатора тока. Правда, формула коэффициента трансформации и у него точно такая же. Кстати, в этих устройствах устанавливается ферромагнитный сердечник.

Примеры реальных расчетов

В качестве примера рассчитаем трансформатор питания для зарядного устройства. Исходные данные:

  • напряжение сети – 220В;
  • выходное напряжение – 14В;
  • ток вторичной обмотки – 10А;

Используя выходные параметры, определяем мощность вторичной обмотки: P=14∙10=140 Вт

Габаритная мощность: P=1.25∙ 140=175 Вт.

Площадь сечения магнитопровода сердечника составит: S=√175=13.3 см2

Наилучшими параметрами обладают конструкции, у которых сечение сердечника приближается к квадратному. Таким образом выбираем ленточный бронепровод с размерами сердечника 3.5х4 см. Его площадь равняется 14 см2.

Для данного сердечника К=50. Таким образом: W=50/14=3.6 вит/вольт

Для обмоток общее количество витков равняется:

  • первичная обмотка n1=220∙3.6= 792 витка;
  • вторичная обмотка n2=14∙3.6=50 витков.

Определяем диаметр обмоточных проводов: d2=0.7√10=2.2 мм.

Ближайшее стандартное значение – 2.4 мм.

Для нахождения диаметра провода первичной обмотки найдем ток через нее: I=P/U=175/220=0.8А.

Данному току соответствует диаметр: d1=0.7√0.8=0.63 мм.

Ближайшее стандартное значение имеет как раз такое значение.

Более углубленный расчет предполагает оценку коэффициента заполнения свободного окна магнитопровода. Большое значение числа вторичных обмоток может не поместиться в свободном окне, тогда необходимо будет выбрать более мощный сердечник. При слишком свободном размещении обмоток ухудшается КПД устройства, увеличивается магнитное поле рассеивания. Однако, как показывает практика, при правильном выборе сечения сердечника подобные расчеты становятся излишними.

Примеры реальных расчетов

В качестве примера можно выбрать питающую подстанцию жилого района. Нагрузка подстанции является III  категории, поэтому коэффициент загрузки допустимо выбирать из большего значения – 0.9-0.95.

Характер потребления тока бытового сектора зависит от времени суток и сезона, но с учетом высокого коэффициента загрузки допустимо учитывать среднее значение потребляемой мощности. Для повышения надежности работы в период максимального потребления рекомендуется использование маслонаполненных трансформаторов, которые отличаются большой перегрузочной способностью в течение длительного периода времени (30% перегрузки в течение 2-х часов).

Расчёт параметров прибора

Иногда в руки к электрику попадает прибор без описания технических характеристик. Тогда специалист определяет мощность трансформатора по сечению магнитопровода. Площадь сечения находится перемножением ширины и толщины сердечника. Полученное число возводится в квадрат. Результат укажет на примерную мощность устройства.

Желательно, чтобы площадь магнитопровода немного превышала расчётное значение. Иначе тело сердечника попадёт в область насыщения магнитного поля, что приведёт к падению индуктивности и сопротивления катушки. Этот процесс увеличит уровень проходящего тока, вызовет перегрев устройства и поломку.

Практический расчёт силового трансформатора не займёт много времени. Например, перед домашним мастером стоит задача осветить рабочий уголок в гараже. В помещении имеется бытовая розетка на 220 В, в которую необходимо подключить светильник с лампой мощностью 40 Вт на 36 В. Требуется рассчитать технические параметры понижающего трансформатора.

Определение мощности

Во время работы устройства неизбежны тепловые потери. При нагрузке, не превышающей 100 Вт, коэффициент полезного действия равен 0,8. Истинная потребная мощность трансформатора P₁ определяется делением мощности лампы P₂ на КПД:

P₁ = P₂ ∕ μ = 40 ∕ 0‚8 = 50

Округление осуществляется в бо́льшую сторону. Результат 50 Вт.

Вычисление сечения сердечника

От мощности трансформатора зависят размеры магнитопровода. Площадь сечения определяется следующим образом.

S = 1‚2∙√P₁ = 1‚2∙ 7‚07 = 8‚49

Расчёт количества витков

Площадь магнитопровода помогает определить количество витков провода на 1 вольт напряжения:

n = 50 ∕ S = 50 ∕ 8‚49 = 5‚89.

Разности потенциалов в один вольт будут соответствовать 5‚89 оборотам провода вокруг сердечника. Поэтому первичная обмотка с напряжением 220 В состоит из 1296 витков, а для вторичной катушки потребуется 212 витков. Во вторичной обмотке происходят потери напряжения, вызванные активным сопротивлением провода. Вследствие этого специалисты рекомендуют увеличить количество витков в выходной катушке на 5−10%. Скорректированное число витков будет равно 233.

Токи в обмотках

Следующий этап — нахождение силы тока в каждой обмотке, которое вычисляется делением мощности на напряжение. После нехитрых подсчётов получается требуемый результат.

В первичной катушке I₁ = P₁ ∕ U₁ = 50 ∕ 220 = 0‚23 ампера, а во вторичной катушке I₂ = P₂ ∕ U₂ = 40 ∕ 36 = 1‚12 ампера.

Диаметр провода

Расчёт обмоток трансформатора завершается определением толщины провода, сечение которого вычисляется по формуле: d = 0‚8 √ I. Слой изоляции в расчёт не берётся. Проводник входной катушки должен иметь диаметр:

d₁ = 0‚8 √I₁ =0‚8 √0‚23 = 0‚8 ∙ 0‚48 = 0‚38.

Для намотки выходной обмотки потребуется провод с диаметром:

d₂ = 0‚8 √I₂ =0‚8 √1‚12 = 0‚8 ∙ 1‚06 = 0‚85.

Плотность тока можно выбрать по таблице

Конструкция трансформатора Плотность тока (а/мм2) при мощности трансформатора (Вт)
5-10 10-50 50-150 150-300 300-1000
Однокаркасная 3,0-4,0 2,5-3,0 2,0-2,5 1,7-2,0 1,4-1,7
Двухкаркасная 3,5-4,0 2,7-3,5 2,4-2,7 2,0-2,5 1,7-2,3
Кольцевая 4,5-5,0 4,0-4,5 3,5-4,5 3,0-3,5 2,5-3,0

Пример:

Ток, протекающий через катушки «III» и «IV» – 1,2 Ампера.

А плотность тока я выбрал – 2,5 А/ мм².

1,13√ (1,2 / 2,5) = 0,78 мм

У меня нет провода диаметром 0,78 мм, но зато есть провод диаметром 1,0мм. Поэтому, я на всякий случай посчитаю, хватит ли мне места для этих катушек.

На картинке два варианта конструкции каркаса: А – обычная, В– секционная.
  1. Количество витков в одном слое.
  2. Количество слоёв.

Ширина моего не секционированного каркаса 40мм.

Мне нужно намотать 124 витка проводом 1,0 мм, у которого диаметр с изоляцией равен 1,08 мм. Таких обмоток требуется две.

124 * 1,08 * 1,1 : 40 ≈ 3,68 слоя

1,1 – коэффициент. На практике, при расчёте заполнения нужно прибавить 10 – 20% к полученному результату. Я буду мотать аккуратно, виток к витку, поэтому добавил 10%.

Получилось 4 слоя провода диаметром 1,08мм. Хотя, последний, четвёртый слой заполнен только на несколько процентов.

Определяем толщину обмотки:

1,08 * 4 ≈ 4,5 мм

У меня в распоряжении 9мм глубины каркаса, а значит, обмотка влезет и ещё останется свободное место.

Ток катушки «II» вряд ли будет больше чем – 100мА.

1,13√ (0,1 / 2,5) = 0,23 мм

Диметр провода катушки «II» – 0,23мм.

Это малюсенькая по заполнению окна обмоточка и её можно даже не принимать в расчёт, когда остаётся так много свободного места.

Конечно, на практике у радиолюбителя выбор проводов невелик. Если нет провода подходящего сечения, то можно намотать обмотку сразу несколькими проводами меньшего диаметра. Только, чтобы не возникло перетоков, мотать нужно одновременно двумя, тремя или даже четырьмя проводами. Перетоки, возникают тогда, когда есть даже незначительные отклонения в длине обмоток соединённых параллельно. При этом, из-за разности напряжений, возникает ток, который греет обмотки и создаёт лишние потери.

Перед намоткой в несколько проводов, сначала нужно посчитать длину провода обмотки, а затем разрезать провод на требуемые куски.

Длина проводов будет равна:

L – длина провода,

p – периметр каркаса в середине намотки,

ω – количество витков,

1,2* – коэффициент.

Толстый провод необходимо мотать виток к витку, а более тонкие провода можно намотать и в навал. Главное, чтобы обмотка поместилась в окно магнитопровода.

Если намотка производится аккуратно без повреждения изоляции, то никаких прокладок между слоями можно не применять, так как, при постройке УНЧ средней мощности, большие напряжения не используются. Изоляция же обмоточного провода рассчитана на напряжение в сотни вольт. Чем толще провод, тем выше пробивное напряжение изоляции провода. У тонкого провода пробивное напряжение изоляции около 400 Вольт, а у толстого может достигать 2000 Вольт.

Закрепить конец провода можно обычными нитками.

Если при удалении вторичной обмотки повредилась межобмоточная изоляция, защищающая первичную обмотку, то её нужно обязательно восстановить. Тут можно применить плотную бумагу или тонкий картон. Не рекомендуется использовать всякие синтетические материалы вроде скотча, изоленты и им подобные.

Если катушка разделена на секции для первичных и вторичных обмоток трансформатора, то тогда и вовсе можно обойтись без изоляционных прокладок.

Видео: Расчет сечения провода в силовом трансформаторе. Excel

Пример использования Excel в качестве универсального калькулятора для расчета диаметра провода в импульсном трансформаторе. Произведен расчет зависимости максимального тока от сечения проводника.

Типы магнитопроводов

Основой трансформатора переменного тока является магнитопровод, который должен обладать определенными магнитными свойствами. В трансформаторах используется сталь особого состава и со специфической обработкой (трансформаторное железо). В процессе работы трансформатора в магнитопроводе образуются вихревые токи, которые нагревают сердечник и ведут к снижению КПД трансформатора. Для снижения вихревых токов сердечник выполняют не монолитным, а собранным из тонких стальных пластин или лент, покрытых непроводящим оксидным слоем.

По типу используемого металла сердечники разделяют на:

  • Пластинчатые;
  • Ленточные.

Первый тип сердечников собирается в виде пакета из отдельных пластин соответствующей формы, а второй – наматывается из ленты. В дальнейшем ленточный сердечник может быть разрезан на отдельные сегменты для удобства намотки провода.

По типу магнитопровода различают сердечники:

  • Броневые;
  • Стержневые.

Каждый из перечисленных типов может различаться формой пластин или сегментов:

  • Броневый;
  • Ш образный;
  • Кольцевой.

Форма и тип сердечника в теории не влияют на методику расчета, но на практике это следует учитывать при определении КПД и количества витков обмоток.

Типы сердечников

Кольцевой (тороидальный) сердечник отличается наилучшими свойствами. Трансформатор, выполненный на таком магнитопроводе, будет иметь максимальный КПД и минимальный ток холостого хода. Это оправдывает самую большую трудоемкость выполнения обмоток, поскольку в домашних условиях эта работа выполняется исключительно вручную, без использования намоточного станка.

Как определить число витков обмотки трансформатора не разматывая катушку

При отсутствии данных о конкретной модели трансформатора, количество витков в обмотках определяется при помощи одной из функций мультиметра.

Мультиметр следует перевести в режим омметра. Затем определяются выводы всех имеющихся обмоток. Если между магнитопроводом и катушкой имеется зазор, то сверху всех обмоток наматывается дополнительная обмотка из тонкого провода. От количества витков будет зависеть точность результатов измерений.

Один щуп прибора подключается к концу основной обмотки, а другой щуп – к дополнительной обмотке. По очереди выполняются измерения всех обмоток. Та из них, у которой наибольшее сопротивление, считается первичной. Полученные данные позволяют выполнить расчет трансформатора и вместе с другими параметрами выбрать наиболее оптимальную конструкцию для конкретной электрической цепи.

Сайт для радиолюбителей

Если у Вас есть некий трансформаторный сердечник, из которого нужно сделать трансформатор, то необходимо замерить сердечник (как показано на рисунке), а так же замерить толщину пластины или ленты.

Первым делом необходимо рассчитать площадь сечения сердечника — Sc (см²) и площадь поперечного сечения окна — Sо (см²).

Для тороидального трансформатора:

  • Sc = H * (D – d)/2
  • S = π * d 2 / 4

Для Ш и П — образного сердечника:

Определим габаритную мощность нашего сердечника на частоте 50 Гц:

  • η — КПД трансформатора,
  • Sc — площадь поперечного сечения сердечника, см 2 ,
  • So — площадь поперечного сечения окна, см 2 ,
  • f — рабочая частота трансформатора, Гц,
  • B — магнитная индукция, T,
  • j — плотность тока в проводе обмоток, A/мм 2 ,
  • Km — коэффициент заполнения окна сердечника медью,
  • Kc — коэффициент заполнения сечения сердечника сталью.

При расчете трансформатора необходимо учитывать, что габаритная мощность трансформатора должна быть больше расчетной электрической мощности вторичных обмоток.

Как измерить диаметр провода.

Если у Вас дома завалялся микрометр, то можно им замерить диаметр провода.

Провод сначала лучше прогреть на пламени спички и лишь потом скальпелем удалить ослабленную изоляцию. Если этого не сделать, то вместе с изоляцией можно удалить и часть меди, что снизит точность измерения особенно для тонкого провода.

Если микрометра нет, то можно воспользоваться обыкновенной линейкой. Нужно намотать на жало отвёртки или на другую подходящую ось 100 витков провода, сжать витки ногтем и приложить полученный набор к линейке.
Разделив полученный результат на 100, получим диаметр провода с изоляцией. Узнать диметр провода по меди можно из таблицы приведённой ниже.

Пример.

Я намотал 100 витков провода и получил длину набора –39 мм.

39 / 100 = 0,39 мм

По таблице определяю диметр провода по меди – 0,35мм.

Таблица данных обмоточных проводов.
Диаметр без изоляции, мм Сечение меди, мм² Сопротив-ление 1м при 20ºС, Ом Допустимая нагрузка при плотности тока 2А/мм² Диаметр с изоляцией,
мм
Вес 100м с изоляцией, гр
0,03 0,0007 24,704 0,0014 0,045 0,8
0,04 0,0013 13,92 0,0026 0,055 1,3
0,05 0,002 9,29 0,004 0,065 1,9
0,06 0,0028 6,44 0,0057 0,075 2,7
0,07 0,0039 4,73 0,0077 0,085 3,6
0,08 0,005 3,63 0,0101 0,095 4,7
0,09 0,0064 2,86 0,0127 0,105 5,9
0,1 0,0079 2,23 0,0157 0,12 7,3
0,11 0,0095 1,85 0,019 0,13 8,8
0,12 0,0113 1,55 0,0226 0,14 10,4
0,13 0,0133 1,32 0,0266 0,15 12,2
0,14 0,0154 1,14 0,0308 0,16 14,1
0,15 0,0177 0,99 0,0354 0,17 16,2
0,16 0,0201 0,873 0,0402 0,18 18,4
0,17 0,0227 0,773 0,0454 0,19 20,8
0,18 0,0255 0,688 0,051 0,2 23,3
0,19 0,0284 0,618 0,0568 0,21 25,9
0,2 0,0314 0,558 0,0628 0,225 28,7
0,21 0,0346 0,507 0,0692 0,235 31,6
0,23 0,0416 0,423 0,0832 0,255 37,8
0,25 0,0491 0,357 0,0982 0,275 44,6
0,27 0,0573 0,306 0,115 0,31 52,2
0,29 0,0661 0,2бб 0,132 0,33 60,1
0,31 0,0755 0,233 0,151 0,35 68,9
0,33 0,0855 0,205 0,171 0,37 78
0,35 0,0962 0,182 0,192 0,39 87,6
0,38 0,1134 0,155 0,226 0,42 103
0,41 0,132 0,133 0,264 0,45 120
0,44 0,1521 0,115 0,304 0,49 138
0,47 0,1735 0,101 0,346 0,52 157
0,49 0,1885 0,0931 0,378 0,54 171
0,51 0,2043 0,0859 0,408 0,56 185
0,53 0,2206 0,0795 0,441 0,58 200
0,55 0,2376 0,0737 0,476 0,6 216
0,57 0,2552 0,0687 0,51 0,62 230
0,59 0,2734 0,0641 0,547 0,64 248
0,62 0,3019 0,058 0,604 0,67 273
0,64 0,3217 0,0545 0,644 0,69 291
0,67 0,3526 0,0497 0,705 0,72 319
0,69 0,3739 0,0469 0,748 0,74 338
0,72 0,4072 0,043 0,814 0,78 367
0,74 0,4301 0,0407 0,86 0,8 390
0,77 0,4657 0,0376 0,93 0,83 421
0,8 0,5027 0,0348 1,005 0,86 455
0,83 0,5411 0,0324 1,082 0,89 489
0.86 0,5809 0,0301 1,16 0,92 525
0,9 0,6362 0,0275 1,27 0,96 574
0,93 0,6793 0,0258 1,36 0,99 613
0,96 0,7238 0,0242 1,45 1,02 653
1 0,7854 0,0224 1,57 1,07 710
1,04 0,8495 0,0206 1,7 1,12 764
1,08 0,9161 0,0191 1,83 1,16 827
1,12 0,9852 0,0178 1,97 1,2 886
1,16 1,057 0,0166 2,114 1,24 953
1,2 1,131 0,0155 2,26 1,28 1020
1,25 1,227 0,0143 2,45 1,33 1110
1,3 1,327 0,0132 2,654 1,38 1190
1,35 1,431 0,0123 2,86 1,43 1290
1,4 1,539 0,0113 3,078 1,48 1390
1,45 1,651 0,0106 3,3 1,53 1490
1,5 1,767 0,0098 3,534 1,58 1590
1,56 1,911 0,0092 3,822 1,64 1720
1,62 2,061 0,0085 4,122 1,71 1850
1,68 2,217 0,0079 4,433 1,77 1990
1,74 2,378 0,0074 4,756 1,83 2140
1,81 2,573 0,0068 5,146 1,9 2310
1,88 2,777 0,0063 5,555 1,97 2490
1,95 2,987 0,0059 5,98 2,04 2680
2,02 3,205 0,0055 6,409 2,12 2890
2,1 3,464 0,0051 6,92 2,2 3110
2,26 4,012 0,0044 8,023 2,36 3620
2,44 4,676 0,0037 9,352 2,54 4220

Принцип работы устройства

Трансформатор — это электротехническое устройство, предназначенное для передачи энергии без изменения её формы и частоты. Используя в своей работе явление электромагнитной индукции, устройство применяется для преобразования переменного сигнала или создания гальванической развязки. Каждый трансформатор собирается из следующих конструктивных элементов:

  • сердечника;
  • обмотки;
  • каркаса для расположения обмоток;
  • изолятора;
  • дополнительных элементов, обеспечивающих жёсткость устройства.

В устройстве трансформатора такая катушка называется первичной или сетевой. Она предназначена для создания магнитного поля. Стоит отметить, что такое поле обязательно должно всё время изменяться по направлению и величине, то есть быть переменным.

Классический трансформатор состоит из двух катушек и магнитопровода, соединяющего их. При подаче переменного сигнала на контакты первичной катушки возникающий магнитный поток через магнитопровод (сердечник) передаётся на вторую катушку. Таким образом, катушки связаны силовыми магнитными линиями. Согласно правилу электромагнитной индукции при изменении магнитного поля в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила (ЭДС). Поэтому в первичной катушки возникает ЭДС самоиндукции, а во вторичной ЭДС взаимоиндукции.

От сечения провода, используемого в трансформаторе, зависит нагрев всего устройства. Правильно подобрать сечение возможно, воспользовавшись специальными таблицами из справочников, но проще использовать трансформаторный онлайн-калькулятор.

Правильная работа трансформатора зависит и от частоты сигнала. Чем она больше, тем меньше возникает потерь во время передачи энергии. А это означает, что от её значения зависят размеры магнитопровода: чем частота больше, тем размеры устройства меньше. На этом принципе и построены импульсные преобразователи, изготовление которых связано с трудностями разработки, поэтому часто используется калькулятор для расчёта трансформатора по сечению сердечника, помогающий избавиться от ошибок ручного расчёта.

Возможные схематические решения

Схем подключения вторичной обмотки трансформаторов, да и вообще всей электроники две:

  • Звезда, которая используется для повышения мощности сети.
  • Треугольник, который поддерживает постоянное напряжение в сети.

Вне зависимости от выбранной схемы, наиболее трудными считается изготовление и подключение небольших трансформаторов. Сюда относится и столь популярный в запросах поисковиков аtx. Это модель, которая устанавливается в системных блоках компьютеров, и изготовить ее самостоятельно крайне трудно.

В число трудностей при изготовлении маленьких трансформаторов стоит отнести сложность обмотки и изоляции, правильного подключения вторичной обмотки вне зависимости от выбранной схемы, а так же сложности с поиском сердечника. Короче говоря, проще и дешевле такой трансформатор купить. А вот как выбрать подходящую модель – это совсем другая история.

Формулы и измерение

Формулы для расчета индуктивности катушек довольно сложны и имеет различный вид для различных типов исполнения обмоток:

  • линейный проводник;
  • одновитковая катушка;
  • плоская катушка;
  • соленоидальная обмотка;
  • тороидальная форма.

Наибольшие сложности возникают при расчетах многовитковых многослойных катушек, то есть тех, которые составляют обмотку трансформаторов.

Формулы  для расчета индуктивности трансформатора основаны на расчетах соленоида:

L=µµN2S/l, где

µ0 – магнитная постоянная;

µ – магнитная проницаемость сердечника;

N – количество витков;

S – площадь одного витка;

l – длина обмотки.

Для измерения индуктивности существует несколько методик и приборов, созданных на их основе. В большинстве случаев измерение производится путем вычислений индуктивного сопротивления катушки при подаче образцового напряжения заданной частоты и измеренного значения тока через обмотку.

В специализированных приборах вычисления производятся автоматически, и пользователь только считывает показания шкалы прибора, выраженные в единицах индуктивности – Гн, мГн или мкГн.

Как выбрать ферритовый кольцевой сердечник?

Выбрать примерный размер ферритового кольца можно при помощи калькулятора для расчета импульсных трансформаторов и справочника по ферритовым магнитопроводам. И то и другое Вы можете найти в .

Вводим в форму калькулятора данные предполагаемого магнитопровода и данные, полученные в предыдущем параграфе, чтобы определить габаритную мощность срдечника.

Не стоит выбирать габариты кольца впритык к максимальной мощности нагрузки. Маленькие кольца мотать не так удобно, да и витков придётся мотать намного больше.

Если свободного места в корпусе будущей конструкции достаточно, то можно выбрать кольцо с заведомо бо’льшей габаритной мощностью.

В моём распоряжении оказалось кольцо М2000НМ типоразмера К28х16х9мм. Я внёс входные данные в форму калькулятора и получил габаритную мощность 87 Ватт. Этого с лихвой хватит для моего 50-ти Ваттного источника питания.

Запустите программу. Выберете «Pacчёт тpaнcфopмaтopa пoлумocтoвoго пpeoбpaзoвaтeля c зaдaющим гeнepaтopoм».

Чтобы калькулятор не «ругался», заполните нолями окошки, неиспользуемые для расчёта вторичных обмоток.

Как правильно мотать

Получив большинство технических данных, определив точное назначение и сферу использования будущего устройства, элементов обмоток катушки трансформатора, получив заводские шаблоны для выбранного вида обмотки приступают к практической реализации намоточных процессов.

Здесь большую роль будет играть опытность исполнения таких работ, наличие инструментов для такой работы, а также терпение.

Требуется использовать обязательный алгоритм действий в таком формате работ и приготовится к нескольким неудачам заблаговременно, если опыта проведения намотки витков катушки трансформатора ранее не было. В настоящее время как электронных, так и бумажных обучающих источников по всем правилам намотки обмотки трансформатора достаточно много для того, чтобы новичок через некоторое время в этих работах смог стать профессионалом.

Принцип действия аппарата

Принцип действия устройства основан на импульсной подачи энергии. Оборудование разделяется на две обширных группы: с сигмамодуляцией и импульсной модуляцией. Первые отличаются тем, что они изменяются соотношения продолжительности импульсов с их частотой. Момент выбирается, когда закончится подача энергии и включится транзистор.

Продолжительность функционирования зависит от характеристик выходного напряжения. Если говорить о вариантах с широтно-импульсной модуляцией, то тут частота идентичная и постоянная. Напряжение — характеристика стабильная, определяется оно длительностью импульса к периоду его прохождения.

Также принцип работы определяется тем непрерывный или прерывистый поток магнитного поля установлен. Нельзя сказать, что какой-то из них лучше, просто это определяет вариативность использования.

Любой одноходовый импульсный трансформатор имеет как достоинства, так и недостатки. Среди преимуществ использования выделяют:

  • минимальный вес и размеры, если сравнивать с другим видом оборудования, предназначенным для работы с частотой около 50 Гц;
  • не нужна защита от короткого замыкания, так как оно произойти теоретически не может;
  • сокращение использования меди, в результате чего трансформатор имеет минимальную цену;
  • изменение показателей в зависимости от характеристик питающей цепи;
  • нет помех, передача туда и обратно исключена из-за конструктивных особенностей.

Но, как и любое другое оборудование, обратноходовый импульсный трансформатор имеет и недостатки. К их числу относятся:

  • максимальный запас энергии составляет 200 Вт — показатель ограничен работой дросселя;
  • нет возможности работы на холостом ходу, то есть нагрузка подключается в обязательном порядке;
  • возникают электромагнитные помехи и передаются, так как они есть в нагрузке, а она нужна.

High Current Density — обзор

2. ЛАЗЕРЫ НА ИОНИЗИРОВАННОМ ГАЗЕ

Ионный лазер состоит из плазмы с протекающим через нее тлеющим разрядом с высокой плотностью тока. Самый распространенный лазер на ионизированном газе использует ионизированный аргон в качестве лазерной среды. Диаграмма частичных уровней энергии, относящаяся к лазеру на ионах аргона, показана на Рисунке 3-3. Указан ряд лазерных переходов. Наиболее сильные лазерные переходы находятся на 488 и 514,5 нм.

Рисунок 3-3. Диаграмма частичных уровней энергии однократно ионизированного аргона, показывающая уровни энергии, относящиеся к работе аргонового ионного лазера.Указаны спектроскопические обозначения уровней энергии. Указаны различные длины волн лазера в микрометрах.

В отличие от гелий-неонового лазера, для которого уровни энергии соответствуют уровням нейтральных атомов, уровни энергии на рисунке соответствуют уровням однократно ионизованного газа аргона. Самый низкий уровень энергии, показанный на рисунке, является основным состоянием иона аргона, который находится на 16 эВ выше основного состояния нейтрального атома аргона. Кроме того, верхние энергетические уровни лежат примерно на 20 эВ выше основного состояния иона.Таким образом, необходимо подвести значительное количество энергии к нейтральному атому аргона, чтобы поднять его до верхнего лазерного уровня для работы лазера.

Аргоновый лазер имеет более высокое усиление, чем гелий-неоновый лазер, и от него можно извлекать гораздо больше энергии. Выходная мощность нелинейно масштабируется с плотностью тока, поэтому желательно использовать аргоновые лазеры с узким отверстием и высоким электрическим током. Плотность тока выше 100 А / см 2 может использоваться в аргоновых лазерах.Высокая плотность тока вызывает нагрев и эрозию стенок плазменной трубки, и, таким образом, сильно влияет на конструкцию аргоновых лазеров.

Материалы, используемые для формирования отверстия аргонового лазера, должны быть стойкими как к высокой температуре, так и к распылению электрическим разрядом. Обычная конструкция включает использование электрически изолированных кольцевых сегментов материала, охлаждаемых излучением, для ограничения разряда, заключенных в вакуумную оболочку. В настоящее время для изготовления сегментов чаще всего используется вольфрам.Оболочка обычно изготавливается из глиноземной керамики или кварца. Лазеры на аргоне требуют активного охлаждения. Воздушное охлаждение может использоваться в моделях с относительно малой мощностью, но водяное охлаждение используется для более высоких уровней мощности.

Типичная конструкция аргоновой лазерной трубки с сегментированным отверстием показана на Рисунке 3-4. Каждый сегмент ствола имеет отверстие в центре для определения области нагнетания и отверстия вокруг центральной области для возврата газа. На рисунке также показана длина волны

Рисунок 3-4. Типичная структура аргонового лазера с сегментированным отверстием.

выбирающая призма, которая позволяет работать на одной из доступных длин волн. Призма вращается, чтобы выбрать желаемую длину волны. Без призмы на выходе одновременно присутствуют несколько длин волн, и говорят, что лазер работает в несколько линий. Соленоид создает продольное магнитное поле, которое ограничивает электрический ток и увеличивает плотность тока.

Газ аргон истощается в процессе работы, поэтому резервуары для пополнения газа включены в конструкцию многих аргоновых лазеров.Когда давление аргона падает ниже заданного значения, оператор активирует систему дозаправки, чтобы восстановить давление до заданного значения.

Характеристики имеющихся в продаже аргоновых лазеров представлены в таблице 3-2. Доступная выходная мощность колеблется от нескольких десятых ватта до 25 Вт. Луч обычно представляет собой режим TEM 00 с дифракционным ограничением. Выходная мощность аргонового лазера обычно определяется в терминах многолинейного выхода, то есть суммы мощностей на всех длинах волн, которые одновременно присутствуют на выходе (488, 514.5 нм и др.). Таблица 3-3 показывает разделение между различными длинами волн, присутствующими в аргоновом лазере номинальной мощностью 20 Вт.

Таблица 3-2. Характеристики промышленного ионного лазера

Аргон

Многополосный режим: 514,5, 488, 476,5, 501,7 нм и т. Д.

Ультрафиолетовый режим в диапазоне от 334 до 364 нм

Одинарный Линейная работа с элементом выбора длины волны

Мощность до 25 Вт, непрерывная TEM 00 , многополосная, до 10 Вт при 514.5 нм, до 7 Вт в многолинейном ультрафиолетовом варианте

Обычно TEM 00 в режиме

Диаметр луча: 0,5–1,5 мм типично

Расходимость луча: типично 0,5–2 мрад (с ограничением дифракции)

Стабильность мощности: ± 0,2% типично при стабилизации обратной связи

Относительно высокие требования к электроэнергии и охлаждающей воде при высокой мощности

Krypton

Многопоточная работа: 520– 676 нм

Мощность до 16 Вт, непрерывная TEM 00 , многополюсная, до 3.5 Вт при 674,1 нм

Режим: TEM 00 обычно

Другие параметры аналогичны аргону

Гелий-кадмиевый

Выход на 442 и 325 нм

Мощность до 215 мВт в непрерывном многомодовом режиме на 442 нм, до 170 мВт TEM 00

Режим: TEM 00 обычно

Приложения

Тест и измерения

Развлечения

Исследования и разработки

Обработка материалов

Литография

Таблица 3-3.Типичная мощность ионного лазера

Номинальная мощность многолинейного аргонового лазера 20 Вт Номинальная мощность 14 Вт многолинейного криптонового лазера видимого диапазона
Длина волны (нм) Мощность (Вт) Длина волны (нм) Мощность ( W)
582,7 1,4 676,4 0,9
514,7 8,5 674,1 3,5
501,7 1.4 568,2 1,1
496,5 2,4 530,9 1,5
488,0 6,5 520,8 0,7
476,5 482,5
472,7 1,0 476,2 0,4
465,8 0,6 468,0 0,5
457,9 1.4 415,4 0,3
454,5 0,6 413,1 1,8
333,6–363,8 а 4,0 406,7 0,933
356,4 a 2,0

Работа в одну линию возможна, если добавить в резонатор лазера элемент выбора длины волны, такой как призма, как показано на рисунке 3-4.Из-за дисперсии призмы только одна длина волны будет нормально падать на зеркала, и поэтому будет работать только эта длина волны. Выбор любой конкретной длины волны осуществляется вращением призмы. Выходная мощность будет уменьшена с многолинейной мощности до значения, сравнимого с вкладом выбранной линии в многолинейный выход. Таким образом, если многолинейный аргоновый лазер мощностью 20 Вт ограничен для работы на длине волны 514,5 нм, выходная мощность может быть лишь немного больше, чем мощность 8.5 Вт указано в таблице 3-3.

Аргоновые лазеры обеспечивают выходную мощность в диапазоне длин волн от 334 до 364 нм. Это делает аргоновый лазер одним из немногих коммерческих источников непрерывного ультрафиолетового лазерного излучения.

Требование большого электрического тока и довольно сложная конструкция трубки делают аргоновый лазер более склонным к отказу, чем долгоживущий гелий-неоновый лазер. Гарантия производителя на аргоновые лазеры короче, чем на гелий-неоновые лазеры. Срок службы аргоновых лазеров до отказа обычно составляет несколько тысяч часов.

Ионные лазеры на криптоне очень похожи по конструкции и характеристикам на аргоновые лазеры. В таблице 3-2 приведены некоторые характеристики криптоновых лазеров. В таблице 3-3 представлено распределение мощности в разных линиях криптонового лазера номинальной мощностью 14 Вт в многопоточном режиме. В однолинейной работе криптоновый лазер обеспечивает несколько меньшую выходную мощность, чем аргоновый лазер. Основной причиной выбора криптонового лазера вместо аргонового лазера было бы получение различных длин волн, особенно длин волн в красной и желтой частях спектра, на уровнях мощности выше, чем у гелий-неонового лазера.Доступны смешанные газовые лазеры, содержащие как аргон, так и криптон, которые обеспечивают комбинированный выбор длин волн. Такие лазеры на смешанных газах создают линии в красной, зеленой и синей частях спектра и, таким образом, подходят для полноцветных дисплеев.

Гелий-кадмиевый лазер также является ионным, поскольку в его работе используются уровни энергии ионизированных состояний газообразного кадмия. Однако по многим своим характеристикам он похож на лазеры на парах металлов, которые будут описаны ниже.Кадмий испаряется нагревателем. Возбуждение верхних лазерных уровней испаренного кадмия осуществляется аналогично возбуждению уровней неона в гелий-неоновом лазере. В электрическом разряде через газовую смесь гелий-кадмий атомы гелия возбуждаются столкновениями с электронами. Затем возбужденные атомы гелия сталкиваются с атомами кадмия в основном состоянии. Столкновения создают возбужденные уровни иона кадмия. Процесс благоприятен для создания населенностей для двух разных лазерных линий на длинах волн 441.6 и 325 нм.

Разработка гелий-кадмиевого лазера представляла собой серьезную техническую задачу из-за наличия горячего металлического пара. Успешная работа гелий-кадмиевого лазера требует получения достаточно высокого давления паров металлического кадмия, хорошего контроля паров в разряде, предотвращения химических реакций между горячими парами кадмия и другими компонентами трубки и предотвращения осаждения металлического кадмия. на оптических поверхностях. Значительный объем инженерных работ привел к созданию простых, надежных и компактных промышленных гелий-кадмиевых лазеров.Заявленный срок службы превышает 6000 часов.

Некоторые характеристики гелий-кадмиевых лазеров представлены в таблице 3-2. В коммерческих устройствах можно получить выходную мощность более 200 мВт в многомодовом режиме и до 170 мВт в режиме TEM 00 на 441,6 нм и до 50 мВт в многомодовом режиме на 325 нм.

Маленькие гелий-кадмиевые лазеры, излучающие несколько милливатт на длине волны 441,6 нм, требуют около 160 Вт входной мощности, тогда как более крупные модели, работающие в диапазоне 100 мВт, требуют входной мощности в несколько сотен ватт.Для нагрева металлического кадмия для обеспечения необходимого давления пара может потребоваться несколько десятков ватт дополнительной электроэнергии. Для большинства коммерческих гелий-кадмиевых лазеров требуется электрическая розетка переменного тока 120 В переменного тока, но некоторые модели с более высокой мощностью могут использовать 220 В переменного тока.

Гелий-кадмиевый лазер представляет собой компактный непрерывный источник видимого лазерного света при относительно низких уровнях мощности и может использоваться для приложений, аналогичных тем, которые имеют гелий-неоновый лазер, за исключением более коротких волн. Линия 325 нм была полезна для литографических приложений.

Последний ионный лазер, имеющий некоторую коммерческую доступность, — это ксеноновый ионный лазер, который работает в синей и зеленой частях спектра. Обычно этот лазер работает в импульсном режиме с высокой плотностью тока и излучает несколько линий в синей и зеленой областях от 480 до 540 нм. Хотя энергия импульса имеет тенденцию быть низкой, пиковая мощность может быть достаточно высокой, чтобы обеспечить испарение тонких пленок и некоторые приложения для обработки микроэлектроники.

% PDF-1.5 % 27 0 объект >>> эндобдж 96 0 объект > поток конечный поток эндобдж 23 0 объект > эндобдж 28 0 объект > / ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Rotate 0 / TrimBox [0.«DtЧo` eTD, UYR / B =

Практические соображения — Трансформаторы | Трансформаторы

Мощность

Как уже отмечалось, трансформаторы должны быть хорошо спроектированы, чтобы обеспечить приемлемую связь по мощности, точное регулирование напряжения и низкие искажения тока возбуждения. Кроме того, трансформаторы должны быть спроектированы так, чтобы без проблем передавать ожидаемые значения тока первичной и вторичной обмоток.

Это означает, что проводники обмотки должны быть изготовлены из проволоки соответствующего калибра, чтобы избежать проблем с нагревом.

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор должен иметь идеальную связь (без индуктивности рассеяния), идеальное регулирование напряжения, идеально синусоидальный ток возбуждения, отсутствие гистерезиса или потерь на вихревые токи и достаточно толстый провод, чтобы выдерживать любой ток. К сожалению, идеальный трансформатор должен быть бесконечно большим и тяжелым, чтобы соответствовать этим целям проектирования.

Таким образом, при разработке практического трансформатора необходимо идти на компромиссы.

Кроме того, изоляция проводов обмотки является проблемой там, где встречаются высокие напряжения, как это часто бывает в повышающих и понижающих трансформаторах распределения мощности.

Не только обмотки должны быть хорошо изолированы от стального сердечника, но и каждая обмотка должна быть достаточно изолирована от другой, чтобы поддерживать электрическую изоляцию между обмотками.

Номинальные характеристики трансформатора

С учетом этих ограничений трансформаторы рассчитаны на определенные уровни напряжения и тока первичной и вторичной обмоток, хотя номинальный ток обычно выводится из номинального значения вольт-ампер (ВА), присвоенного трансформатору.

Например, возьмите понижающий трансформатор с номинальным напряжением первичной обмотки 120 В, номинальным напряжением вторичной обмотки 48 В и номинальной мощностью 1 кВА (1000 ВА) в ВА.Максимальные токи обмотки можно определить как таковые: кВА (1000 ВА). Максимальные токи обмоток можно определить как таковые:

Иногда обмотки имеют номинальный ток в амперах, но это обычно наблюдается на небольших трансформаторах. Большие трансформаторы почти всегда рассчитываются с точки зрения напряжения обмотки и ВА или кВА.

Потери энергии

Трансформаторы передают мощность с минимальными потерями. Как было сказано ранее, КПД современных силовых трансформаторов обычно превышает 95%.Однако хорошо знать, куда уходит часть этой утраченной силы и что вызывает ее потерю.

Конечно, возможны потери мощности из-за сопротивления обмоток проводов. Если не используются сверхпроводящие провода, всегда будет рассеиваться мощность в виде тепла через сопротивление проводников с током. Поскольку для трансформаторов требуются такие длинные провода, эти потери могут быть существенным фактором.

Увеличение диаметра обмоточного провода — один из способов минимизировать эти потери, но только при значительном увеличении стоимости, размера и веса.

Вихретоковые потери

Помимо резистивных потерь, большая часть потерь мощности трансформатора происходит из-за магнитных эффектов в сердечнике. Возможно, наиболее значительным из этих «потерь в сердечнике» являются потери на вихревые токи , которые представляют собой рассеивание резистивной мощности из-за прохождения индуцированных токов через железо сердечника.

Поскольку железо является проводником электричества, а также отличным «проводником» магнитного потока, в железе будут индуцироваться токи, точно так же, как есть токи, индуцированные во вторичных обмотках из-за переменного магнитного поля.

Эти наведенные токи — как описано в пункте о перпендикулярности закона Фарадея — стремятся проходить через поперечное сечение сердечника перпендикулярно виткам первичной обмотки.

Круговое движение дало им свое необычное название: как водовороты в потоке воды, которые циркулируют, а не движутся по прямым линиям.

Железо является хорошим проводником электричества, но не так хорошо, как медь или алюминий, из которых обычно изготавливаются обмотки проводов. Следовательно, эти «вихревые токи» должны преодолевать значительное электрическое сопротивление, поскольку они циркулируют по сердечнику.

Преодолевая сопротивление утюга, они рассеивают энергию в виде тепла. Следовательно, у нас есть источник неэффективности трансформатора, который трудно устранить.

Индукционный нагрев

Это явление настолько ярко выражено, что его часто используют как средство нагрева черных (железосодержащих) материалов. На фотографии ниже показан блок «индукционного нагрева», повышающий температуру большого участка трубы.

Петли из проволоки, покрытые высокотемпературной изоляцией, опоясывают окружность трубы, создавая вихревые токи внутри стенки трубы за счет электромагнитной индукции.Чтобы максимизировать эффект вихревых токов, используется высокочастотный переменный ток, а не частота линии электропередачи (60 Гц).

Блоки в правой части рисунка вырабатывают высокочастотный переменный ток и регулируют величину тока в проводах, чтобы стабилизировать температуру трубы на заранее определенном «заданном значении».

Индукционный нагрев: Первичная изолированная обмотка наводит ток в железную трубу с потерями (вторичную).

Смягчение вихревых токов

Основная стратегия уменьшения этих расточительных вихревых токов в сердечниках трансформаторов состоит в том, чтобы сформировать железный сердечник в виде листов, каждый из которых покрыт изолирующим лаком, чтобы сердечник был разделен на тонкие пластинки.В результате ширина сердечника очень мала для циркуляции вихревых токов:

Разделение стального сердечника на тонкие изолированные пластинки сводит к минимуму потери на вихревые токи.

Ламинированные сердечники , подобные показанному здесь, входят в стандартную комплектацию почти всех низкочастотных трансформаторов. Напомним, что на фотографии трансформатора, разрезанного пополам, железный сердечник состоял из множества тонких листов, а не из одной цельной детали.

Потери на вихревые токи увеличиваются с увеличением частоты, поэтому в трансформаторах, предназначенных для работы от высокочастотной энергии (например, 400 Гц, используемой во многих военных и авиационных приложениях), необходимо использовать более тонкие пластины, чтобы снизить потери до приемлемого минимума.

Это имеет нежелательный эффект увеличения стоимости изготовления трансформатора.

Другой аналогичный метод минимизации потерь на вихревые токи, который лучше подходит для высокочастотных приложений, — это изготовление сердечника из порошка железа, а не из тонких листов железа.

Подобно ламинированным листам, эти гранулы железа по отдельности покрыты электроизоляционным материалом, который делает сердечник непроводящим, за исключением ширины каждой гранулы.Сердечники из порошкового железа часто используются в трансформаторах, работающих с радиочастотными токами.

Магнитный гистерезис

Еще одна «потеря в сердечнике» — это магнитный гистерезис . Все ферромагнитные материалы имеют тенденцию сохранять некоторую степень намагниченности после воздействия внешнего магнитного поля.

Эта тенденция оставаться намагниченным называется «гистерезисом», и требуются определенные затраты энергии, чтобы преодолеть это противодействие, изменяющееся каждый раз, когда магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, меняет полярность (дважды за цикл переменного тока).

Этот тип потерь может быть уменьшен за счет правильного выбора материала сердечника (выбор сплава сердечника с низким гистерезисом, о чем свидетельствует «тонкая» гистерезисная кривая B / H) и проектирования сердечника для минимальной плотности потока (большая площадь поперечного сечения ).

Скин-эффект на высоких частотах

Потери энергии в трансформаторе увеличиваются с увеличением частоты. Скин-эффект внутри проводников обмотки уменьшает доступную площадь поперечного сечения для потока электрического заряда, тем самым увеличивая эффективное сопротивление при повышении частоты и создавая большие потери мощности из-за резистивного рассеивания.

Потери в магнитном сердечнике также преувеличены из-за того, что более высокие частоты, вихревые токи и эффекты гистерезиса становятся более серьезными. По этой причине трансформаторы значительных размеров предназначены для эффективной работы в ограниченном диапазоне частот.

В большинстве систем распределения электроэнергии, где частота сети очень стабильна, можно подумать, что чрезмерная частота никогда не будет проблемой. К сожалению, это происходит в виде гармоник, создаваемых нелинейными нагрузками.

Как мы видели в предыдущих главах, несинусоидальные формы сигналов эквивалентны аддитивным сериям нескольких синусоидальных сигналов с разными амплитудами и частотами.В энергосистемах эти другие частоты являются целыми числами, кратными основной (линейной) частоте, что означает, что они всегда будут выше, а не ниже проектной частоты трансформатора.

В значительной степени они могут вызвать серьезный перегрев трансформатора. Силовые трансформаторы могут быть спроектированы для обработки определенных уровней гармоник энергосистемы, и эта способность иногда обозначается рейтингом «K-фактор».

Паразитная емкость и индуктивность

Помимо номинальной мощности и потерь мощности, трансформаторы часто имеют другие нежелательные ограничения, о которых следует знать разработчикам схем.Как и их более простые аналоги — индукторы — трансформаторы обладают емкостью из-за изоляционного диэлектрика между проводниками: от обмотки к обмотке, от витка к витку (в одной обмотке) и от обмотки к сердечнику.

Частота резонанса трансформатора

Обычно эта емкость не имеет значения в силовых приложениях, но приложения с малым сигналом (особенно высокочастотные) могут плохо переносить эту причуду.

Кроме того, эффект наличия емкости наряду с расчетной индуктивностью обмоток дает трансформаторам способность резонировать с на определенной частоте, что определенно является проблемой проектирования в сигнальных приложениях, где приложенная частота может достигать этой точки (обычно резонансная частота силовой трансформатор выходит далеко за пределы частоты переменного тока, для которой он был разработан).

Удерживание флюса

Сдерживание потока (обеспечение того, чтобы магнитный поток трансформатора не ускользнул, чтобы создать помехи другому устройству, и убедиться, что магнитный поток других устройств экранирован от сердечника трансформатора) — еще одна проблема, которую разделяют как индукторы, так и трансформаторы.

Индуктивность утечки

Тесно связана с проблемой сдерживания флюса индуктивность рассеяния. Мы уже видели пагубное влияние индуктивности рассеяния на регулирование напряжения с помощью моделирования SPICE в начале этой главы.Поскольку индуктивность рассеяния эквивалентна индуктивности, последовательно соединенной с обмоткой трансформатора, она проявляется как последовательное сопротивление с нагрузкой.

Таким образом, чем больше ток потребляет нагрузка, тем меньше напряжения на выводах вторичной обмотки. Обычно при проектировании трансформатора требуется хорошее регулирование напряжения, но есть и исключительные области применения.

Как указывалось ранее, для цепей разрядного освещения требуется повышающий трансформатор с «слабым» (плохим) регулированием напряжения для обеспечения пониженного напряжения после возникновения дуги в лампе.Один из способов удовлетворить этот критерий проектирования — спроектировать трансформатор с путями рассеяния магнитного потока в обход вторичной (ых) обмотки (ов).

Результирующий поток рассеяния будет создавать индуктивность рассеяния, которая, в свою очередь, приведет к плохому регулированию, необходимому для разрядного освещения.

Насыщенность ядра

Трансформаторы

также ограничены в своих характеристиках из-за ограничений магнитного потока сердечника. Для трансформаторов с ферромагнитным сердечником необходимо учитывать пределы насыщения сердечника.

Помните, что ферромагнитные материалы не могут поддерживать бесконечную плотность магнитного потока: они имеют тенденцию «насыщаться» на определенном уровне (продиктованном материалом и размерами сердечника), а это означает, что дальнейшее увеличение силы магнитного поля (ммс) не приводит к пропорциональному увеличению поток магнитного поля (Φ).

Когда первичная обмотка трансформатора перегружается из-за чрезмерного приложенного напряжения, магнитный поток сердечника может достигать уровней насыщения в пиковые моменты цикла синусоидальной волны переменного тока.Если это произойдет, напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, больше не будет соответствовать форме волны, как напряжение, питающее первичную катушку.

Другими словами, перегруженный трансформатор будет искажать форму волны от первичной до вторичной обмоток, создавая гармоники на выходе вторичной обмотки. Как мы обсуждали ранее, гармоническое содержание в энергосистемах переменного тока обычно вызывает проблемы.

Пиковые трансформаторы

Специальные трансформаторы, известные как трансформаторы максимального напряжения , используют этот принцип для создания коротких импульсов напряжения вблизи пиков формы волны напряжения источника.Ядро рассчитано на быстрое и резкое насыщение при уровнях напряжения значительно ниже пикового.

Это приводит к сильно обрезанной форме волны потока синусоидальной волны и импульсам вторичного напряжения только при изменении потока (ниже уровней насыщения):

Формы сигналов напряжения и магнитного потока для пикового трансформатора.

Работа на частотах ниже нормы

Другой причиной ненормального насыщения сердечника трансформатора является работа на частотах ниже нормы.Например, если силовой трансформатор, предназначенный для работы на частоте 60 Гц, вместо этого вынужден работать на частоте 50 Гц, магнитный поток должен достичь более высоких пиковых уровней, чем раньше, чтобы создать такое же противодействующее напряжение, необходимое для балансировки с напряжением источника.

Это верно, даже если напряжение источника такое же, как и раньше.

Магнитный поток выше в сердечнике трансформатора, работающем на 50 Гц, по сравнению с 60 Гц для того же напряжения.

Поскольку мгновенное напряжение обмотки пропорционально скорости изменения мгновенного магнитного потока в трансформаторе, форма волны напряжения, достигающая того же пикового значения, но требующая большего количества времени для завершения каждого полупериода, требует, чтобы магнитный поток поддерживал та же скорость изменения, что и раньше, но на более длительные периоды времени.

Таким образом, если поток должен расти с той же скоростью, что и раньше, но в течение более длительных периодов времени, он поднимется до более высокого пикового значения.

С математической точки зрения, это еще один пример исчисления в действии. Поскольку напряжение пропорционально скорости изменения потока, мы говорим, что форма волны напряжения — это производная формы волны потока, «производная» — это операция вычисления, определяющая одну математическую функцию (форму волны) с точки зрения скорости: замены другого.

Однако, если мы возьмем противоположную точку зрения и свяжем исходную форму волны с ее производной, мы можем назвать исходную форму волны интегралом производной формы волны. В этом случае форма волны напряжения является производной формы волны магнитного потока, а форма волны магнитного потока является интегралом формы волны напряжения.

Интеграл любой математической функции пропорционален площади, накопленной под кривой этой функции. Поскольку каждый полупериод сигнала 50 Гц накапливает большую площадь между ним и нулевой линией графика, чем будет форма сигнала 60 Гц — а мы знаем, что магнитный поток является интегралом напряжения, — поток будет достигать более высоких значений в рисунок ниже.

Поток, изменяющийся с той же скоростью, возрастает до более высокого уровня при 50 Гц, чем при 60 Гц.

Еще одна причина насыщения трансформатора — наличие постоянного тока в первичной обмотке. Любая величина постоянного напряжения, падающего на первичную обмотку трансформатора, вызовет дополнительный магнитный поток в сердечнике. Это дополнительное «смещение» или «смещение» магнитного потока подтолкнет форму волны переменного магнитного потока ближе к насыщению в одном полупериоде, чем в другом.

Постоянный ток в первичной обмотке сдвигает пики формы волны в сторону верхнего предела насыщения.

Для большинства трансформаторов насыщение сердечника является очень нежелательным эффектом, и его можно избежать за счет хорошей конструкции: конструирования обмоток и сердечника так, чтобы плотности магнитного потока оставались значительно ниже уровней насыщения.

Это гарантирует, что соотношение между mmf и Φ будет более линейным на протяжении всего цикла потока, что хорошо, поскольку способствует меньшим искажениям в форме волны тока намагничивания.

Кроме того, проектирование сердечника для низких плотностей магнитного потока обеспечивает безопасный запас между нормальными пиками магнитного потока и пределами насыщения сердечника, чтобы приспособиться к случайным, ненормальным условиям, таким как изменение частоты и смещение постоянного тока.

Пусковой ток

Когда трансформатор изначально подключен к источнику переменного напряжения, может возникнуть значительный скачок тока через первичную обмотку, называемый пусковым током . Это аналогично пусковому току, наблюдаемому у электродвигателя, который запускается при внезапном подключении к источнику питания, хотя бросок тока трансформатора вызван другим явлением.

Мы знаем, что скорость изменения мгновенного потока в сердечнике трансформатора пропорциональна мгновенному падению напряжения на первичной обмотке. Или, как указывалось ранее, форма волны напряжения является производной формы волны магнитного потока, а форма волны магнитного потока является интегралом формы волны напряжения.

В непрерывно работающем трансформаторе эти две формы сигнала сдвинуты по фазе на 90 °. Поскольку поток (Φ) пропорционален магнитодвижущей силе (mmf) в сердечнике, а mmf пропорционален току обмотки, форма волны тока будет синфазной с формой волны магнитного потока, и оба будут отстать от формы волны напряжения на 90 °:

Непрерывный установившийся режим: Магнитный поток, как и ток, отстает от приложенного напряжения на 90 °.

Предположим, что первичная обмотка трансформатора внезапно подключается к источнику переменного напряжения в точный момент времени, когда мгновенное напряжение достигает своего положительного пикового значения.

Для того, чтобы трансформатор создавал противоположное падение напряжения, чтобы уравновеситься с этим приложенным напряжением источника, должен создаваться магнитный поток быстро возрастающей величины. В результате ток в обмотке увеличивается быстро, но на самом деле не быстрее, чем при нормальных условиях:

Подключение трансформатора к сети при пиковом напряжении переменного тока: поток быстро увеличивается от нуля, как и в установившемся режиме.

И поток сердечника, и ток катушки начинаются с нуля и достигают тех же пиковых значений, которые наблюдаются при непрерывной работе. Таким образом, в этом сценарии нет «всплеска», «броска» или тока.

В качестве альтернативы, давайте рассмотрим, что произойдет, если подключение трансформатора к источнику переменного напряжения произойдет в точный момент времени, когда мгновенное напряжение равно нулю.

Во время непрерывной работы (когда трансформатор был запитан в течение некоторого времени), это момент времени, когда и магнитный поток, и ток обмотки достигают своих отрицательных пиков, испытывая нулевую скорость изменения (dΦ / dt = 0 и di / dt = 0).

По мере того, как напряжение достигает своего положительного пика, формы волны магнитного потока и тока нарастают до своих максимальных положительных скоростей изменения и повышаются до своих положительных пиков по мере того, как напряжение опускается до нулевого уровня:

Запуск при e = 0 В — это не то же самое, что непрерывный запуск на рисунке выше. Эти ожидаемые формы сигналов неверны — Φ и я должен начинать с нуля.

Однако существует значительная разница между работой в непрерывном режиме и условием внезапного пуска, предполагаемым в этом сценарии: во время непрерывной работы уровни магнитного потока и тока были на своих отрицательных пиках, когда напряжение было в нулевых точках; Однако в трансформаторе, который простаивает, и магнитный поток, и ток обмотки должны начинаться с ноль .

Когда магнитный поток увеличивается в ответ на возрастающее напряжение, он будет увеличиваться от нуля вверх, а не от ранее отрицательного (намагниченного) состояния, как это обычно бывает в трансформаторе, который какое-то время находится под напряжением.

Таким образом, в трансформаторе, который только что «запускается», магнитный поток будет примерно в два раза больше обычного пикового значения, поскольку он «интегрирует» область под первым полупериодом формы волны напряжения:

Начиная с e = 0 В, Φ начинается с начального состояния Φ = 0, увеличиваясь в два раза по сравнению с нормальным значением, если предположить, что это не насыщает сердечник.

В идеальном трансформаторе ток намагничивания также увеличился бы примерно в два раза по сравнению с нормальным пиковым значением, генерируя необходимый mmf для создания этого потока, превышающего нормальный.

Однако большинство трансформаторов не спроектированы с достаточным запасом между нормальными пиками магнитного потока и пределами насыщения, чтобы избежать насыщения в таких условиях, и поэтому сердечник почти наверняка будет насыщаться в течение этого первого полупериода напряжения.

Во время насыщения для генерации магнитного потока необходимо непропорционально большое количество ммс.Это означает, что ток обмотки, который создает МДС, вызывающую магнитный поток в сердечнике, непропорционально возрастет до значения , легко превышающего , вдвое превышающего нормальный пик:

Начиная с e = 0 В, ток также увеличивается в два раза по сравнению с нормальным значением для ненасыщенного сердечника или значительно выше в (рассчитанном на) случае насыщения.

Это механизм, вызывающий пусковой ток в первичной обмотке трансформатора при подключении к источнику переменного напряжения.Как видите, величина пускового тока сильно зависит от точного времени электрического подключения к источнику.

Если трансформатор имеет некоторый остаточный магнетизм в его сердечнике в момент подключения к источнику, бросок тока может быть еще более серьезным. Из-за этого устройства максимальной токовой защиты трансформатора обычно бывают «медленного действия», чтобы выдерживать такие скачки тока без размыкания цепи.

Тепло и шум

Помимо нежелательных электрических эффектов, трансформаторы могут также проявлять нежелательные физические эффекты, наиболее заметными из которых являются выделение тепла и шума.Шум — это в первую очередь неприятный эффект, но нагрев — потенциально серьезная проблема, потому что изоляция обмотки будет повреждена, если будет допущен перегрев.

Нагрев можно минимизировать за счет хорошей конструкции, гарантирующей, что сердечник не приближается к уровням насыщения, что вихревые токи сведены к минимуму, и что обмотки не будут перегружены или работают слишком близко к максимальной допустимой нагрузке.

Силовые трансформаторы большой мощности имеют сердечник и обмотки, погруженные в масляную ванну для передачи тепла и глушения шума, а также для вытеснения влаги, которая в противном случае может нарушить целостность изоляции обмотки.

Теплоотводящие «радиаторные» трубки на внешней стороне корпуса трансформатора обеспечивают конвективный путь потока масла для передачи тепла от сердечника трансформатора к окружающему воздуху:

Силовые трансформаторы большой мощности погружены в теплоизолирующее масло.

Безмасляные или «сухие» трансформаторы часто оцениваются с точки зрения «повышения» максимальной рабочей температуры (превышения температуры окружающей среды) в соответствии с системой буквенного класса: A, B, F или H.Эти буквенные коды расположены в порядке от наименьшей термостойкости до наибольшей:

.
  • Класс A: Повышение температуры обмотки не более чем на 55 ° Цельсия при температуре окружающего воздуха 40 ° Цельсия (максимальной).
  • Класс B: Повышение температуры обмотки не более чем на 80 ° C при температуре окружающего воздуха 40 ° C (макс.).
  • Класс F: Повышение температуры обмотки не более чем на 115 ° Цельсия при температуре окружающего воздуха 40 ° Цельсия (максимальной).
  • Класс H: Повышение температуры обмотки не более чем на 150 ° C при температуре окружающего воздуха 40 ° C (макс.).

Слышимый шум — это эффект, в основном возникающий из явления магнитострикции : небольшое изменение длины, проявляемое ферромагнитным объектом при намагничивании.

Знакомый «гул», слышимый вокруг больших силовых трансформаторов, — это звук расширения и сжатия железного сердечника с частотой 120 Гц (в два раза выше частоты системы, которая в США составляет 60 Гц) — один цикл сжатия и расширения сердечника для каждого пика. формы волны магнитного потока — плюс шум, создаваемый механическими силами между первичной и вторичной обмотками.

Опять же, поддержание низких уровней магнитного потока в сердечнике является ключом к минимизации этого эффекта, что объясняет, почему феррорезонансные трансформаторы, которые должны работать в режиме насыщения для большей части формы волны тока, работают как горячими, так и шумными.

Потери на обмоточные магнитные силы

Еще одно шумовое явление в силовых трансформаторах — это физическая сила реакции между первичной и вторичной обмотками при большой нагрузке.

Если вторичная обмотка разомкнута, через нее не будет тока и, следовательно, магнитодвижущая сила (ммс), создаваемая ею.Однако, когда вторичная обмотка «загружена» (в настоящее время подается на нагрузку), обмотка генерирует МДС, которой противодействует «отраженная» МДС в первичной обмотке, чтобы предотвратить изменение уровней магнитного потока сердечника.

Эти противоположные МДС, возникающие между первичной и вторичной обмотками в результате вторичного (нагрузочного) тока, создают физическую силу отталкивания между обмотками, которая заставляет их вибрировать.

Разработчики трансформаторов должны учитывать эти физические силы при конструкции обмоток обмоток, чтобы обеспечить адекватную механическую опору для выдерживания напряжений.Однако в условиях большой нагрузки (высокого тока) эти напряжения могут быть достаточно большими, чтобы вызвать слышимый шум, исходящий от трансформатора.

ОБЗОР:

  • Силовые трансформаторы ограничены по количеству мощности, которую они могут передавать от первичной ко вторичной обмотке (ам). Большие блоки обычно имеют номинальные значения в ВА (вольт-амперы) или кВА (киловольт-амперы).
  • Сопротивление в обмотках трансформатора снижает эффективность, так как ток рассеивает тепло, тратя энергию.
  • Магнитные эффекты в железном сердечнике трансформатора также способствуют снижению эффективности. Среди эффектов — вихревые токи , (циркулирующие индукционные токи в железном сердечнике) и гистерезис , (потеря мощности из-за преодоления тенденции железа к намагничиванию в определенном направлении).
  • Повышенная частота приводит к увеличению потерь мощности в силовом трансформаторе. Присутствие гармоник в энергосистеме является источником частот, значительно превышающих нормальные, что может вызвать перегрев больших трансформаторов.
  • И трансформаторы, и катушки индуктивности обладают определенной неизбежной емкостью из-за изоляции проводов (диэлектрика), отделяющей витки обмотки от стального сердечника и друг от друга. Эта емкость может быть достаточно значительной, чтобы дать трансформатору естественную резонансную частоту , что может быть проблематичным в сигнальных приложениях.
  • Индуктивность утечки возникает из-за того, что магнитный поток не на 100% связан между обмотками трансформатора. Любой поток, не связанный с , передающий энергию от одной обмотки к другой, будет накапливать и выделять энергию, как и работает (само) индуктивность.Индуктивность утечки имеет тенденцию ухудшать регулировку напряжения трансформатора (вторичное напряжение «проседает» больше при заданной величине тока нагрузки).
  • Магнитное насыщение сердечника трансформатора может быть вызвано чрезмерным первичным напряжением, работой на слишком низкой частоте и / или наличием постоянного тока в любой из обмоток. Насыщение можно минимизировать или избежать с помощью консервативной конструкции, которая обеспечивает достаточный запас прочности между пиковыми значениями плотности магнитного потока и пределами насыщения сердечника.
  • Трансформаторы часто испытывают значительные пусковые токи при первоначальном подключении к источнику переменного напряжения. Пусковой ток наиболее велик, когда подключение к источнику переменного тока выполняется в момент, когда мгновенное напряжение источника равно нулю.
  • Шум — обычное явление, проявляемое трансформаторами, особенно силовыми трансформаторами, и в первую очередь вызвано магнитострикцией сердечника. Физические силы, вызывающие вибрацию обмотки, также могут создавать шум в условиях большой (сильноточной) нагрузки вторичной обмотки.

Медь и алюминий Обмотки сухого трансформатора

Сухие трансформаторы обычно имеют медные или алюминиевые обмотки, также известные как катушки. Обмотки трансформатора относятся к катушкам внутри трансформатора, которые потребляют и распределяют мощность внутри устройства. Обычно в трансформаторе сухого типа есть две обмотки — одна, которая потребляет энергию от источника, а другая передает эту мощность на нагрузку. Обмотки из меди и алюминия выполняют одну и ту же функцию.

Позвоните нам сегодня

Для некоторых приложений один тип предпочтительнее другого. Выбранный вами вариант зависит от конкретных потребностей вашего объекта и ваших уникальных требований. Ниже мы расскажем больше о сравнении алюминиевых и медных обмоток.

Различия между медной и алюминиевой обмотками

В то время как большинство сухих трансформаторов низкого и среднего напряжения используют алюминиевые обмотки для передачи энергии, многие инженеры и операторы установок предпочитают медные обмотки для конкретных применений.Вот некоторые из основных различий между двумя типами:

Первоначальная стоимость

Вначале алюминиевые обмотки обычно дешевле медных, потому что сам материал относительно дешев в производстве. Более того, цена на алюминий оказалась стабильной в течение длительного времени, что привело к более дешевым обмоткам.

Первоначальная стоимость меди исторически была более неустойчивой, чем стоимость алюминия. Тем не менее, несмотря на то, что медные обмотки, как правило, немного дороже, многие эксперты считают, что этот тип дает больше преимуществ в долгосрочной перспективе, чем его алюминиевый аналог.

Операционные расходы

Алюминиевые обмотки обычно занимают большее поперечное сечение трансформаторов сухого типа, чем медные. Более широкая конструкция алюминиевых обмоток обеспечивает более низкую плотность тока, что приводит к меньшим потерям тепла и экономии энергии по сравнению с трансформаторами с медной обмоткой более старых моделей.

Медные обмотки обычно имеют более плотные катушки, которые также можно оптимизировать для более низкой плотности тока. В современных конструкциях, благодаря усовершенствованиям, которые позволяют снизить тепловые потери медной обмотки, медные обмотки часто превосходят алюминиевые обмотки по своей долгосрочной эксплуатационной рентабельности.

Надежность

В то время как медные и алюминиевые обмотки обеспечивают одинаковые общие функции для трансформаторов низкого и среднего напряжения, медь превосходит алюминий по надежности. Алюминий имеет только 62% электропроводности меди, что делает медь гораздо более эффективным проводником.

Надлежащая изоляция может гарантировать, что коэффициенты потерь энергии для каждого типа останутся одинаковыми. Потери тепла также зависят от размера обмоток, и размер алюминия можно легко компенсировать.Тем не менее, медь, как правило, обеспечивает более длительную надежность благодаря своей физической прочности и устойчивости к деформации.

Срок службы

Если медные и алюминиевые обмотки правильно установлены и обслуживаются, их срок службы должен быть примерно одинаковым. Одним из недостатков алюминия является то, что его обычно сложнее установить, чем медь, что иногда приводит к предотвратимым эксплуатационным проблемам.

Хотя современные усовершенствования конструкции позволили специалистам по трансформаторам решить технические проблемы, связанные с алюминием, медь, как правило, является лучшим вариантом для защиты от токов короткого замыкания и общей долговечности.

Свяжитесь с ELSCO Transformers

Для большинства трансформаторов сухого типа медные обмотки являются отраслевым стандартом, хотя обычно используются оба типа. Найдите рекомендации экспертов по выбору типа трансформатора, который подходит именно вам, обратившись в ELSCO Transformers онлайн или по телефону 513-275-5781, и не стесняйтесь запрашивать расценки, если вы уже знаете, что вам нужно.

Свяжитесь с нами по вопросам трансформаторов сухого типа

Расчет силовых трансформаторов сетевой частоты

Расчет силовых трансформаторов сетевой частоты

Введение

На этой странице простая методика расчета частоты сети с закрытым сердечником. силовые трансформаторы.Он предназначен для домашнего пивоварения, ремонта и модификации трансформаторов. Обратите внимание, что даже если этот метод и некоторые уравнения могут быть обобщенно, в Счет.


Размер ядра

При проектировании трансформатора питания с замкнутым сердечником первым шагом является чтобы выбрать подходящий сердечник по мощности, устройство должно ручка. Обычно для большой мощности требуются большие жилы.На самом деле, нет никаких теоретических или физических причин, препятствующих маленькому ядру. от обработки большой мощности, но по практическим соображениям на малом ядре, не хватает места для всех обмоток: большой сердечник — единственный выбор. Для того, чтобы с самого начала выбрать достаточно хорошее ядро, следующие эмпирическая формула (для рабочей частоты 50 Гц) может помочь:

Это уравнение связывает (полную) мощность P с поперечным сечением жилы. поверхность А с учетом КПД активной зоны η (греч. «эта»).При измерении поперечного сечения жилы следует удалить около 5%, чтобы учесть толщину лака на ферромагнитных пластинах составляя ядро. Сечение А — это минимальное сечение магнитного цепь, обычно измеряемая там, где расположены обмотки, как показано на рисунок ниже:

На приведенной выше диаграмме показан сердечник с двойной петлей, который на сегодняшний день является наиболее распространенным. тип сердечника из-за его низкого потока утечки и небольших размеров.Это называется «двойной петлей», потому что магнитное поле, создаваемое витки в середине сердечника петляют половину на левой части сердечника и половина в правой части. В этом случае важно измерить поперечное сечение жилы внутри обмотки (как показано), где поток не делится пополам. Если ваш трансформатор имеет одну магнитную петлю, например тороидальный трансформатор, чем поперечное сечение одинаково по всему сердечнику и не имеет значения, где вы это измеряете.

Эффективность зависит от материала, из которого изготовлен сердечник; если неизвестно, таблица ниже даст общее представление:

Материал опорной плиты Плотность магнитного потока φ
[Вт / м 2 ]
КПД сердечника η
[1/1]
Текстурированная кремнистая сталь (C-образная), M5 1.3 0,88
Текстурированная кремнистая сталь (пластины 0,35 мм), M6 1,2 0,84
Кремнистая сталь без ориентированной зернистости (пластины 0,5 мм), M7 1,1 0,82
Стандартная кремниевая сталь без ориентированной зернистости (или для тяжелых условий эксплуатации) 1,0 0,80
Низкоуглеродистая сталь 0,8 0,70

Чтобы упростить эту операцию, вам может пригодиться следующий калькулятор:

В этом калькуляторе уже учтено уменьшение ядра на 5%. поперечное сечение.


Плотность потока в сердечнике

Затем необходимо определить плотность потока сердечника φ (греч. «фи»). Опять же, это зависит от материала, и, если он не известен, та же таблица будет помощь. Если трансформатор должен работать непрерывно или в плохо вентилируемом помещении. окружающей среде, небольшое уменьшение плотности потока (например, на 10%) приведет к уменьшите потери и сохраните трансформатор в холодном состоянии за счет большего количества железа и больше меди. Обратное можно рассматривать для снижения стоимости материалов в трансформаторах. используется только в течение коротких периодов времени или не предназначен для работы на полной мощности непрерывно.

После определения плотности потока можно рассчитать трансформатор постоянная γ , выражающая количество витков на вольт всех обмотки по следующей формуле:

Фактор 10 6 учитывает, что поперечное сечение жилы равно выражено в мм 2 . По поводу этой формулы следует отметить еще несколько моментов: например, низкий частоты требуют больше витков, и вы могли заметить, что 60 Гц трансформаторы, которые обычно немного меньше, чем эквивалентные 50 Гц единицы.Более того, низкая магнитная индукция также требует большего количества витков, а это означает, что для уменьшения потока в сердечнике (и уменьшения потерь) приходится наматывать больше витков, даже если это кажется нелогичным. И последнее замечание: для больших сердечников требуется несколько оборотов: если вы когда-нибудь смотрели внутри огромных высоковольтных трансформаторов, используемых энергетическими компаниями для своих высоковольтные линии электропередачи, у них всего несколько сотен витков для многих киловольт, в то время как небольшой трансформатор 230 В внутри вашего будильника имеет тысячи поворотов.


Расчет обмоток

Теперь, когда мы знаем постоянную трансформатора γ , легко рассчитайте количество витков N для каждой обмотки по формуле:

Обратите внимание, что все напряжения и токи являются среднеквадратичными значениями, а плотность потока выражается его пиковым значением, чтобы избежать насыщения: это объясняет член √2 в уравнении постоянной трансформатора.

Для вторичных обмоток рекомендуется немного увеличить количество витков, скажем, на 5% или около того, чтобы компенсировать потери в трансформаторе.

Чтобы упростить эту операцию, вам может пригодиться следующий калькулятор:

Этот калькулятор уже учитывает фактор 5% для вторичного оказывается.

Вы могли заметить, что количество витков зависит от размера сердечника и магнитного потока. плотность, но не по мощности. Итак, если вашему трансформатору требуется более одной вторичной обмотки, просто повторите расчет обмоток для каждой вторичной обмотки.Но в этом случае выбирайте сердечник достаточно большой, чтобы вместить все обмотки или, в Другими словами, выберите размер сердечника в соответствии с суммарной мощностью всех вторичные обмотки. Также используйте первичный провод с поперечным сечением, достаточно большим, чтобы выдержать общую мощность.


Выбор правильного провода

Последний шаг — рассчитать диаметр провода для каждой обмотки. Для этого необходимо выбрать плотность тока в проводнике c . Хороший компромисс — 2,5 А / мм 2 .Более низкое значение потребует больше меди, но приведет к меньшим потерям: это подходит для тяжелых трансформаторов. Более высокое значение потребует меньше меди и сделает трансформатор более дешевым, но из-за повышенного нагрева это будет приемлемо только при кратковременном использовании. время работы на полной мощности или может потребоваться охлаждение. Стандартные значения составляют от 2 до 3 А / мм 2 . После определения плотности тока можно рассчитать диаметр проволоки. используя следующее уравнение:

Или для c = 2.5 А / мм 2 :

Чтобы упростить эту операцию, вам может пригодиться следующий калькулятор:


На практике

Теперь, когда вычисления завершены, начинается самое сложное: будет ли рассчитанные обмотки подходят на выбранный сердечник? Что ж, ответ непростой и зависит от большого количества факторов: сечение и форма проволоки, радиус изгиба проволоки, качество намотки, наличие изолирующей фольги между слоями обмотки и т. д.С другой стороны, некоторый опыт будет полезнее, чем много уравнения.

Купить пустой сердечник трансформатора сложно, и обычно начинаются домашние проекты. от старого трансформатора, чтобы раскрутить и восстановить. Не все трансформаторы можно разобрать: некоторые склеены смола, которая слишком сильна, чтобы удалить ее без изгиба основных пластин. К счастью, многие трансформаторы можно разобрать, сняв крышку. который удерживает все пластины вместе или шлифованием двух сварных швов поперек все тарелки.Затем каждую пластину необходимо осторожно снять, чтобы получить доступ к обмотки. Гнутые или поцарапанные пластины следует выбросить.

Если повезет, можно повторно использовать первичную обмотку и восстановить только вторичный, если первичный не наматывается на вторичный или не имеет неподходящее количество оборотов. Решая, следует ли оставить обмотку как есть или нет, полезно определить его количество витков, но подсчитать их без разматывая катушку.К счастью, есть способ определить количество витков: до разбирая сердечник, просто намотайте несколько витков (скажем, 5 или около того) изолированного провода вокруг обмоток и измерьте напряжение, наведенное в этом самодельном вторичный при нормальном питании трансформатора. По этой величине легко рассчитать количество витков на вольт трансформатора. и подсчитайте количество витков каждой обмотки, фактически не считая их.

После того, как новые обмотки намотаны, самое время восстановить сердечник, ставим все пластины на место.Без силового пресса их все вернуть будет сложно, но если на в конце остается одна-две пластины, трансформатор все равно будет работать нормально. Но по этой причине при выполнении расчеты, выбрав меньшее поперечное сечение жилы. Когда трансформатор запитан, сила на пластинах сердечника значительна. и важно их крепко держать или склеивать; в противном случае ядро будет вибрировать и будет очень шумно.

Многие трансформаторы имеют пластины сердечника E-I, как показано на рисунке выше.При восстановлении сердечника пластины должны быть скрещены: E-I для одной слой и I-E для следующего, и так далее. Это минимизирует воздушный зазор и помогает поддерживать высокий коэффициент связи.

Всегда используйте эмалированный медный провод для всех обмоток. Изолированный провод из ПВХ (обычный электрический провод) — очень плохая идея, потому что слой изоляции очень толстый, занимает много места в сердечнике и является очень плохой проводник тепла: ваш трансформатор очень быстро перегреется.

Всегда кладите слой изолирующей фольги между первичной и вторичной обмотками. если они расположены близко друг к другу, чтобы предотвратить опасность поражения электрическим током в случае нарушение изоляции провода.Используйте что-нибудь тонкое, не горит, и это хороший изолятор. Я использую каптоновую ленту, но может подойти и обычная изолента.

Изоляция эмалированного медного провода обычно составляет до 1000 В (пиковое напряжение). ценность). Если возможно, ознакомьтесь со спецификациями проводов, предоставленными его производитель. Если напряжение на крыле превышает это значение, лучше разделить намотка на два или более слоев, разделенных изолирующей фольгой между ними.


Заключение

Представлен простой метод расчета сетевых силовых трансформаторов. и я надеюсь, что это поможет домашним пивоварам в разработке собственных трансформаторов. в соответствии с их конкретными потребностями.Намотка собственных трансформаторов часто является единственным доступным выбором, когда требуются необычные напряжения. Но разобрав трансформатор, сделайте новые обмотки и вставьте обратно вместе — это много работы, поэтому лучше провести некоторые расчеты, прежде чем получится сразу с первой попытки.


Используемые символы

Обозначение Описание Установка
А Сечение жилы мм 2
д Диаметр проволоки мм
f Рабочая частота Гц
I Среднеквадратичный ток обмотки А
N Количество витков 1/1
п Полная мощность трансформатора ВА
U Действующее значение напряжения обмотки В
γ Число витков на В витков / В
η Эффективность сердечника 1/1
φ Плотность магнитного потока сердечника Вт / м 2

Примечание: 1 Вт / м 2 = 1 T = 10’000 Гаусс


Библиография

  • Nuova Elettronica, Vol.6, 134,
  • Nuova Elettronica, Riv 179, p66


[PDF] КОНСТРУКЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРА — Скачать бесплатно PDF

1 КОНСТРУКЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРА Трансформатор состоит из двух обмоток, соединенных магнитной средой. Две обмотки …

КОНСТРУКЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРА •

Трансформатор состоит из двух обмоток, соединенных магнитной средой.

Две обмотки работают с разным уровнем напряжения.

Две обмотки трансформатора называются обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения.

Обе обмотки намотаны на общий сердечник.

Одна из обмоток подключена к источнику переменного тока и называется первичной.

Другая обмотка подключена к нагрузке и называется вторичной.

Трансформатор используется для передачи электроэнергии от обмотки высокого напряжения к обмотке низкого напряжения или наоборот через магнитное поле.

Конструкция трансформаторов сильно различается в зависимости от области применения, номинального напряжения и тока обмотки, а также рабочих частот.

Два основных типа конструкции трансформаторов (используемых для передачи и распределения электроэнергии) — это тип сердечника и тип оболочки.

В зависимости от области применения эти трансформаторы можно разделить на распределительные трансформаторы и силовые трансформаторы.

Трансформатор чрезвычайно важен как компонент во многих различных типах электрических цепей, от слабосигнальных электронных цепей до систем передачи энергии высокого напряжения.

Наиболее важными функциями, выполняемыми трансформаторами, являются: ü Изменение уровня напряжения и тока в электрической системе. ü Согласование полного сопротивления источника и нагрузки для максимальной передачи мощности в электронных схемах и схемах управления. ü Электроизоляция.

ТРАНСФОРМАТОР С ЖЕЛЕЗНЫМ ТИПОМ •

В трансформаторе с сердечником магнитный сердечник состоит из пластин, образующих прямоугольный каркас, а обмотки расположены концентрически друг относительно друга вокруг ног или ветвей.

Верхняя и нижняя горизонтальные части сердечника называются ярмом.

Хомуты соединяют две ветви и имеют площадь поперечного сечения, равную или превышающую площадь поперечного сечения ветвей.

Каждая конечность несет половину первичной и вторичной.

Две обмотки тесно связаны друг с другом для уменьшения реактивного сопротивления утечки.

Обмотка низкого напряжения намотана рядом с сердечником, а обмотка высокого напряжения намотана поверх обмотки низкого напряжения вдали от сердечника, чтобы уменьшить количество необходимых изоляционных материалов.

ТРАНСФОРМАТОР ОБОЛОЧНОГО ТИПА •

В трансформаторах кожухового типа обмотки наматываются вокруг центрального плеча, а путь потока проходит через два боковых плеча.

Центральная ветвь несет общий взаимный поток, в то время как боковые ветви, образующие часть параллельной магнитной цепи, несут половину общего потока.

Площадь поперечного сечения центральной конечности в два раза больше, чем у каждой боковой конечности.

СРАВНЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТИПА КОРПУСА И ОБОЛОЧКИ ТИП 1.Простота конструкции и конструкции.

ТИП ОБОЛОЧКИ 1. Сравнительно сложный.

2. Обладает низкой механической прочностью из-за не- 2. высокой механической прочности. раскрепление обмоток.

3. Снижение реактивного сопротивления утечки велико

3. Уменьшение реактивного сопротивления утечки невозможно. легко возможно.

4. Непросто демонтировать для ремонта.

4. Узел легко разбирается на работу. на ремонтные работы.

5. Тепло от

плохо отводится 5.Лучше отвод тепла от обмоток.

обмоток, так как он окружен сердечником.

6. Имеет более длинную среднюю длину сердечника и 6. Он не подходит для требований сверхвысокого напряжения (сверхвысокая более короткая средняя длина витка катушки. Следовательно, лучшее напряжение). подходит для требований сверхвысокого напряжения (сверхвысокого напряжения).

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР •

Трансформаторы мощностью до 200 кВА используются для понижения напряжения распределения до стандартного рабочего напряжения или от напряжения передачи до напряжения распределения, известные как распределительные трансформаторы.

Они работают круглосуточно, независимо от того, несут они какой-либо груз или нет.

Нагрузка на распределительный трансформатор время от времени меняется, и большую часть времени трансформатор будет работать без нагрузки.

Следовательно, в распределительном трансформаторе потери в меди (которые зависят от нагрузки) будут больше по сравнению с потерями в сердечнике (которые возникают, пока трансформатор работает).

Следовательно, распределительные трансформаторы спроектированы с меньшими потерями в стали и рассчитаны на максимальный КПД при нагрузке, намного меньшей, чем полная.

Также он должен иметь хорошую регулировку, чтобы поддерживать колебания напряжения питания в определенных пределах, поэтому он разработан с малым значением реактивного сопротивления утечки.

СИЛОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР •

Трансформаторы, используемые на подстанциях и генерирующих станциях, называются силовыми трансформаторами.

Они имеют номинальную мощность более 200 кВА. Обычно на подстанции будет несколько трансформаторов, работающих параллельно.

В периоды большой нагрузки все трансформаторы включаются в работу, а в периоды небольшой нагрузки некоторые трансформаторы отключаются.

Следовательно, силовые трансформаторы должны быть спроектированы так, чтобы иметь максимальный КПД при полной или близкой к ней нагрузке.

Силовые трансформаторы имеют значительно большее реактивное сопротивление утечки, допустимое для распределительных трансформаторов, для ограничения тока повреждения.

В случае силовых трансформаторов собственное регулирование напряжения менее важно, чем эффект ограничения тока за счет более высокого реактивного сопротивления утечки.

ВЫХОДНОЕ УРАВНЕНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА •

Уравнение, которое связывает номинальную выходную мощность трансформатора в кВА с площадью сердечника и окна, называется выходным уравнением.

В трансформаторах выходная мощность кВА зависит от плотности магнитного потока и ампер-витков.

Плотность потока связана с площадью сердечника, а ампер-витки связаны с площадью окна.

Упрощенное сечение однофазных трансформаторов с сердечником и оболочкой показано на рисунках (4-1) и (4-2).

Обмотка низкого напряжения расположена ближе к сердечнику, чтобы снизить требования к изоляции.

Пространство внутри сердечника называется окном, и это пространство, доступное для размещения первичной и вторичной обмоток.

Площадь окна делится между обмоткой и их изоляцией.

Индуцированная ЭДС в трансформаторе,

ЭДС на виток,

Окно однофазного трансформатора содержит одну первичную и одну вторичную обмотки.

Коэффициент площади окна Kw — это отношение площади проводника в окне к общей площади окна.

Площадь проводника в окне,

Плотность тока одинакова в обеих обмотках.Следовательно, Плотность тока,

Площадь поперечного сечения первичного проводника,

Площадь поперечного сечения вторичного проводника,

Если мы пренебрегаем намагничиванием ммс, то первичный ток равен вторичному. амперные обороты. Следовательно, ампер витков,

Общая площадь меди в окне, Ac = Медная площадь первичной обмотки + Медная площадь вторичной обмотки = (Число витков первичной обмотки x площадь поперечного сечения первичного проводника) + (Число вторичных витков x площадь поперечного сечения вторичного проводника)

Приравнивая приведенные выше уравнения, получаем,

Следовательно, ампер витков,

Номинальная мощность в кВА однофазного трансформатора определяется как

Подставляя E и AT из уравнений, мы получаем,

Вышеприведенное уравнение является выходным уравнением однофазного трансформатора.

ВЫХОДНОЕ УРАВНЕНИЕ ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА •

Упрощенное сечение трехфазного трансформатора с сердечником показано на рисунке.

Поперечный разрез имеет три конечности и два окна.

Каждая ветвь несет обмотку фазы низкого и высокого напряжения.

Индуцированная ЭДС на фазу,

ЭДС на виток,

В случае трехфазного трансформатора каждое окно имеет две первичные и две вторичные обмотки.

Коэффициент площади окна K — это отношение площади проводника в окне к общей площади окна,

Следовательно, площадь проводника в окне,

Плотность тока одинакова в обеих обмотках .

где, I = первичный ток на фазу = вторичный ток на фазу •

Площадь поперечного сечения первичного проводника,

Площадь поперечного сечения вторичного проводника,

Если пренебречь намагничиванием mmf, то количество витков в амперах первичной обмотки на фазу равно количеству витков в амперах вторичной обмотки на фазу.

Общая площадь меди в окне, Ac = (2 x количество витков первичной обмотки x площадь поперечного сечения первичного проводника) + (2 x число витков вторичной обмотки x площадь поперечного сечения вторичного проводника)

При равенстве получаем,

Номинальная мощность трехфазного трансформатора в кВА определяется как,

При замене E и AT из уравнений получаем,

Вышеприведенное уравнение является следующим: Выходное уравнение трехфазного трансформатора.

ЭДС НА ОБОРОТ •

Конструкция трансформатора начинается с выбора подходящего значения ЭДС на оборот.

Следовательно, уравнение для ЭДС на оборот может быть разработано путем соотнесения выходной кВА, магнитной и электрической нагрузки.

В трансформаторах указывается соотношение удельной магнитной и электрической нагрузки, а не фактическое значение удельной нагрузки.

Пусть соотношение удельной магнитной и электрической нагрузки будет,

Вольт-ампер на фазу трансформатора дается произведением напряжения и тока на фазу.

Учитывая первичное напряжение и ток на фазу, мы можем записать,

Мы знаем, что ЭДС на оборот,

При замене

Из приведенного выше уравнения мы можем сказать, что ЭДС на оборот прямо равна

м

из уравнения, которое мы получаем,

пропорционально K. •

Значение K зависит от типа, условий эксплуатации и метода конструкции трансформатора.

Значение K для различных типов трансформаторов указано в таблице ниже.Тип трансформатора

K

Однофазный тип кожуха

1 0 до 1 2

Однофазный тип сердечника

0,75toO,85

Трехфазный тип кожуха

1,3

Тип трехфазного сердечника, распределительный трансформатор 0,45 Три фазный тип сердечника, 0 6_to 0 7 силовой трансформатор

КОНСТРУКЦИЯ ЯДЕР •

Для трансформаторов сердечникового типа поперечное сечение может быть прямоугольным, квадратным или ступенчатым.

Если для распределительных и силовых трансформаторов требуются круглые катушки, используются квадратные и ступенчатые сердечники.

Для трансформатора кожухового типа поперечное сечение может быть прямоугольным.

При использовании прямоугольных сердечников катушки также имеют прямоугольную форму.

Прямоугольный сердечник подходит для малых и низковольтных трансформаторов.

В трансформаторе с сердечником и прямоугольными сердечниками отношение глубины к ширине сердечника составляет от 1,4 до 2.

В трансформаторах корпусного типа с прямоугольными сердечниками ширина центральной части составляет от 2 до 3 раз. глубина сердцевины.

На рисунке показано поперечное сечение сердечников трансформатора.

В квадратных сердечниках диаметр описанной окружности больше диаметра ступенчатых сердечников той же площади поперечного сечения.

Таким образом, когда используются ступенчатые сердечники, длина среднего витка обмотки уменьшается с последующим снижением стоимости меди и потерь в меди.

Однако при большем количестве ступеней приходится использовать большое количество пластин разных размеров.

Это приводит к увеличению затрат на рабочую силу при резке и сборке различных типов ламината.

КВАДРАТНЫЕ СЕРДЦА

Пусть d = диаметр описанной окружности

Кроме того, d = диагональ квадратного ядра и a = сторона квадрата

Диаметр описанной окружности,

Следовательно, сторона квадрата,

Общая площадь ядра, Agj = площадь квадрата = a2

Пусть коэффициент суммирования, Sf = 0.9

Чистая площадь сердечника, Ai = коэффициент суммирования x Общая площадь сердечника = 0,9 x 0,5 d2 = 0,45 d2

Площадь описываемой окружности,

Еще одно полезное соотношение для конструкции сердечника трансформатора фактор площади ядра.

Это отношение чистой площади сердцевины к квадрату описанной окружности.

ДВУХСТУПЕНЧАТЫЕ СЕРДЕЧНИК ДЛЯ РАСПЫЛИТЕЛЬНОГО СЕРДЦА •

В ступенчатых сердечниках следует выбирать такие размеры ступеней, чтобы они занимали максимальную площадь в пределах круг.Размеры двух ступеней, обеспечивающие максимальную площадь сердечника в данной области круга, определяются следующим образом.

Пусть, a = длина прямоугольника b = ширина прямоугольника d = диаметр описываемой окружности

Кроме того, d = диагональ прямоугольника = угол между диагональю и длиной прямоугольника. •

Поперечное сечение двухступенчатой ​​жилы показано на рисунке.

Максимальная площадь ядра для данного d получается, когда

Следовательно, дифференцировать Agi по отношению к

является максимальным значением.

и приравнять к нулю, чтобы найти максимальное значение

. •

Из рисунка получаем:

Два ступенчатых сердечника можно разделить на три прямоугольника. Площадь трех прямоугольников дает общую площадь ядра. Ссылаясь на рисунок, мы можем написать:

Подставив a и b в уравнение выше, мы получим,

Чтобы получить максимальное значение, дифференцировать Agi относительно и приравнять к нулю,

О дифференцирующем уравнении относительно

Когда

мы получаем,

= 31.72 ° размеры сердечника (a и b) дают максимальную площадь

для сердечника для указанного «d».

Подставляя указанные выше значения a и b, мы получаем:

Пусть коэффициент суммирования, Sf = 0,9

Чистая площадь ядра, Ai = коэффициент суммирования x Общая площадь ядра = 0,9 x 0,6 18 d = 0,56 d

Еще одним полезным коэффициентом при проектировании сердечника трансформатора является коэффициент площади сердечника. Это отношение чистой площади сердцевины к квадрату описываемой окружности.

МНОГОСТУПЕНЧАТЫЕ СЕРДЦЫ •

Мы можем доказать, что площадь описываемой окружности используется более эффективно, увеличивая количество ступенек.

Наиболее экономичные размеры различных ступеней для многоступенчатого сердечника можно рассчитать, как показано для крестообразного (или двухступенчатого) сердечника. Результаты представлены в таблице.

ВЫБОР ПЛОТНОСТИ ПОТОКА В СЕРДЕЧНИКЕ •

Плотность потока определяет площадь поперечного сечения сердечника и потери в сердечнике.

Более высокие значения плотности потока приводят к меньшей площади сердечника, меньшей стоимости, уменьшению длины среднего витка обмотки, более высоким потерям в стали и большему току намагничивания.

Выбор плотности потока зависит от условий эксплуатации (т.е.распределение или передача) и материала, используемого для ламинирования сердечника.

Пластины, изготовленные из холоднокатаной кремнистой стали, могут работать с более высокой плотностью флюса, чем пласты, сделанные из горячекатаной кремнистой стали.

Обычно распределительные трансформаторы имеют низкую магнитную индукцию для уменьшения потерь в стали.

Когда горячефрезерованная кремнистая сталь используется для ламинирования, следующие значения могут использоваться для максимальной плотности потока (Bm)

ü Bm = 1.От 1 до 1,4 Вт / м2

— Для распределительных трансформаторов

ü Bm = от 1,2 до 1,5 Вт / м2

— Для силовых трансформаторов

При использовании холоднокатаной кремнистой стали для ламинирования, следующие значения могут быть максимально использованы плотность потока (Bm)

ü Bm = 1,55 Вт / м — Для трансформаторов с номинальным напряжением до 132 кВ ü Bm = 1,6 Вт / м — Для трансформаторов с номинальным напряжением от 132 кВ до 275 кЙ ü Bm = 1,7 Вт / м — Для трансформаторы с номинальным напряжением от 275 кВ до 400 кВ

ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ ТРРНСФОРМАТОРА •

Основными размерами трансформатора являются высота окна (Hw) и ширина окна (Ww).

Другими важными размерами трансформатора являются ширина наибольшей штамповки (a), диаметр описанной окружности (d) и расстояние между центрами сердечников (D), высота ярма (Hy), глубина ярма (Dy). ), габаритная высота рамы трансформатора (H) и габаритная ширина рамы трансформатора (W).

Эти размеры для различных типов трансформаторов показаны на рисунках.

На приведенном выше рисунке показано вертикальное и горизонтальное сечение узла сердечника и обмотки однофазного трансформатора с сердечником.

На следующем рисунке показано вертикальное и горизонтальное сечение узла сердечника и обмотки трехфазного трансформатора с сердечником.

На следующем рисунке показаны вертикальное и горизонтальное сечения однофазного трансформатора кожухового типа.

ОХЛАЖДЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ •

Потери, возникающие в сердечниках и обмотках трансформатора, преобразуются в тепловую энергию и вызывают нагрев соответствующих частей трансформатора.

Рассеяние тепла в трансформаторе происходит за счет кондукции, конвекции и излучения.

Пути теплового потока в трансформаторе следующие: ü От внутренних наиболее нагретых точек данной детали (сердечника или обмотки) до их внешней поверхности, контактирующей с маслом. ü От внешней поверхности детали трансформатора до масла, которое ее охлаждает. ü От масла до стенок кулера, например. Стенка резервуара. ü От стенок охладителя к охлаждающей среде воздух или вода.

В указанном выше пути 1 тепло передается за счет теплопроводности. В упомянутых выше путях 2 и 3 тепло передается за счет конвекции масла.В тракте 4 тепло рассеивается за счет конвекции и излучения.

Различные методы охлаждения трансформаторов: Ø Воздух естественный Ø Принудительная циркуляция масла Ø Воздуховод Ø Масло принудительное воздушное естественное Ø Масло натуральное Ø Масло принудительное воздушное принудительное Ø Масло естественное воздушное принудительное Ø Масло принудительное водяное нагнетание Ø Масло природно-водяное принудительное

Выбор метода охлаждения зависит от размера, типа применения и типа условий, возникающих на месте установки трансформатора.

Воздух естественный применяется для трансформаторов до 1,5 МВА. Поскольку охлаждение воздухом не так эффективно и оказывается недостаточным для трансформаторов средних размеров, в качестве охлаждающей жидкости используется масло.

Масло используется почти для всех трансформаторов, за исключением трансформаторов специального назначения.

В трансформаторах с масляным охлаждением используются баки с гладкими и гофрированными стенками.

При использовании метода принудительной циркуляции масла с естественным воздухом масло, циркулирующее под естественным напором, передает тепло стенкам резервуара.Воздух продувается через пустое пространство для охлаждения трансформатора.

При использовании метода принудительной подачи масла в природную воду медные охлаждающие змеевики устанавливаются над сердечником трансформатора, но ниже поверхности масла. Вода циркулирует через охлаждающие змеевики для охлаждения трансформатора.

При воздушно-воздушном естественном способе охлаждения масло циркулирует через трансформатор с помощью насоса и охлаждается в теплообменнике за счет естественной циркуляции воздуха.

При воздушно-принудительном масляном методе охлаждение масла происходит во внешнем теплообменнике с помощью воздушного потока, создаваемого вентиляторами.

В масляно-водяном нагнетательном методе нагретое масло охлаждается в водяном теплообменнике. В этом методе давление масла поддерживается выше, чем давление воды, чтобы избежать утечки масла.

Естественное охлаждение до 10 МВА. Принудительная циркуляция масла и воздуха применяется для трансформаторов мощностью 3Q МВА и выше.

Наддув масла и воды применяется в трансформаторах, предназначенных для электростанций.

ПРОБЛЕМЫ

ВАЖНЫЕ ВОПРОСЫ ЧАСТЬ-A 1.Какие самые важные функции выполняют трансформаторы? 2. Сравните трансформаторы с сердечником и оболочкой. 3. Что такое распределительные и силовые трансформаторы? 4. Перечислите значение K для различных типов трансформаторов. 5. Что такое квадратные жилы? 6. Что такое многоступенчатые ядра? 7. Назовите различные пути теплового потока в трансформаторе? 8. Каковы различные методы охлаждения трансформаторов? ЧАСТЬ-B 9. Выведите уравнение выхода однофазного трансформатора 10. Выведите уравнение выхода трехфазного трансформатора 11.Выведите уравнение для ЭДС на оборот трансформатора 12. Определите размеры сердечника и ярма для однофазного трансформатора с сердечником 250 кВА, 50 Гц. ЭДС на виток = 1 В, коэффициент оконного пространства = 0,33, плотность тока 3 А / мм и Bma = 1,1 Т. Расстояние между центрами сердечника квадратного сечения в два раза больше ширины сердечника.

13. Трансформатор с однофазным сердечником на 375 кВА, работающий от напряжения 6,6 кВ / 4 15 В, должен быть спроектирован примерно с 7,5 В на виток и плотностью потока 1.1 1. Разработайте подходящую секцию сердечника и секцию ярма, используя штамповки двух размеров. Ширина меньшего штампа может быть примерно в 0,62 раза больше, чем ширина штампа большего размера. Сформулируйте сделанные предположения. 14. Рассчитайте размеры сердечника, количество витков и площадь поперечного сечения проводов в первичной и вторичной обмотках однофазного трансформатора с корпусом на 250 кВА, 6600/400 В, 50 Гц. Отношение магнитных нагрузок к электрическим = 560 x 10-8, Bm = 1,1T, 8 = 2,5 A / мм2, K = 0,32, Глубина штабелированного сердечника / Ширина центрального подъема = 2.6. Высота окна / Ширина окна = 2.0. 15. Бак трансформатора 500 кВА, 1-, 50 Гц, 6600/400 В имеет размеры 110 см x 65 см x 155 см. Если потеря нагрузки составляет 6,2 кВт, найдите подходящие устройства для охлаждающих трубок, чтобы ограничить повышение температуры до 35 ° C. Возьмем диаметр охлаждающей трубки 5 см и среднюю длину трубки 110 см. 16. Бак трансформатора с 1 сердечником 500 кВА, 50 Гц имеет высоту 1 0,05 x 0,62 x 1,6 м. Повышение средней температуры ограничено до 35 ° C. Потери отводящей поверхности резервуара 5.34 м. Общая потеря составляет 5325 Вт. Найдите площадь трубок и количество необходимых трубок.

Проектирование электрических машин Вопросы и ответы для первокурсников

Этот набор вопросов и ответов по проектированию электрических машин для новичков посвящен теме «Проектирование сердечника и обмотки — 2».

1. Какова формула количества витков первичной обмотки?
a) число витков первичной обмотки = напряжение первичных обмоток * напряжение на виток
b) число витков первичной обмотки = напряжение первичных обмоток / напряжение на виток
c) число витков первичной обмотки = напряжение вторичных обмоток * напряжение на виток
d) количество витков первичной обмотки = напряжение вторичных обмоток / напряжение на виток
Просмотр ответа

Ответ: b
Пояснение: Для расчета числа витков первичной обмотки сначала мы вычисляем напряжение на первичной обмотки.Затем рассчитывается напряжение на виток, и соотношение дает количество витков.

2. По какой формуле рассчитывается ток в первичной обмотке?
a) ток в первичной обмотке = кВА на виток * 10 3 * первичное напряжение
b) ток в первичной обмотке = кВА на фазу * 10 3 * первичное напряжение
c) ток в первичной обмотке = кВА на виток * 10 3 / первичное напряжение
d) ток в первичной обмотке = кВА на фазу * 10 3 / первичное напряжение
Просмотр ответа

Ответ: d
Пояснение: Для получения тока в первичной обмотке необходимо количество кВА на фазу на выходе получается.Затем рассчитывается первичное напряжение, и их отношение дает ток в первичных обмотках.

3. От чего зависит площадь жил в первичной и вторичной обмотках?
a) ток
b) напряжение
c) мощность
d) плотность тока
Посмотреть ответ

Ответ: d
Пояснение: Площадь проводов напрямую зависит от плотности тока. Площадь проводов определяется после выбора подходящей плотности тока.

4.От чего зависит допустимая плотность тока?
a) местное отопление
b) эффективность
c) выходная мощность
d) местное отопление и эффективность
Посмотреть ответ

Ответ: d
Объяснение: Допустимая плотность тока зависит от местного обогрева, поскольку нагрев не должен влиять на выходную мощность. Это также зависит от КПД трансформатора.

5. Какова связь между температурой и плотностью тока?
a) плотность тока прямо пропорциональна температуре
b) плотность тока прямо пропорциональна квадрату температуры
c) плотность тока косвенно пропорциональна квадрату температуры
d) плотность тока косвенно пропорциональна температуре
Просмотреть ответ

Ответ: a
Объяснение: По мере увеличения плотности тока увеличивается и температура.Повышение температуры может вызвать повреждение изоляции.

6. Какая связь между потерями и максимальным КПД по плотности тока?
a) плотность тока увеличивается, потери уменьшаются, эффективность увеличивается
b) плотность тока увеличивается, потери увеличиваются, эффективность увеличивается
c) плотность тока уменьшается, потери уменьшаются, эффективность увеличивается
d) плотность тока уменьшается, потери увеличиваются, эффективность увеличивается
Просмотр Ответ

Ответ: c
Пояснение: По мере уменьшения плотности тока уменьшаются потери.По мере уменьшения потерь максимальный КПД увеличивается.

7. Какой диапазон плотности тока у трансформаторов малой и средней мощности?
a) 1-2 A на мм 2
b) 1-2,5 A на мм 2
c) 1,1-2,2 A на мм 2
d) 1,1-2,3 A на мм 2
Вид Ответ

Ответ: d
Пояснение: В трансформаторах малой и средней мощности наименьшее значение плотности тока составляет 1,1. Максимально допустимое значение — 2,3 для трансформаторов малой и средней мощности.

8. Каков диапазон плотности тока для силового трансформатора большой мощности с масляным охлаждением?
a) 1-2 A на мм 2
b) 1,5-2,5 A на мм 2
c) 2,2-3,2 A на мм 2
d) 2-3 A на мм 2
Вид Ответ

Ответ: c
Пояснение: Для больших трансформаторов с масляным охлаждением максимально допустимое значение плотности тока составляет 3,2. Минимальное необходимое значение плотности тока составляет 2,2.

9.Что является условием минимальных потерь?
a) плотность тока в первичной обмотке <плотность тока во вторичной обмотке
b) плотность тока в первичной обмотке> плотность тока во вторичной обмотке
c) плотность тока в первичной обмотке = плотность тока во вторичной обмотке
d) плотность тока в первичной обмотке> = плотность тока во вторичной обмотке
Посмотреть ответ

Ответ: c
Объяснение: Условием минимальных потерь должно быть то, что плотность тока в первичной обмотке должна быть равна плотности тока во вторичной обмотке.Любые другие условия могут привести к большим потерям.

10. Плотность тока в относительно лучше охлаждаемой внешней обмотке на 10 процентов больше, чем во внутренней обмотке.
a) верно
b) неверно
Посмотреть ответ

Ответ: b
Объяснение: На практике плотность тока в относительно лучше охлаждаемой внешней обмотке делается больше, чем во внутренней обмотке. На практике его обычно делают на 5 процентов больше.

11. Сколько всего имеется обмоток высокого напряжения?
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
Посмотреть ответ

Ответ: c
Пояснение: Имеются 3 обмотки высокого напряжения.Это i) цилиндрическая обмотка, ii) перекрестная обмотка iii) непрерывная обмотка дискового типа.

12. Обмотки низкого напряжения обычно делятся на 2 типа.
a) верно
b) неверно
Посмотреть ответ

Ответ: a
Пояснение: Обмотки низкого напряжения в основном делятся на 2 типа. Это i) цилиндрическая обмотка ii) винтовая обмотка.

13. Какой номинал для цилиндрической обмотки с круглыми жилами?
a) 5000-10000 кВА
b) 5000-8000 кВА
c) 160-10000 кВА
d) 200-10000 кВА
Посмотреть ответ

Ответ: a
Пояснение: 5000-8000 кВА используется для прямоугольных проводников с цилиндрическими обмотка.Для винтовой намотки используется 160-10000 кВА. 200-10000 кВА используется для сплошной дисковой намотки.

14. Какое напряжение у перекрестного типа обмотки?
a) до 15 кВ
b) до 33 кВ
c) до 66 кВ
d) до 6 кВ
Посмотреть ответ

Ответ: b
Пояснение: Спиральные обмотки имеют напряжение до 15 кВ. Тогда как цилиндрическая обмотка с прямоугольными жилами имеет напряжение до 6 кВ.

15. Каков максимальный ток на провод для спиральной обмотки?
a) от 12 A и выше 12 A
b) от 300 A и выше 300 A
c) до 40 A
d) до 80 A
Посмотреть ответ

Ответ: b
Пояснение: Максимальный ток на провод для непрерывного намотка диска от 12 А и выше 12 А.Максимальный ток на провод для перекрестной обмотки составляет до 40 А, а максимальный ток на проводник для цилиндрической обмотки с круглыми проводниками — до 80 А.

Sanfoundry Global Education & Learning Series — Проектирование электрических машин.

Чтобы практиковаться во всех областях проектирования электрических машин для новичков, представляет собой полный набор из 1000+ вопросов и ответов с несколькими вариантами ответов .

Следующие шаги:
  • Получить бесплатную грамоту в области конструирования электрических машин
  • Принять участие в конкурсе по сертификации проектирования электрических машин
  • Стать лидером в области проектирования электрических машин
  • Подать заявку на вакансию в области проектирования электрических машин

  • Взять испытания конструкции электрических машин
  • Практические тесты по главам: Глава 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
  • Мок-тесты по главам: Глава 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *