Расчет мощности трансформатора силового: Выбор мощности силового трансформатора в условиях цифровизации

Содержание

РАСЧЕТ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА | Техника и Программы

Классический теоретический расчет трансформатора достаточно сложен Для его выполнения необходимо знать такие характеристики, как магнитная проницаемость используемых для сердечника пластин трансформаторной стали, длина магнитных силовых линий в сердечнике, средняя длина витка обмотки и другие параметры Профессиональному разработчику НИИ все эти параметры известны, так как он обладает сертификатами применяемых в трансформаторе материалов Радиолюбитель же вынужден использовать для трансформатора совершенно случайно попавший к нему сердечник, характеристики которого ему неизвестны

По указанной причине для расчета трансформатора предлагается эмпирический метод, многократно проверенный радиолюбителями и основанный на практическом опыте Расчет элементарно прост и требует лишь знания простейших основ арифметикиПринцип действия трансформатора

Рис 61 Трансформатор: а – общий вид б – условное обозначение

Трансформатор был изобретен П Н Яблочковым в 1876 году Устройство трансформатора показано на рис 61а, а его схематическое обозначение – на рис 616

Трансформатор состоит из стального сердечника и обмоток, намотанных изолированным обмоточным проводом

Сердечник собирается из тонких пластин специальной электротехнической стали для снижения потерь энергии

Обмотка, предназначенная для подключения к сети переменного тока, называется первичной Нагрузка подключается к вторичной обмотке, которых в трансформаторе может быть несколько Номера обмоток обычно проставляются римскими цифрами Часто обмоткам присваивают номера их выводов

Работа трансформатора основана на магнитном свойстве электрического тока При подключении концов первичной обмотки к электросети по этой обмотке протекает переменный ток, который создает вокруг ее витков и в сердечнике трансформатора переменное магнитное поле Пронизывая витки вторичной обмотки, переменное магнитное поле индуцирует в них ЭДС Соотношение количества витков первичной и вторичной обмоток определяет получаемое напряжение на выходе трансформатора Если количество витков вторичной обмотки больше, чем первичной, выходное напряжение трансформатора будет больше напряжения сети Такая обмотка называется повышающей Если же вторичная обмотка содержит меньше витков, чем первичная, выходное напряжение окажется меньше сетевого (понижающая обмотка)

Трансформатор – это пассивный преобразователь энергии Его коэффициент полезного действия (КПД) всегда меньше единицы Это означает, что мощность, потребляемая нагрузкой, которая подключена к вторичной обмотке трансформатора, меньше, чем мощность, потребляемая нагруженным трансформатором от сети Известно, что мощность равна произведению силы тока на напряжение, следовательно, в повышающих обмотках сила тока меньше, а в понижающих – больше силы тока, потребляемого трансформатором от сети

Параметры и характеристики трансформатора

Два разных трансформатора при одинаковом напряжении сети могут быть рассчитаны на получение одинаковых напряжений вторичных обмоток Но если нагрузка первого трансформатора потребляет большой ток, а второго – маленький, значит, первый трансформатор характеризуется по сравнению со вторым большей мощностью Чем больше сила тока в обмотках трансформатора, тем больше и магнитный поток в его сердечнике, поэтому сердечник должен быть толще Кроме того, чем больше сила тока в обмотке, тем более толстым проводом она должна быть намотана, а это требует увеличения окна сердечника Поэтому габариты трансформатора зависят от его мощности И наоборот, сердечник определенного размера пригоден для изготовления трансформатора только до определенной мощности, которая называется габаритной мощностью трансформатора

Количество витков вторичной обмотки трансформатора определяет напряжение на ее выводах Но это напряжение зависит также и от количества витков первичной обмотки При определенном значении напряжения питания первичной обмотки напряжение вторичной зависит от отношения количества витков вторичной обмотки к количеству витков первичной Это отношение и называется коэффициентом трансформации

Если напряжение на вторичной обмотке зависит от коэффициента трансформации, можно ли выбирать количество витков одной из обмоток, например первичной, произвольно Оказывается, нельзя Дело в том, что чем меньше габариты сердечника, тем больше должно быть количество витков каждой обмотки Поэтому размеру сердечника трансформатора соответствует вполне определенное количество витков его обмоток, приходящееся на один вольт напряжения, меньше которого брать нельзя Эта характеристика называется количеством витков на один вольт

Как и всякий преобразователь энергии, трансформатор обладает коэффициентом полезного действия – отношением мощности, потребляемой нагрузкой трансформатора, к мощности, которую нагруженный трансформатор потребляет от сети

КПД маломощных трансформаторов, которые обычно применяются для питания бытовой электронной аппаратуры, колеблется в пределах от 0,8 до 0,95 Более высокие значения имеют трансформаторы большей мощности

Электрический расчет трансформатора

Прежде чем начать электрический расчет силового трансформатора, необходимо сформулировать требования, которым он должен удовлетворять Они и будут являться исходными данными для расчета Технические требования к трансформатору определяются также путем расчета, в результате которого определяются те напряжения и токи, которые должны быть обеспечены вторичными обмотками Поэтому перед расчетом трансформатора производится расчет выпрямителя для определения напряжений каждой из вторичных обмоток и потребляемых от этих обмоток токов Если же напряжения и токи каждой из обмоток трансформатора уже известны, то они и являются техническими требованиями к трансформатору

Для определения габаритной мощности трансформатора необходимо определить мощности, потребляемые от каждой вторичной обмотки, и сложить их, учитывая также КПД трансформатора Мощность, потребляемую от любой обмотки, определяют умножением напряжения между выводами этой обмотки на силу потребляемого от нее тока:

где Р – мощность, потребляемая от обмотки, Вт

U – эффективное значение напряжения, снимаемого с этой обмотки, В

I – эффективное значение силы тока, протекающего в этой же обмотке, А

Суммарная мощность, потребляемая, например, тремя вторичными обмотками, вычисляется по формуле:

Для определения габаритной мощности трансформатора полученное значение суммарной мощности Ps нужно разделить на КПД трансформатора:

где Рг – габаритная мощность трансформатора

η – КПД трансформатора

Заранее рассчитать КПД трансформатора нельзя, так как для этого нужно знать величину потерь энергии в обмотках и в сердечнике, которые зависят от параметров самих обмоток (диаметры проводов и их длина) и параметров сердечника (длина магнитной силовой линии и марка стали) И те и другие параметры становятся известны только после расчета трансформатора Поэтому с достаточной для практического расчета точностью КПД трансформатора можно определить из табл 61

Таблица 61 Определение КПД трансформатора

Суммарная мощность, Вт

10-20

20-40

40-100

100-300

кпд

трансформатора

0,8

0,85

0,88

0,92

Допустим, что нужно рассчитать трансформатор, имеющий три вторичные обмотки со следующими исходными данными:

U, = 6,3 В I, = 1,5 А

U, = 12 В I, = 0,3 А

U3 = 120 ΒΊ3 = 59 мА

Находим суммарную мощность, потребляемую от вторичных обмоток:

Ps = Ιφφ + U,I, + U

3I3 = 6,3 x 1,5 + 12 x 0,3 + 120 x 0,059 = 20,13 Вт

Обращаем внимание на то, что при расчете сила тока третьей обмотки, которая в исходных данных указана в миллиамперах, обязательно должна переводиться в амперы: 59 мА = 0,059 А

Из табл 61 находим КПД трансформатора η = 0,85 и определяем его габаритную мощность:

Наиболее распространены две формы сердечника: О-образная (рис, 62а) и Ш-образная (рис, 626) На сердечнике О-образной формы обычно располагаются две катушки, а на сердечнике Ш-образной формы – одна (рис, 63) Зная габаритную мощность трансформатора, находят сечение рабочего керна его сердечника, на котором находится катушка:

Сечением рабочего керна сердечника, как показано на рис, 62, является произведение ширины рабочего керна а и толщины пакета с Размеры а и с выражены в сантиметрах, а сечение – в квадратных сантиметрах

Рис 62 Формы сердечника трансформатора

Рис 63 Расположение катушек на сердечнике

После этого выбирают тип пластин трансформаторной стали и определяют толщину пакета сердечника Сначала находят приблизительную ширину рабочего керна сердечника по формуле:

Затем по полученному значению а производят выбор типа пластин трансформаторной стали из числа имеющихся в наличии и находят фактическую ширину рабочего керна а, после чего определяют толщину пакета сердечника с:

Количество витков, приходящихся на 1 вольт напряжения, определяется сечением рабочего керна сердечника трансформатора по формуле:

где η – количество витков на 1 В

к – коэффициент, определяемый свойствами сердечника

S – сечение рабочего керна сердечника, см2

Из приведенной формулы видно, что чем меньше коэффициент к, тем меньше витков будут иметь все обмотки трансформатора Однако произвольно выбирать коэффициент к нельзя Его значение обычно лежит в пределах от 35 до 60 В первую очередь оно зависит от свойств пластин трансформаторной стали, из которых собран сердечник Для сердечников С-образной формы, витых из тонкой ленты, можно брать к = 35 Если используется сердечник О-образной формы, собранный из П- или Г-образных пластин без отверстий по углам, берут к = 40 Такое же значение к и для пластин типа УШ, у которых ширина боковых кернов больше половины ширины среднего керна Если используются пластины типа Ш без отверстий по углам, у которых ширина среднего керна ровно вдвое больше ширины средних кернов, целесообразно взять к = 45, а если Ш-образные пластины имеют отверстия, то к = 50 Наконец, коэффициент к берется равным 60 при использовании Ш-образных пластин толщиной 0,5 мм с отверстиями, в то время как меньшие значения к соответствуют толщине пластин 0,35 мм Следует заметить, что выбор к в значительной мере условен и им можно в некоторых пределах варьировать, если учесть, что уменьшение к облегчает намотку, но ужесточает режим трансформатора При применении пластин из высококачественной трансформаторной стали этот коэффициент можно немного уменьшать, а при низком качестве стали приходится его увеличивать

Зная необходимое напряжение каждой обмотки и количество витков на 1 В, легко определить количество витков обмотки, перемножив эти величины:

Такое соотношение справедливо только для первичной обмотки, а при определении количества витков вторичных обмоток нужно дополнительно вводить приближенную поправку для учета падения напряжения на самой обмотке от протекающего по ее проводу тока нагрузки:

Коэффициент ш зависит от силы тока, протекающего по данной обмотке (см табл 62)

Если сила тока меньше 0,2 А, можно принимать ш = Е

Толщина провода, которым наматывается обмотка трансформатора, определяется силой тока, протекающего по этой обмотке Чем больше ток, тем толще должен быть провод, подобно тому как для

Сила тока вторичной обмотки, А

0,2-0,5

0,5-1,0

1,0-2,00

2,0-4,0

m

1,02

1,03

1,04

1,06

увеличения потока воды требуется использовать более толстую трубу Дело в том, что от толщины провода зависит сопротивление обмотки Чем тоньше провод, тем больше сопротивление обмотки, следовательно, увеличивается выделяемая на ней мощность и она сильнее нагревается Для каждого типа обмоточного провода существует предел допустимого нагрева, который зависит от свойств эмалевой изоляции Поэтому диаметр провода может быть определен по формуле:

d = pVf,

где d – диаметр провода по меди, мм

I – сила тока в обмотке, А

р – коэффициент (табл 63), который учитывает допустимый нагрев той или иной марки провода

Таблица 63 Выбор диаметра провода

М арка провода

ПЭЛ

ПЭВ-1

ПЭВ-2

ПЭТ

Р

0,8

0,72

0,69

0,65

Выбрав коэффициент р, можно определить диаметр провода каждой обмотки Найденное значение диаметра округляют до большего стандартного

Сила тока в первичной обмотке определяется с учетом габаритной мощности трансформатора и напряжения сети:

Пример электрического расчета

Произведем расчет трансформатора по тем исходным данным, которые были приведены ранее

Находим сечение сердечника трансформатора:

Находим приближенное значение ширины рабочего керна:

Выбираем пластины трансформатора типа Ш-19, для которых а = 1,9 см, и находим толщину пакета:

Фактически полученное сечение рабочего керна сердечника:

Определяем коэффициент к Допустим, что используются пластины трансформаторной стали типа Ш-19 без отверстий по углам Тогда к = 45

Находим количество витков на 1 В:

Определяем количество витков первичной обмотки при питании от сети напряжением 127 В:

а также при питании от сети напряжением 220 В:

Определяем количество витков дополнительной секции первичной обмотки, которую необходимо подключить к обмотке, рассчитанной на 127 В, для питания напряжением 220 В:

Находим из табл 62 коэффициент ш для каждой из вторичных обмоток:

при ф = 1,5 А пр = 1,04

при 12 = 0,3 А ш2 = 1,02

при 13 = 0,059 А ш3 = 1,00

Определяем количество витков каждой из вторичных обмоток с округлением до ближайшего целого числа:

Находим силу тока в первичной обмотке при питании от сети напряжением 127 В:

то же при напряжении сети 220 В:

Находим диаметр провода первичной обмотки для секции, рассчитанной на напряжение 127 В при использовании провода марки ПЭВ-1 (коэффициент р = 0,72 берем из табл 63):

то же для секции на 220 В:

Находим диаметры проводов вторичных обмоток

Для этого составляем схему трансформатора (рис, 64) и таблицу намоточных данных (табл 64), где диаметры проводов по меди выбраны из ближайших больших стандартных значений, а диаметры проводов в изо ляции взяты на 10% больше, чем диаметры проводов по меди

Таблица 64 Намоточные данные трансформатора

Нем ера вы водов

Количество витков, W

Диаметр провода по меди, d, мм

Диаметр провода по изоляции, мм

1-2

970

СО

О

t

СО

О

2-3

710

0,25

0,275

4-5

50

0,9

0,99

6-7

94

0,41

0,45

8-9

917

0,18

0,2

Конструктивный расчет трансформатора

Окно сердечника, предназначенное для размещения катушки с обмотками, имеет размеры, соответствующие толщине катушки b и ее ширине h (рис, 62) Однако не вся площадь окна может быть занята обмотками, необходимо оставить место и для каркаса катушки Кроме того, обмотки нельзя наматывать вплотную к щечкам каркаса, так как это иногда приводит к «проваливанию» витков верхних слоев намотки в пространство, занятое нижними слоями, в результате чего может возникнуть пробой между витками, появятся короткозамкнутые витки и во время работы трансформатора его обмотки сгорят Поэтому в зависимости от конструкции каркаса и толщины материала, из которого он будет изготовлен, а также с учетом расстояния между щечкой каркаса и началом намотки каждого слоя выбираются эффективные размеры окна Ьэ и h

Обмотки трансформатора наматываются рядовой намоткой виток к витку с прокладками между слоями для обеспечения электрической изоляции одного слоя по отношению к соседнему, иначе возникнет пробой между витками обмоток Ведь между началом одного слоя и концом следующего, которые оказываются расположенными один под другим, действует значительное напряжение, соответствующее количеству витков двух слоев намотки и многократно превышающее допустимое напряжение для эмалевой изоляции Поэтому между слоями используются прокладки в виде одного слоя кабельной бумаги толщиной d, а между обмотками – три слоя такой же бумаги Иногда, если прочность электрической изоляции какой-либо обмотки нужно специально увеличить, между этой обмоткой и другими прокладывают дополнительно один или несколько слоев лакоткани

При определении толщины обмотки сначала нужно подсчитать количество витков W , которое можно намотать в одном слое Для этого эффективную ширину окна следует разделить на диаметр провода по изоляции:

Полученный результат округляют до ближайшего меньшего целого числа Затем находят количество слоев η , которое займет обмотка, разделив общее количество ее витков W на количество витков Wc одного слоя:

Полученное значение п,округляют до ближайшего большего целого числа, после чего определяют толщину обмотки t:

где (η – 1) – количество бумажных прокладок между слоями

Для определения толщины катушки нужно сложить значения толщины каждой обмотки и к результату прибавить толщину прокладок между обмотками:

где t, t, t и тд – толщина каждой обмотки d – толщина бумаги для прокладок η – количество обмоток

Полученная толщина катушки Т должна быть меньше, чем эффективный размер окна b Теоретически этого достаточно для вывода: катушка сможет разместиться в окне сердечника Однако на практике существуют некоторые факторы, которые трудно учесть в процессе инженерного расчета Одним из таких факторов является невозможность, а иногда просто неумение намотчика укладывать при намотке витки вплотную один к другому В результате уменьшается количество витков в слое относительно расчетного, а следовательно, увеличивается количество слоев, что ведет к увеличению фактической толщины катушки Кроме того, форма витка обычно не получается прямоугольной, а напоминает эллипс, что также приводит к увеличению толщины катушки Поэтому следует установить некоторый запас по толщине катушки Так, при ручной намотке и низкой квалификации намотчика полученное значение Т должно быть по крайней мере в 2 раза меньше, чем Ьэ Когда намотка производится на станке и квалификация намотчика достаточно высока, Т может быть в 1,2 раза меньше b Если такие соотношения не получаются, необходимо произвести перерасчет трансформатора, увеличив размер окна путем выбора другого типоразмера пластин или увеличив сечение рабочего керна за счет увеличения толщины пакета Это снизит количество витков на 1 В, уменьшится количество витков всех обмоток, и толщина катушки Т станет меньше

Пример конструктивного расчета

Произведем конструктивный расчет трансформатора, который должен следовать за электрическим расчетом, проведенным ранее

Для пластин трансформаторной стали типа Ш-19 размеры окна: b = 17 мм h = 46 мм

Допустим, что каркас катушки выполнен из гетинакса толщиной 0,5 мм Тогда эффективная ширина окна должна быть уменьшена на толщину каркаса, то есть Ьэ = 16,5 мм Эффективная ширина намотки может быть найдена, если из высоты окна h вычесть толщину двух щечек каркаса и двойное расстояние между щечками и крайними витками обмоток, которое можно принять равным 2 мм Тогда Ьэ = 41 мм

Выберем для прокладок между слоями и между обмотками бумагу толщиной d = ОД мм Найдем количество витков в слое для секции первичной обмотки, предназначенной для напряжении сети 127 В:

Находим количество слоев этой обмотки:  и ее толщину:

Количество витков в слое для дополнительной секции, рассчитанной на 220 В:

Количество слоев:

Толщина обмотки:

То же для вторичной обмотки № 1:

Для вторичной обмотки № 2:

Для вторичной обмотки № 3:

Находим толщину катушки трансформатора:

Определим запас размещения катушки в окне сердечника:

Полученный результат позволяет сделать вывод о том, что намотка может быть выполнена вручную при средней квалификации намотчика

Источник: Виноградов Ю А и др, Практическая радиоэлектроника-М: ДМК Пресс – 288 с: ил (В помощь радиолюбителю)

Силовые трансформаторы, простой расчет — Радиомастер инфо

В статье на конкретном примере приводится простой метод расчета силового трансформатора для блока питания или зарядного устройства.

 

 

  1. Перед тем, как использовать силовой трансформатор необходимо определиться с его мощностью.

Например, нужно рассчитать силовой трансформатор для зарядного устройства, которым будем заряжать автомобильные аккумуляторы емкостью до 60 А/час.

Как известно, ток заряда равен 0,1 от емкости аккумулятора, в нашем случае это 6 Ампер.

Напряжение для заряда аккумулятора должно быть не менее 15 В, плюс падение напряжения на диодах и  токоограничивающем резисторе, примем его около 5 В.

Итого, напряжение вторичной обмотки должно быть около 20 В, при токе до 6 А. Мощность при этом, будет равна Р = 6 А х 20 В = 120 Вт.

К.п.д. силового трансформатора при мощности до 60 Вт составляет 0,75. При мощности до 150 Вт 0,8 и при больших мощностях 0,85.

В нашем случае принимаем к.п.д. равным 0,8.

При мощности вторичной обмотки 120 Вт, с учетом к.п.д. мощность первичной обмотки равна:

120 Вт : 0,8 = 150 Вт.

  1. По этой мощности определяем площадь поперечного сечения сердечника, на котором будут расположены обмотки.

S (см2) = (1,0 ÷1,2) √Р

Коэффициент перед корнем квадратным из мощности зависит от качества электротехнической стали сердечника.

Принимаем его равным среднему значению 1,1 и получаем площадь сердечника равной 13,5 см2.

  1. Теперь нужно определить дополнительную величину – количество витков на вольт. Обозначим ее N.

N = (50 ÷70)/S (см2)

Коэффициент от 50 до 70 зависит от качества стали. Возьмем среднее значение 60. Получаем количество витков на вольт равным:

N = 60/13,5 = 4,44

Округлим это значение до 4,5 витка на вольт.

Первичная обмотка будет работать от 220 В. Ее количество витков равно 220 х 4,5 = 990 витков.

Вторичная обмотка должна выдавать 20 В. Ее количество витков равно 20 х 4,5 = 90 витков.

  1. Осталось определить диаметр провода обмоток.

Для этого нужно знать ток каждой обмотки. Для вторичной обмотки ток нам известен, его величина 6 А.

Ток первичной обмотки определим, как мощность, деленную на напряжение. (Сдвиг фаз для упрощения расчета учитывать не будем).

I1 = 150 Вт / 220 В = 0,7 А

Диаметр провода определяем по формуле:

D(мм) = (0,7÷0,8)√I(А)

Коэффициент перед корнем квадратным влияет на плотность тока в проводе. Чем больше его значение, тем меньше будет греться провод при работе. Примем среднее значение.

Для меди плотность тока до 3,2 А/мм кв, для алюминиевых проводов до 2А/мм кв.

Диаметр провода первичной обмотки:

D1 = 0,75 √0,7 = 0,63 мм

Диаметр провода вторичной обмотки:

D2 = 0,75 √6 = 1,84 мм

Для намотки выбираем ближайший больший диаметр. Если нет толстого провода для вторичной обмотки, можно намотать ее в два провода. При этом суммарная площадь сечения проводов должна быть не меньше площади сечения для рассчитанного диаметра провода. Как известно, площадь сечения равна πr² , где π это 3,14, а r — радиус провода.

Вот и весь расчет.

Если вторичных обмоток несколько, сумма их мощностей не должна превышать величину, равную мощности первичной обмотки, умноженной на к.п.д. Количество витков на вольт одинаково для всех обмоток конкретного трансформатора. Если известно количество витков на вольт, можно намотать обмотку на любое напряжение, главное, чтобы она влезла в окно магнитопровода. Диаметр провода каждой обмотки определяется исходя из величины тока этой обмотки.

Овладев этой простой методикой, вы сможете не только изготовить нужный вам силовой трансформатор, но и подобрать уже готовый.

Материал статьи продублирован на видео:

Расчет полной расчетной мощности трансформатора.

Простейший расчет силовых трансформаторов и автотрансформаторов

Трансформатор – элемент, использующийся для преобразования напряжений. Он входит в состав трансформаторной подстанции. Ее задача – передача электроэнергии от питающей линии (воздушной или кабельной) потребителям в объеме, достаточном для обеспечения всех режимов работы их электрооборудования.

В роли потребителей выступают жилые многоэтажные здания, поселки или деревни, заводы или отдельные их цеха. Подстанции, в зависимости от условий окружающей среды и экономических факторов, имеют различные конструкции: комплектные (в том числе киосковые, столбовые), встраиваемые, расположенные на открытом воздухе или в помещениях. Они могут располагаться в специально предназначенном для них здании или занимать отдельное помещение здания.

Выбор трансформаторов подразумевает определение его мощности и количества трансформаторов. От результатов зависят габариты и тип трансформаторных подстанций. При выборе учитываются факторы :

Выбор числа трансформаторов

Для трансформаторных подстанций используют схемы с одним или двумя трансформаторами. Распределительные устройства, в состав которых входит более 2 трансформаторов, встречаются только на предприятиях или электрических станциях, где применение небольшого их числа не соответствует условиям бесперебойности электроснабжения, условиям эксплуатации. Там экономически целесообразнее установить несколько трансформаторов сравнительно небольшой мощности, чем один или два мощных. Так проще проводить ремонт, дешевле обходится замена неисправного аппарата.

Устанавливают однотрансформаторные подстанции в случаях :

  • электроснабжения потребителей III категории надежности;
  • электроснабжения потребителей любых категорий, имеющих другие независимые линии питания и собственную автоматику резервирования, переключающую их на эти источники.

Но к однотрансформаторным подстанциям есть дополнительное требование. Потребители III категории по надежности электроснабжения, хоть и допускают питание от одного источника, но перерыв его ограничен временем в одни сутки . Это обязывает иметь эксплуатирующую организацию складской резерв трансформаторов для замены в случае аварийной ситуации. Расположение и конструкция подстанции не должны затруднять эту замену. При обслуживании группы однотрансформаторных подстанций мощности их трансформаторов, по возможности, выбираются одинаковыми, либо максимально сокращается количество вариантов мощностей. Это минимизирует количество оборудования, находящегося в резерве.


К потребителям третьей категории относятся:

  • деревни и села;
  • гаражные кооперативы;
  • небольшие предприятия, остановка которых не приведет к массовому браку выпускаемой продукции, травмам, экологическому и экономическому ущербу, связанному с остановкой технологического процесса.

Для потребителей, перерывы электроснабжения которых не допускаются или ограничиваются, применяют двухтрансформаторные подстанции .

Категория электроснабжения Время возможного перерыва питания Схема питания
I Невозможно Два независимых источника с АВР и собственный генератор
II На время оперативного переключения питания Два независимых источника
III 1 сутки Один источник питания

Отличие в питании категорий I и II – в способе переключения питания. В первом случае оно происходит автоматически (схемой автоматического ввода резерва – АВР) и дополнительно имеется собственный независимый источник питания. Во втором – переключение осуществляется вручную. Но минимальное количество трансформаторов для питания таких объектов – не менее двух.


В нормальном режиме работы каждый из двух трансформаторов питается по своей линии и снабжает электроэнергией половину потребителей подстанции. Эти потребители подключаются к шинам секции, питаемой трансформатором. Второй трансформатор питает вторую секцию шин, соединенную с первой секционным автоматом или рубильником.

В аварийном режиме трансформатор должен взять на себя нагрузку всей подстанции . Для этого включается секционный автоматический выключатель. Для потребителей первой категории его включает АВР, для второй включение производится вручную, для чего вместо автомата устанавливают рубильник

Поэтому мощность трансформаторов выбирается с учетом питания всей подстанции, а в нормальном режиме они недогружены . Экономически это нецелесообразно, поэтому, по возможности, усложняют схему электропитания. Имеющиеся потребители III категории в аварийном режиме отключают , что приводит к снижению требуемой мощности.

Выбор конструкции трансформатора

По способу охлаждения и изоляции обмоток трансформаторы выпускают:

  • масляными;
  • с синтетическими жидкостями;
  • воздушными.

Наиболее распространенные – масляные трансформаторы . Их обмотки размещены в баках, заполненных маслом с повышенными изоляционными характеристиками (трансформаторное масло). Оно выполняет роль дополнительной изоляции между витками обмоток, обмотками разных фаз, разных напряжений и баком трансформатора. Циркулируя внутри бака, оно отводит тепло обмоток, выделяемое при работе. Для лучшего теплоотвода к корпусу трансформатора привариваются трубы дугообразной формы, позволяющие маслу циркулировать вне бака и охлаждаться за счет окружающего воздуха. Мощные масляные трансформаторы комплектуются вентиляторами, обдувающими элементы, в которых происходит охлаждение.

Недостаток масляных трансформаторов – риск возникновения пожара при внутренних повреждениях . Поэтому их можно устанавливать только в подстанциях, расположенных отдельно от зданий и сооружений.

При необходимости установить распределительное устройство с трансформатором поближе к нагрузке или во взрыво- или пожароопасных цехах, используются трансформаторы с воздушным охлаждением . Их обмотки изолированы материалами, облегчающими передачу тепла. Охлаждение происходит либо за счет естественной циркуляции воздуха, либо с помощью вентиляторов. Но охлаждение сухих трансформаторов все равно происходит хуже масляных.

Решить проблему пожарной безопасности позволяют трансформаторы с синтетическим диэлектриком . Их устройство похоже на конструкцию масляного трансформатора, но вместо масла в баке находится синтетическая жидкость, которая не так склонна к возгоранию, как трансформаторное масло.

Группы и схемы соединений

Критериями выбора группы электрических соединений разных фаз обмоток между собой являются:

  1. Минимизация в сетях уровней высших гармоник. Это актуально при увеличении доли нелинейных нагрузок потребителей.
  2. При несимметричной загрузке фаз трансформатора токи первичных обмоток должны выравниваться. Это стабилизирует режим работы сетей питания.
  3. При питании четырехпроводных (пятипроводных) сетей трансформатор должен иметь минимальное сопротивление нулевой последовательности для токов короткого замыкания. Это облегчает защиту от замыканий на землю.

Для соблюдения условий №1 и №2 одна обмотка трансформатора соединяется в звезду, при соединении другой – в треугольник. При питании четырехпроводных сетей наилучшим вариантом считается схема Δ/Yo. Обмотки низшего напряжения соединяются в звезду с выведенным наружу нулевым ее выводом, используемым в качестве PEN-проводника (нулевого проводника).


Еще лучшими характеристиками обладает схема Y/Zo, у которой вторичные обмотки соединяются по схеме «зигзаг» с нулевым выводом.

Схема Y/Yo имеет больше недостатков, чем достоинств, и применяется редко.

Выбор мощности трансформатора

Типовые мощности трансформаторов стандартизированы.

Стандартные мощности трансформаторов
25 40 60 100 160 250 400 630 1000

Для расчета присоединенной к трансформатору мощности собираются и анализируются данные о подключенных к нему мощностях потребителей. Однозначно цифры сложить не получится, нужны данные о распределении нагрузок по времени. Потребление электроэнергии многоквартирным домом варьируется не только в течение суток, но и по временам года: зимой в квартирах работают электрообогреватели, летом – вентиляторы и кондиционеры. Типовые графики нагрузок и величины потребляемых мощностей для многоквартирных домов определяются из справочников.

Для расчета мощностей на промышленных предприятиях требуется знание принципов работы их технологического оборудования, порядок его включения в работу. Определяется режим максимальной загрузки, когда в работу включено наибольшее число потребителей (Sмакс). Но все потребители одновременно включиться не могут никогда. Но при расчетах требуется учитывать и возможное расширение производственных мощностей, а также – вероятность в дальнейшем подключения дополнительных потребителей к трансформатору.

Учитывая число трансформаторов на подстанции (N) мощность каждого рассчитывают по формуле, затем выбирают из таблицы ближайшее большее значение:


В этой формуле Кз – коэффициент загрузки трансформатора . Это отношение потребляемой мощности в максимальном режиме к номинальной мощности аппарата. Работа с необоснованно пониженным коэффициентом загрузки экономически не выгодна. Для потребителей, в зависимости от категории бесперебойности электроснабжения, рекомендуются коэффициенты:

Из таблицы видно, что коэффициент загрузки учитывает взятия одним трансформатором дополнительной нагрузки, переходящей к нему при выходе из строя другого трансформатора или его питающей линии. Но он ограничивает перегрузку трансформатора, оставляя по мощности некоторый запас.

Систематические перегрузки трансформаторов возможны, но их время и величина ограничиваются требованиями заводов-изготовителей этих устройств. По правилам ПТЭЭП длительная перегрузка трансформаторов с масляным или синтетическим диэлектриком ограничивается до 5%.

Отдельно ПТЭЭП определяется длительность аварийных перегрузок в зависимости от их величины.

Для масляных трансформаторов:

Для сухих трансформаторов:

Из таблиц видно, что сухие трансформаторы к перегрузкам более критичны.

Расчет силового трансформатора

Трансформатор – это пассивный преобразователь энергии. Его коэффициент полезного действия (КПД) всегда меньше единицы. Это означает, что мощность потребляемая нагрузкой, которая подключена к вторичной обмотке трансформатора, меньше, чем мощность, потребляемая нагруженным трансформатором от сети. Известно, что мощность равна произведению силы тока на напряжение, следовательно, в повышающих обмотках сила тока меньше, а в понижающих – больше силы тока, потребляемого трансформатором от сети.

Параметры и характеристики трансформатора.

Два разных трансформатора при одинаковом напряжении сети могут быть рассчитаны на получение одинаковых напряжений вторичных обмоток. Но если нагрузка первого трансформатора потребляет больший ток, а второго маленький, значит, первый трансформатор характеризуется по сравнению со вторым большей мощностью. Чем больше сила тока в обмотках трансформатора, тем больше и магнитный поток в его сердечнике, поэтому сердечник должен быть толще. Кроме того, чем больше сила тока в обмотке, тем более толстым проводом она должна быть намотана, а это требует увеличения окна сердечника. Поэтому габариты трансформатора зависят от его мощности. И наоборот, сердечник определенного размера пригоден для изготовления трансформатора только до определенной мощности, которая называется габаритной мощностью трансформатора. Количество витков вторичной обмотки трансформатора определяет напряжение на ее выводах. Но это напряжение зависит также и от количества витков первичной обмотки. При определенном значении напряжения питания первичной обмотки напряжение вторичной зависит от отношения количества витков вторичной обмотки количеству витков первичной. Это отношение и называется коэффициентом трансформации. Если напряжение на вторичной обмотке зависит от коэффициента трансформации нельзя произвольно выбирать количество витков одной из обмоток. Чем меньше габариты сердечника, тем больше должно быть количество витков каждой обмотки. Поэтому размеру сердечника трансформатора соответствует вполне определенное количество витков его обмоток, приходящееся на один вольт напряжения, меньше которого брать нельзя. Эта характеристика называется количеством витков на один вольт..

Как и всякий преобразователь энергии, трансформатор обладает коэффициентом полезного действия – отношением мощности, потребляемой нагрузкой трансформатора, к мощности, которую нагруженный трансформатор потребляет от сети. КПД маломощных трансформаторов, которые обычно применяются для питания бытовой электронной аппаратуры, колеблется в пределах от 0,8 до 0,95. Более высокие значения имеют трансформаторы большей мощности.

Электрический расчет трансформатора

Перед расчетом трансформатора необходимо сформулировать требования, которым он должен удовлетворять. Они и будут являться исходными данными для расчета. Технические требования к трансформатору определяются также путем расчета, в результате которого определяются те напряжения и токи, которые должны быть обеспечены вторичными обмотками. Поэтому перед расчетом трансформатора производится расчет выпрямителя для определения напряжений каждой из вторичных обмоток и потребляемых от этих обмоток токов. Если же напряжения и токи каждой из обмоток трансформатора уже известны, то они являются техническими требованиями к трансформатору. Для определения габаритной мощности трансформатора необходимо определить мощности, потребляемые от каждой из вторичных обмоток и сложить их, учитывая также КПД трансформатора. Мощность, потребляемую от любой обмотки, определяют умножением напряжения между выводами этой обмотки на силу потребляемого от нее тока:

P– мощность, потребляемая от обмотки, Вт;

U– эффективное значение напряжения, снимаемого с этой обмотки, В;

I– эффективное значение силы тока, протекающего в этой же обмотке, А.

Суммарная мощность, потребляемая, например, тремя вторичными обмотками, вычисляется по формуле:

P S =U 1 I 1 +U 2 I 2 +U 3 I 3

Для определения габаритной мощности трансформатора, полученное значение суммарной мощности P S нужно разделить на КПД трансформатора:P г = , где

P г – габаритная мощность трансформатора; η – КПД трансформатора.

Заранее рассчитать КПД трансформатора нельзя, так как для этого нужно знать величину потерь энергии в обмотках и в сердечнике, которые зависят от параметров самих обмоток (диаметры проводов и их длина) и параметров сердечника (длина магнитной силовой линии и марка стали). И те и другие параметры становятся известными только после расчета трансформатора. Поэтому с достаточной для практического расчета точностью КПД трансформатора можно определить из таблицы 6.1.

Таблица 6.1

Суммарная мощность, Вт

КПД трансформатора

Наиболее распространены две формы сердечника: О – образная и Ш – образная. На сердечнике О – образной формы обычно располагаются две катушки, а на сердечнике Ш – образной формы — одна. Зная габаритную мощность трансформатора, находят сечение рабочего керна его сердечника, на котором находится катушка:

Сечением рабочего керна сердечника является произведение ширины рабочего керна а и толщины пакета с. Размеры а и с выражены в сантиметрах, а сечение – в квадратных сантиметрах.

После этого выбирают тип пластин трансформаторной стали и определяют толщину пакета сердечника. Сначала находят приблизительную ширину рабочего керна сердечника по формуле: a= 0,8

Затем по полученному значению а производят выбор типа пластин трансформаторной стали из числа имеющихся в наличии и находят фактическую ширину рабочего керна а. после чего определяют толщину пакета сердечника с:

Количество витков, приходящихся на 1 вольт напряжения, определяется сечением рабочего керна сердечника трансформатора по формуле: n=k/S, гдеN– количество витков на 1 В;k– коэффициент, определяемый свойствами сердечника;S- сечение рабочего керна сердечника, см 2 .

Из приведенной формулы видно, что чем меньше коэффициент k, тем меньше витков будут иметь все обмотки трансформатора. Однако произвольно выбирать коэффициентkнельзя. Его значение обычно лежит в пределах от 35 до 60. В первую очередь оно зависит от свойств пластин трансформаторной стали, из которых собран сердечник. Для сердечников С-образной формы, витых из тонкой ленты, можно братьk= 35. Если используется сердечник О — образной формы, собранный из П- или Г – образных пластин без отверстий по углам, берутk= 40. Такое же значениеkи для пластин типа УШ, у которых ширина боковых кернов больше половины ширины среднего керна.. Если используются пластины типа Ш без отверстий по углам, у которых ширина среднего керна ровно вдвое больше ширины крайних кернов, целесообразно взятьk= 45, а если Ш – образные пластины имеют отверстия, тоk= 50. Таки образом, выборkв значительной мере условен и им можно в некоторых пределах варьировать, если учесть, что уменьшениеkоблегчает намотку, но ужесточает режим трансформатора. При применении пластин из высококачественной трансформаторной стали этот коэффициент можно немного уменьшать, а при низком качестве стали приходится его увеличивать.

Зная необходимое напряжение каждой обмотки и количество витков на 1 В, легко определить количество витков обмотки, перемножим эти величины: W=Un

Такое соотношение справедливо только для первичной обмотки, а при определении количества витков вторичных обмоток нужно дополнительно вводить приближенную поправку для учета падения напряжения на самой обмотке от протекающего по ее проводу тока нагрузки: W=mUn

Коэффициент mзависит от силы тока, протекающего по данной обмотке (см. таблицу 6.2). Если сила тока меньше 0,2 А, можно приниматьm= 1. Толщина провода, которым наматывается обмотка трансформатора определяется силой тока, протекающей по этой обмотке. Чем больше ток, тем толще должен быть провод, подобно тому как для увеличения потока воды требуется использовать более толстую трубу. От толщины провода зависит сопротивление обмотки. Чем тоньше провод, тем больше сопротивление обмотки, следовательно, увеличивается выделяемая в ней мощность и она сильнее нагревается. Для каждого типа обмоточного провода существует предел допустимого нагрева, который зависит от свойств эмалевой изоляции. Поэтому диаметр провода может быть определен по формуле:d=p, гдеd– диаметр провода по меди, м;I- сила тока в обмотке, А;p- коэффициент, (таблица 6.3) который учитывает допустимый нагрев той или иной марки провода.

Таблица 6.2: Определение коэффициента m

Таблица 6.3: Выбор диаметра провода.

Марка провода

Выбрав коэффициент pможно определить диаметр провода каждой обмотки. Найденное значение диаметра округляют до большего стандартного.

Сила тока в первичной обмотке определяется с учетом габаритной мощности трансформатора и напряжения сети:

Практическая работа:

U 1 = 6,3 В,I 1 = 1,5 А;U 2 = 12 В,I 2 = 0,3 А;U 3 = 120 В,I 3 = 59 мА

Содержание:

Каждый электроприбор характерен номинальной электрической мощностью. Она обеспечивается источником питания. Он может располагаться либо внутри электроприбора, либо снаружи как внешнее устройство. Наглядный пример — ноутбук, телефон и многие другие приборы. В них содержится батарея, от которой питается устройство в автономном режиме. Но ее ресурс ограничен, и когда он исчерпывается, прибор подключается через адаптер к электросети 220 В.

Некоторые батареи обеспечивают напряжение всего лишь в 3–5 вольт. Поэтому адаптер служит для того, чтобы напряжение уменьшилось и стало равным батарейным параметрам. Основную функцию в изменении величины напряжения выполняют трансформаторы. Эта статья будет полезна тем читателям, у которых появится желание своими руками изготовить источник питания с трансформатором для тех или иных целей.

Немного теории

Напомним вкратце о том, как трансформатор устроен и что в нем происходит. Довольно давно, если судить по меркам человеческой жизни, было открыто явление электромагнитной индукции. Оно основано на принципиальном отличии электрических свойств прямого проводника от витка, если по ним пропускать один и тот же переменный ток. Так появился параметр индуктивности. С каждым новым витком индуктивность увеличивается. Дополнительное ее увеличение достигается заполнением внутреннего пространства витков материалом с магнитными свойствами (сердечником).

Однако влияние сердечника на силу тока ограничено. Как только он полностью намагничивается, эффект от его использования исчезает.

  • Граничное состояние сердечника, соответствующее полному его намагничиванию, называется насыщением.

Витки, расположенные поверх сердечника, называются обмоткой. Если на нем расположены две одинаковые обмотки, но переменное напряжение подается только на одну из них (первичную), на выводах другой обмотки (вторичной) будет напряжение по частоте и величине такое же, как и на первой обмотке. В этом проявляется трансформация электроэнергии, а само устройство называется трансформатором. Если между обмотками существует электрический контакт, устройство называется автотрансформатором.

  • Основа свойств трансформатора — это его сердечник (магнитопровод). Поэтому расчет трансформатора всегда выполняется в связи с материалом и формой магнитопровода.

Выбор материала определяют вихревые токи и потери, связанные с ними. Они увеличиваются с частотой напряжения на выводах первичной обмотки. На низких частотах (50–100 Гц) применяются пластины из трансформаторной стали. На более высоких частотах (единицы килогерц) — пластины из специального сплава, например, пермаллоя. Десятки и сотни килогерц — это область применения ферритовых сердечников. Виды (форма и размеры, особенно сечение по витку) магнитопровода определяют величину мощности, которую можно получить во вторичной обмотке.

Выбор магнитопровода

Геометрические пропорции промышленно выпускаемых сердечников стандартны. Поэтому их выбирают по размерам сечения внутри витка. Еще один параметр, который влияет на выбор магнитопровода — это индуктивность рассеяния. Она меньше у броневых и тороидальных конструкций. Что-либо вычислять не стоит — в многочисленных справочниках приводятся таблицы, а в интернете на тематических сайтах их аналоги.

Например, необходимо присоединить к сети нагрузку мощностью 100 Вт 12 В. По базовой таблице, показанной далее, выбирается типоразмер магнитопровода. Но учитываем то, что мощность ВТ меньше, чем ВА плюс неполная нагрузка для надежности. Поэтому используем коэффициент 1,43. Искомая мощность и типоразмер получатся как произведение, т.е. 143 ВА. По таблице выбираем ближайшее большее значение габаритной мощности и магнитопровод:

Пример расчета

Выбираем 150 ВА и ШЛ25х32. В таблице также приведено рекомендованное число витков на 1 вольт — W0: 3,9. Следовательно, число витков W1 первичной обмотки будет равно произведению напряжения сети на W0:

Раз число витков на 1 вольт известно, легко рассчитать и вторичную обмотку. В рассматриваемом случае три витка мало, а четыре много. Чтобы не ошибиться, наматываем три витка и оставляем запас провода для добавления после испытания трансформатора под нагрузкой. Для провода сетевой обмотки диаметр рассчитываем, используя силу тока. Ее определяем на основе мощности в первичной обмотке и сетевого напряжения. В сетевой обмотке расчетная сила тока составит:

Во вторичной обмотке сила тока составит:

Затем по таблице выбираем диаметр провода при плотности тока 2,5 А/мм кв:

Для первичной обмотки диаметр провода получается 0,59 мм, для вторичной — 2,0 мм. После этого надо выяснить, помещаются ли обмотки в окна магнитопровода. Это несложно определить на основе числа витков и диаметров проводов с учетом толщины каркасов катушек и слоев дополнительной изоляции. Рекомендуется сделать эскиз для наглядного расчета.

Если вторичных обмоток несколько, должны быть известны мощности для каждой из них. Они суммируются для получения параметров первичной обмотки. Затем расчет выполняется аналогично рассмотренному выше примеру. Но определение токов делается по мощности каждой вторичной обмотки.

Расчетные данные в виде таблиц приведены в справочниках для всех типов сердечников, но при определенных частотах напряжений первичной обмотки:

Для рассматриваемой нагрузки 100 Вт выбираем ПЛ20х40-50

Если требуемые параметры не совпадают с табличными значениями, придется использовать формулы:

S0 – площадь окна в магнитопроводе,

Sc – сечение материала магнитопровода по витку,

Рг – габаритная мощность,

kф – коэффициент формы напряжения на первичной обмотке,

f – частота напряжения на первичной обмотке,

j – плотность тока в проводе обмотки,

Bm – индукция насыщения магнитопровода,

k0 – коэффициент заполнения окна магнитопровода,

kс – коэффициент заполнения стали.

Упрощенные формулы справедливы только для тех случаев, которые эти упрощения определяют. Поэтому они не могут охватить все возможные ситуации и не будут обеспечивать приемлемую точность в большинстве из них.

Как рассчитать силовой трансформатор и намотать самому.
Можно подобрать готовый трансформатор из числа унифицированных типа ТН, ТА, ТНА, ТПП и других. А если Вам необходимо намотать или перемотать трансформатор под нужное напряжение, что тогда делать?
Тогда необходимо подобрать подходящий по мощности силовой трансформатор от старого телевизора, к примеру, трансформатор ТС-180 и ему подобные.
Надо четко понимать, что чем больше количества витков в первичной обмотке тем больше её сопротивление и поэтому меньше нагрев и второе, чем толще провод, тем больше можно получить силу тока , но это зависит от размеров сердечника — сможете ли разместить обмотку.
Что делаем далее, если неизвестно количество витков на вольт? Для этого необходим ЛАТР, мультиметр (тестер) и прибор измеряющий переменный ток — амперметр. Наматываем по вашему усмотрению обмотку поверх имеющейся, диаметр провода любой, для удобства можем намотать и просто монтажным проводом в изоляции.

Формула для расчета витков трансформатора

50/S

Сопутствующие формулы: P=U2*I2 Sсерд(см2)= √ P(ва) N=50/S I1(a)=P/220 W1=220*N W2=U*N D1=0,02*√i1(ma) D2=0,02*√i2(ma) K=Sокна/(W1*s1+W2*s2)

50/S — это эмпирическая формула, где S — площадь сердечника трансформатора в см2 (ширину х толщину), считается, что она справедлива до мощности порядка 1кВт.
Измерив площадь сердечника, прикидываем сколько надо витков намотать на 10 вольт, если это не очень трудно, не разбирая трансформатора наматываем контрольную обмотку через свободное пространство (щель). Подключаем лабораторный автотрансформатор к первичной обмотке и подаёте на неё напряжение, последовательно включаем контрольный амперметр, постепенно повышаем напряжение ЛАТР-ом, до начала появления тока холостого хода.
Если вы планируете намотать трансформатор с достаточно «жёсткой» характеристикой, к примеру, это может быть усилитель мощности передатчика в режиме SSB, телеграфном, где происходят довольно резкие броски тока нагрузки при высоком напряжении (2500 -3000 в), например, тогда ток холостого хода трансформатора устанавливаем порядка 10% от максимального тока, при максимальной нагрузке трансформатора. Замерив полученное напряжение, намотанной вторичной контрольной обмотки, делаем расчет количества витков на вольт.
Пример: входное напряжение 220вольт, измеренное напряжение вторичной обмотки 7,8 вольта, количество витков 14.

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

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

Вариант 2 расчета трансформатора.
Зная необходимое напряжение на вторичной обмотке (U2) и максимальный ток нагрузки (Iн), трансформатор рассчитывают в такой последовательности:

1. Определяют значение тока, протекающего через вторичную обмотку трансформатора:
I2 = 1,5 Iн ,
где: I2 — ток через обмотку II трансформатора, А;
Iн — максимальный ток нагрузки, А.
2. Определяем мощность, потребляемую выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора:
P2 = U2 * I2 ,
где: P2 — максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки, Вт;

I2 — максимальный ток через вторичную обмотку трансформатора, А.
3. Подсчитываем мощность трансформатора:
Pтр = 1,25 P2 ,
где: Pтр — мощность трансформатора, Вт;
P2 — максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки трансформатора, Вт.
Если трансформатор должен иметь несколько вторичных обмоток, то сначала подсчитывают их суммарную мощность, а затем мощность самого трансформатора.
4. Определяют значение тока, текущего в первичной обмотке:
I1 = Pтр / U1 ,
где: I1 — ток через обмотку I, А;
Ртр — подсчитанная мощность трансформатора, Вт;
U1 — напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение).

5. Рассчитываем необходимую площадь сечения сердечника магнитопровода:
S = 1,3 Pтр ,
где: S — сечение сердечника магнитопровода, см2;
Ртр — мощность трансформатора, Вт.
6. Определяем число витков первичной (сетевой) обмотки:
w1 = 50 U1 / S ,
где: w1 — число витков обмотки;
U1 — напряжение на первичной обмотке, В;
S — сечение сердечника магнитопровода, см2.
7. Подсчитывают число витков вторичной обмотки:
w2 = 55 U2 / S ,
где: w2 — число витков вторичной обмотки;
U2 — напряжение на вторичной обмотке, В;
S-сечение сердечника магнитопровода, см2.
8. Высчитываем диаметр проводов обмоток трансформатора:
d = 0,02 I ,
где: d-диаметр провода, мм;
I-ток через обмотку, мА.

Ориентировочный диаметр провода для намотки обмоток трансформатора в таблице 1.

Таблица 1
Iобм, ma 25 — 60 60 — 100 100 — 160 160 — 250 250 — 400 400 — 700 700 — 1000
d, мм 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6

После выполнения расчетов, приступаем к выбору самого трансформаторного железа, провода для намотки и изготовление каркаса на которой намотаем обмотки. Для прокладки изоляции между слоями обмоток приготовим лакоткань, суровые нитки, лак, фторопластовую ленту. Учитываем тот факт, что Ш — образный сердечник имеют разную площадь окна, поэтому будет не лишним провести расчет проверки: войдут ли они на выбранный сердечник. Перед намоткой производим расчет — поместится ли обмотки на выбранный сердечник.
Для расчета определения возможности размещения нужного количества обмоток:
1. Ширину окна намотки делим на диаметр наматываемого провода, получаем количество витков наматываемый
на один слой — N¹.
2. Рассчитываем сколько необходимо слоев для намотки первичной обмотки, для этого разделим W1 (количество витков первичной обмотки) на N¹.
3. Рассчитаем толщину намотки слоев первичной обмотки. Зная количество слоев для намотки первичной обмотки умножаем на диаметр наматываемого провода, учитываем толщину изоляции между слоями.
4. Подобным образом считаем и для всех вторичных обмоток.
5. После сложения толщин обмоток делаем вывод: сможем ли мы разместить нужное количество витков всех обмоток на каркасе трансформатора.

Еще один способ расчета мощности трансформатора по габаритам.
Ориентировочно посчитать мощность трансформатора можно используя формулу:
P=0.022*S*С*H*Bm*F*J*Кcu*КПД;
P — мощность трансформатора, В*А;
S — сечение сердечника, см²
L, W — размеры окна сердечника, см;
Bm — максимальная магнитная индукция в сердечнике, Тл;
F — частота, Гц;
Кcu — коэффициент заполнения окна сердечника медью;
КПД — коэффициент полезного действия трансформатора;
Имея в виду что для железа максимальная индукция составляет 1 Тл.
Варианты значений для подсчета мощности трансформатора КПД = 0,9, f =50, B = 1 — магнитная индукция [T], j =2.5 — плотность тока в проводе обмоток для непрерывной работы, KПД =0,45 — 0,33.

Если вы располагаете достаточно распространенным железом — трансформатор ОСМ -0,63 У3 и им подобным, можно его перемотать?
Расшифровка обозначений ОСМ: О — однофазный, С — сухой, М — многоцелевого назначения.
По техническим характеристикам он не подходит в для включения однофазную сеть 220 вольт т.к. рассчитан на напряжение первичной обмотки 380 вольт.
Что же в этом случае делать?
Имеется два пути решения.
1. Смотать все обмотки и намотать заново.
2. Смотать только вторичные обмотки и оставить первичную обмотку, но так как она рассчитана на 380В, то с нее необходимо смотать только часть обмотки оставив на напряжение 220в.
При сматывании первичной обмотки получается примерно 440 витков (380В) когда сердечник Ш-образной формы, а когда сердечник трансформатора ОСМ намотан на ШЛ данные другие — количество витков меньше.
Данные первичных обмоток на 220в трансформаторов ОСМ Минского электротехнического завода 1980 год.

  • 0,063 — 998 витков, диаметр провода 0,33 мм
  • 0,1 — 616 витков, диаметр провода 0,41 мм
  • 0,16 — 490 витков, диаметр провода 0,59 мм
  • 0,25 — 393 витка, диаметр провода 0,77 мм
  • 0,4 — 316 витков, диаметр провода 1,04 мм
  • 0,63 — 255 витков, диаметр провода 1,56 мм
  • 1,0 — 160 витков, диаметр провода 1,88 мм

ОСМ 1,0 (мощность 1 кВт), вес 14,4кг. Сердечник 50х80мм. Iхх-300ма

Подключение обмоток трансформаторов ТПП

Рассмотрим на примере ТПП-312-127/220-50 броневой конструкции.


В зависимости от напряжения в сети подавать напряжение на первичную обмотку можно на выводы 2-7, соединив между собой выводы 3-9, если повышенное — то на 1-7 (3-9 соединить) и т.д. На схеме подключение показано случае пониженного напряжение в сети.
Часто возникает необходимость применять унифицированные трансформаторы типа ТАН, ТН, ТА, ТПП на нужное напряжение и для получения необходимой нагрузочной способности, а простым языком нам надо подобрать, к примеру, трансформатор со вторичной обмоткой 36 вольт и чтобы он отдавал 4 ампера под нагрузкой, первичная конечно 220 вольт.
Как подобрать трансформатор?
С начало определяем необходимую мощность трансформатора, нам необходим трансформатор мощностью 150 Вт.
Входное напряжение однофазное 220 вольт, выходное напряжение 36 вольт.
После подбора по техническим данным определяем, что в данном случае нам больше всего подходит трансформатор марки ТПП-312-127/220-50 с габаритной мощностью 160 Вт (ближайшее значение в большую сторону), трансформаторы марки ТН и ТАН в данном случае не подходят.
Вторичные обмотки ТПП-312 имеют по три раздельные обмотки напряжением 10,1в 20,2в и 5,05в, если соединить их последовательно 10,1+20,2+5,05=35,35 вольт, то получаем напряжение на выходе почти 36 вольт. Ток вторичных обмоток по паспорту составляет 2,29А, если соединить две одинаковые обмотки параллельно, то получим нагрузочную способность 4,58А (2,29+2,29).
После выбора нам только остается правильно соединить выходные обмотки параллельно и последовательно.
Последовательно соединяем обмотки для включения в сеть 220 вольт. Последовательно включаем вторичные обмотки, набирая нужное напряжение по 36В на обеих половинках трансформатора и соединяем их параллельно для получения удвоенного значения нагрузочной способности.
Самое важное, правильно соединить обмотки при параллельном и последовательном включении, как первичной так и вторичной обмоток.

Если неправильно включить обмотки трансформатора, то он будет гудеть и перегреваться, что потом приведет его к преждевременному выходу из строя.

По такому же принципу можно подобрать готовый трансформатор на практически любое напряжение и ток, на мощность до 200 Вт, конечно, если напряжение и ток имеют более или менее стандартные величины.
Разные вопросы и советы.
1. Проверяем готовый трансформатор, а у него ток первичной обмотки оказывается завышенным, что делать? Чтобы не перематывать и не тратить лишнее время домотайте поверх еще одну обмотку, включив ее последовательно с первичной.
2. При намотке первичной обмотки когда мы делаем большой запас, чтобы уменьшить ток холостого хода, то учитывайте, что соответственно уменьшается и КПД транса.
3. Для качественной намотки, если применен провод диаметром от 0,6 и выше, то его обязательно надо выпрямить, чтоб он не имел малейшего изгиба и плотно ложился при намотке, зажмите один конец провода в тиски и протяните его с усилием через сухую тряпку, далее наматывайте с нужным усилием, постепенно наматывая слой за слоем. Если приходится делать перерыв, то предусмотрите фиксацию катушки и провода, иначе придется делать все заново. Порой подготовительные работы занимают много времени, но это того стоит для получения качественного результата.
4. Для практического определения количества витков на вольт, для попавшегося железа в сарае, можно намотать на сердечник проводом обмотку. Для удобства лучше наматывать кратное 10, т.е. 10 витков, 20 витков или 30 витков, больше наматывать не имеет большого смысла. Далее от ЛАТРа постепенно подаем напряжение его увеличивая от 0 и пока не начнет гудеть испытываемый сердечник, вот это и является пределом. Далее делим полученное напряжение подаваемое от ЛАТРа на количество намотанных витков и получаем число витков на вольт, но это значение немного увеличиваем. На практике лучше домотать дополнительную обмотку с отводами для подбора напряжения и тока холостого хода.
5. При разборке — сборке броневых сердечников обязательно помечайте половинки, как они прилегают друг к другу и собирайте их в обратном порядке, иначе гудение и дребезжание вам обеспечено. Иногда гудения избежать не удается даже при правильной сборке, поэтому рекомендуется собрать сердечник и скрепить чем либо (или собрать на столе, а сверху через кусок доски приложить тяжелый груз), подать напряжение и попробовать найти удачное положение половинок и только потом окончательно закрепить. Помогает и такой совет, поместить готовый собранный трансформатор в лак и потом хорошо просушить при температуре до полного высыхания (иногда используют эпоксидную смолу, склеивая торцы и просушка до полной полимеризации под тяжестью).

Соединение обмоток отдельных трансформаторов

Иногда необходимо получить напряжение нужной величины или ток большей величины, а в наличии имеются готовые отдельные унифицированные трансформаторы, но на меньшее напряжение чем нужно, встает вопрос: а можно ли отдельные трансформаторы включать вместе, чтобы получить нужный ток или величину напряжения?
Для того чтобы получить от двух трансформаторов постоянное напряжение, к примеру 600 вольт постоянного тока, то необходимо иметь два трансформатора которые бы после выпрямителя выдавали бы 300 вольт и после соединив их последовательно два источника постоянного напряжения получим на выходе 600 вольт.

Определение мощности силового трансформатора

Для изготовления трансформаторных блоков питания необходим силовой однофазный трансформатор, который понижает переменное напряжение электросети 220 вольт до необходимых 12-30 вольт, которое затем выпрямляется диодным мостом и фильтруется электролитическим конденсатором .

Эти преобразования электрического тока необходимы, поскольку любая электронная аппаратура собрана на транзисторах и микросхемах, которым обычно требуется напряжение не более 5-12 вольт.

Чтобы самостоятельно собрать блок питания , начинающему радиолюбителю требуется найти или приобрести подходящий трансформатор для будущего блока питания. В исключительных случаях можно изготовить силовой трансформатор самостоятельно. Такие рекомендации можно встретить на страницах старых книг по радиоэлектронике.

Но в настоящее время проще найти или купить готовый трансформатор и использовать его для изготовления своего блока питания.

Полный расчёт и самостоятельное изготовление трансформатора для начинающего радиолюбителя довольно сложная задача. Но есть иной путь. Можно использовать бывший в употреблении, но исправный трансформатор. Для питания большинства самодельных конструкций хватит и маломощного блока питания, мощностью 7-15 Ватт.

Если трансформатор приобретается в магазине, то особых проблем с подбором нужного трансформатора, как правило, не возникает. У нового изделия обозначены все его главные параметры, такие как мощность , входное напряжение , выходное напряжение , а также количество вторичных обмоток, если их больше одной.

Но если в ваши руки попал трансформатор, который уже поработал в каком-либо приборе и вы хотите его вторично использовать для конструирования своего блока питания? Как определить мощность трансформатора хотя бы приблизительно? Мощность трансформатора весьма важный параметр, поскольку от него напрямую будет зависеть надёжность собранного вами блока питания или другого устройства. Как известно, потребляемая электронным прибором мощность зависит от потребляемого им тока и напряжения, которое требуется для его нормальной работы. Ориентировочно эту мощность можно определить, умножив потребляемый прибором ток (I н на напряжение питания прибора (U н ). Думаю, многие знакомы с этой формулой ещё по школе.

P=U н * I н

Где U н – напряжение в вольтах; I н – ток в амперах; P – мощность в ваттах.

Рассмотрим определение мощности трансформатора на реальном примере. Тренироваться будем на трансформаторе ТП114-163М. Это трансформатор броневого типа, который собран из штампованных Ш-образных и прямых пластин. Стоит отметить, что трансформаторы такого типа не самые лучшие с точки зрения коэффициента полезного действия (КПД ). Но радует то, что такие трансформаторы широко распространены, часто применяются в электронике и их легко найти на прилавках радиомагазинов или же в старой и неисправной радиоаппаратуре. К тому же стоят они дешевле тороидальных (или, по-другому, кольцевых) трансформаторов, которые обладают большим КПД и используются в достаточно мощной радиоаппаратуре.

Итак, перед нами трансформатор ТП114-163М. Попробуем ориентировочно определить его мощность. За основу расчётов примем рекомендации из популярной книги В.Г. Борисова «Юный радиолюбитель».

Для определения мощности трансформатора необходимо рассчитать сечение его магнитопровода. Применительно к трансформатору ТП114-163М, магнитопровод – это набор штампованных Ш-образных и прямых пластин выполненных из электротехнической стали. Так вот, для определения сечения необходимо умножить толщину набора пластин (см. фото) на ширину центрального лепестка Ш-образной пластины.

При вычислениях нужно соблюдать размерность. Толщину набора и ширину центрального лепестка лучше мерить в сантиметрах. Вычисления также нужно производить в сантиметрах. Итак, толщина набора изучаемого трансформатора составила около 2 сантиметров.

Далее замеряем линейкой ширину центрального лепестка. Это уже задача посложнее. Дело в том, что трансформатор ТП114-163М имеет плотный набор и пластмассовый каркас. Поэтому центральный лепесток Ш-образной пластины практически не видно, он закрыт пластиной, и определить его ширину довольно трудно.

Ширину центрального лепестка можно замерить у боковой, самой первой Ш-образной пластины в зазоре между пластмассовым каркасом. Первая пластина не дополняется прямой пластиной и поэтому виден край центрального лепестка Ш-образной пластины. Ширина его составила около 1,7 сантиметра. Хотя приводимый расчёт и является ориентировочным , но всё же желательно как можно точнее проводить измерения.

Перемножаем толщину набора магнитопровода (2 см .) и ширину центрального лепестка пластины (1,7 см .). Получаем сечение магнитопровода – 3,4 см 2 . Далее нам понадобиться следующая формула.

Где S – площадь сечения магнитопровода; P тр – мощность трансформатора; 1,3 – усреднённый коэффициент.

После нехитрых преобразований получаем упрощённую формулу для расчёта мощности трансформатора по сечению его магнитопровода. Вот она.

Подставим в формулу значение сечения S = 3,4 см 2 , которое мы получили ранее.

В результате расчётов получаем ориентировочное значение мощности трансформатора ~ 7 Ватт. Такого трансформатора вполне достаточно, чтобы собрать блок питания для монофонического усилителя звуковой частоты на 3-5 ватт, например, на базе микросхемы усилителя TDA2003.

Вот ещё один из трансформаторов. Маркирован как PDPC24-35. Это один из представителей трансформаторов – «малюток». Трансформатор очень миниатюрный и, естественно, маломощный. Ширина центрального лепестка Ш-образной пластины составляет всего 6 миллиметров (0,6 см.).

Толщина набора пластин всего магнитопровода – 2 сантиметра. По формуле мощность данного мини-трансформатора получается равной около 1 Вт.

Данный трансформатор имеет две вторичные обмотки, максимально допустимый ток которых достаточно мал, и составляет десятки миллиампер. Такой трансформатор можно использовать только лишь для питания схем с малым потреблением тока.

Расчет силового трансформатора малой мощности

Расчет силового трансформатора малой мощности

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

«Сасовское имени Героя Советского Союза Тарана Г.А. летное училище гражданской авиации» филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ульяновское высшее авиационное училище гражданской авиации (институт)»

(СЛУ ГА филиал ФГБОУ ВПО УВАУ ГА (И))

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Электротехника и электронная техника»

На тему: «Расчет силового трансформатора малой мощности»

Выполнил: курсант 1 курса

Специальности 161005

Сасово, 2014 г

Оглавление

Введение

1.Расчет силового трансформатора

1.1Схема электропитающего устройства и исходные данные

1.2Расчет первичной обмотки трансформатора

1.3Учет дополнительных требований, предъявляемых к трансформатору

1.4Расчет мощностей первичной и вторичной обмоток

1.5Расчет габаритной мощности трансформатора и выбор его параметров

1.6Расчет геометрических размеров магнитопровода трансформатора

1.7Выбор магнитопровода и его размеров

1.8Расчет числа витков обмоток трансформатора

1.9Расчет и выбор диаметров проводов обмоток трансформатора

1.10Выбор изоляции между слоями обмоток и между обмотками

1.11Выбор материала и расчет размеров каркаса катушки

2.Проверочный расчет размещения обмоток в окне выбранного магнитопровода

Заключение

Список использованных источников

Введение

трансформатор катушка обмотка магнитопровод

Трансформатор — устройство, предназначенное для изменения величины переменного напряжения, — является практически обязательным структурным элементом источника вторичного электропитания. При наличии первичного источника, вырабатывающего переменное напряжение, трансформатор достаточно часто включается в источник вторичного электропитания в качестве входного элемента. В этом случае трансформатор называется силовым, и его функциональное назначение заключается в преобразовании входной системы переменного напряжения (однофазной или трехфазной) в одну или несколько других систем переменных напряжений, используемых для питания соответствующих потребителей постоянного и переменного тока. В системах питания электронной аппаратуры применяют силовые трансформаторы малой мощности ( не более 4 кВ-А для однофазных и 5 кВ-А для трехфазных систем переменного тока). Они в большинстве случаев работают при низких напряжениях на обмотках (до 1кВ), синусоидальной или близкой к синусоидальной форме преобразуемого напряжения и частоте, равной 50 Гц (частота промышленной сети).

В данной работе рассчитывается силовой трансформатор малой мощности. В задании на расчет указывается напряжение питающей сети, подаваемое на первичную обмотку трансформатора, напряжение на вторичных обмотках, частота питающей сети, характеры нагрузок вторичных обмоток, дополнительные требования по весу и стоимости.

В результате расчета силового трансформатора должны быть выбраны и рассчитаны: ток первичной обмотки, мощности первичных и вторичных обмоток, тип магнитопровода, его материал и размеры, марки и диаметр проводов обмотки, количество витков каждой обмотки, материал и толщина межслойной изоляции и изоляции между обмотками, размеры сборного каркаса катушки трансформатора.

1.Расчет силового трансформатора

1.1Схема электропитающего устройства и исходные данные

Табица 1.1. Исходные данные

№ варНапряже-ние питающей сети, ВНапряжение на нагрузке обмоток, ВТок нагрузки обмоток, АЧастота питающей сети, ГцХарактер нагрузокДополните-льные требованияОбмоткаОбмоткаобмотка2-23-32-23-32-23-317115660,60,4400активнаямостовой выпрямитель с фильтром, начинающимся с индуктивно-стиМинимальная стоимость

По данным, приведенным в таблице 1.1, составляем схему питающего устройства (рис. 1), указываем токи и напряжения в нагрузках, токи и напряжения на обмотках.

1.2Расчет первичной обмотки трансформатора

Для расчета тока первичной обмотки необходимо учитывать характер нагрузок вторичных обмоток и вид схемы выпрямителя.

Суммарный ток первичной обмотки, без учета тока холостого хода, определяется по формуле:

(2.1)

Соотношение между током первичной обмотки и током вторичной обмотки выражается через коэффициент трансформации, либо отношением напряжений:

, . (2.2)

Для активной нагрузки (2-2):

. (2.3)

Для мостового выпрямителя с фильтром, начинающимся с индуктивности, токи вторичной и первичной обмоток, напряжение вторичной обмотки определяются по формулам:

. (2.3)

Теперь по формуле (2.1) определяем суммарный ток первичной обмотки: .

1.3Учет дополнительных требований, предъявляемых к трансформатору

На основе учета дополнительных требований, предъявляемых к трансформатору, по стоимости, габаритам, весу осуществляют выбор типа трансформатора, типа магнитопровода, марку и толщину электротехнической стали, а также тип обмоточного провода для намотки обмоток трансформатора.

Для малых мощностей (до 100 ВА) при напряжениях обмоток менее 1000В предпочтение отдают броневым трансформаторам, как более простым по конструкции и более дешевым в изготовлении.

Для трансформаторов минимальной стоимости в основном применяют листовую сталь марок Э41 и Э11 с толщиной листа или ленты 0,35 — 0,5 мм.

Для трансформаторов повышенной частоты питающей сети (400 Гц) может рекомендоваться листовая сталь марок Э340, Э350 с толщиной листа или ленты 0,05 — 0,1 мм. Эти марки стали мы и выберем в качестве расчетных.

Намотку обмоток в маломощных трансформаторах, в основном, применяют провод с эмалевой изоляцией типа ПЭЛ или типа ПЭВ, как наиболее дешевый и занимающий мало места. Провода с шелковой изоляцией типа ПЭЛШО для обмоток с низкими напряжениями не применяют, так как они занимают много места. Провода данного типа применяют для намотки обмоток высокого напряжения.

1.4Расчет мощностей первичной и вторичной обмоток

Полная мощность, подводимая к первичной обмотке трансформатора без учета потерь в ней, определяется по формуле:

. (4.1)

Полная мощность, отдаваемая трансформатором в нагрузку, без учета потерь в нем, определяется как сумма полных мощностей всех вторичных обмоток:

. (4.2)

1.5Расчет габаритной мощности трансформатора и выбор его параметров

На данном этапе расчета для определения габаритной мощности можно воспользоваться следующим выражением:

. (5.1)

Используя полученное значение габаритной мощности и учитывая дополнительные требования к изделию, по данным таблицы 2.2 [1] производим выбор параметров трансформатора с учетом частоты питающей сети, указанной в таблице 1.1. Основные параметры трансформатора следующие:

. (5.2)

1.6Расчет геометрических размеров магнитопровода трансформатора

Геометрические размеры магнитопровода трансформатора определяются по формуле:

, (6.1)

где — полное сечение стержня, несущего обмотки, ;

— площадь окна магнитопровода, приходящаяся на обмотки одного стержня, ;

— максимальная индукция в магнитопроводе, Тл;

— плотность тока в магнитопроводе, ;

— КПД трансформатора;

— коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью;

— коэффициент заполнения окна магнитопровода медью обмоток;

— частота питающей сети, Гц;

— число стержней трансформатора, несущих обмотки (броневой S=1).

.

1.7Выбор магнитопровода и его размеров

После расчета геометрических размеров магнитопровода производят выбор магнитопровода трансформатора и его размеров.

Полное сечение стержня , несущего обмотки, определяют по формуле:

, (7.1)

где а — ширина стержня, несущего обмотки, мм;

с — толщина набора пластин, мм.

Площадь окна магнитопровода , приходящаяся на обмотки одного стержня, определяют по формуле:

, (7.2)

где b — ширина окна магнитопровода, мм;

h — высота окна магнитопровода, мм.

На рис. 2 представлен вид броневого магнитопровода трансформатора из штампованных пластин.

Рис. 2. Пластинчатый броневой магнитопровод

При расчете магнитопровода необходимо брать в учет следующее условие:

. (7.3)

По таблице 2.3 [1] подбираем размеры нормализованных броневых магнитопроводов из штампованных пластин с учетом условия (7.3):

1.8Расчет числа витков обмоток трансформатора

Основное соотношение, связывающее число витков с напряжением и другими параметрами трансформатора, имеет вид:

. (8.1)

ЭДС первичной обмотки приблизительно вычисляется по формуле:

. (8.2)

ЭДС вторичных обмоток приблизительно вычисляется по формуле:

. (8.3)

По формуле (8.1) с учетом (8.2) и (8.3) вычисляем количество витков первичной и вторичных обмоток:

,

,

.

1.9Расчет и выбор диаметров проводов обмоток трансформатора

Диаметры обмоточных проводов, которые будут использоваться в намотке обмоток трансформаторов, могут определяться из следующего выражения:

, (9.1)

Рассчитаем диаметры проводов для каждой обмотки:

;

;

.

Полученные значения диаметров проводов необходимо округлить до стандартных значений из таблицы 2.7 [1] до ближайшего большего значения. Также из этой таблицы выбираются значения диаметров обмоточных проводов в зависимости от марки провода.

Выбор марки провода должен соответствовать требованиям к его изоляции. В маломощных трансформаторах, с напряжением в обмотках до 300 В обычно применяют эмалированные провода ПЭЛ.

Выбранные значения приведены в таблице 9.1.

Таблица 9.1. Основные данные обмотки проводов

Диаметр провода без изоляции, ммДопустимая нагрузка при плотности 2 А/мм2, АДиаметр провода с изоляцией ПЭЛ, мм0,110,0190,130,080,01010,0950,080,01010,095

1.10Выбор изоляции между слоями обмоток и между обмотками

При расчете и изготовлении маломощных трансформаторов с напряжениями обмоток до 300 В толщина изоляции между обмотками выбирается в пределах 0,3 — 0,5 мм.

Из таблицы 2.8 [1] выбираем материал изоляции. Толщине 0,3 — 0,5 соответствует «Картон электроизоляционный Г».

Для предотвращения пробоя между обмотками помещают изолирующие прокладки из более толстой бумаги или лакоткани. Особенно тщательно следует изолировать обмотки, имеющие высокий потенциал относительно сердечника трансформатора или других обмоток.

Для предохранения обмоток от механических повреждений и внешнего воздействия готовую катушку трансформатора следуем обвернуть двумя-тремя слоями лакоткани.

1.11Выбор материала и расчет размеров каркаса катушки

Каркасы, на которые наматывают обмотки трансформатора, прессуют из пластмасс, склеивают из электротехнического картона или собирают из отдельных деталей, изготовленных из гетинакса, прессшпана, текстолита или плотного электротехнического картона.

Рис. 3. Каркас катушки трансформатора в сборе

Толщину материала выбираем исходя из напряжения трансформатора и прочностных требований к трансформатору. Для маломощных трансформаторов толщину изоляционного материала для каркаса катушки берем пределах 1 — 3 мм.

На боковых частях каркаса делают отверстия для вывода и закрепления концов обмоток трансформатора.

Типовая конструкция катушки трансформатора представлена на рис. 3.

2. Проверочный расчет размещения обмоток в окне выбранногомагнитопровода

Перед изготовлением трансформатора по рассчитанным данным необходимо провести проверку возможности размещения обмоток в окне выбранного магнитопровода.

Проверочный расчет заключается в определении площади, занимаемой обмотками с изоляцией, и сравнению полученного результата с площадью окна магнитопровода.

Для начала определим число витков в каждом слое обмотки по формуле:

, (2.1)

где — высота окна магнитопровода;

— толщина материала каркаса катушки магнитопровода, мм;

— коэффициент неплотности обмоток.

Коэффициент плотности обмоток выбирают в зависимости от диаметра обмоточного провода:

· для проводов диаметра до 0,1 мм ;

·Для проводов диаметра свыше 0,1 мм .

Из (2.1) получим:

;

.

Определяем число слоев каждой обмотки по формуле:

. (2.2)

.

Определяем толщину каждой обмотки:

, (2.3)

где — толщина материала изоляции между слоями обмотки, мм.

Из (2.3):

,

.

Определяем толщину всех обмоток с учетом изоляции между обмотками:

.

Проверяем условие:

(2.4)

В нашем случае: .

Так как условие (2.4) выполняется, то выбор магнитопровода, изоляции между слоями обмоток и самими обмотками, толщина каркаса катушки произведен правильно и обмотки трансформатора со всеми изоляциями разместятся в окне магнитопровода.

Заключение

В данной работе был проведен расчет силового трансформатора малой мощности. В результате работы были подобраны и определены:

·ток первичной обмотки;

·мощности первичных и вторичных обмоток;

· тип магнитопровода, его материал и размеры;

·марки и диаметр проводов обмотки;

·количество витков каждой обмотки;

·материал и толщина межслойной изоляции и изоляции между обмотками;

· размеры сборного каркаса катушки трансформатора.

Был проведен проверочный расчет размещения обмоток в окне выбранного магнитопровода. Выбор магнитопровода, изоляции между слоями обмоток и самими обмотками, толщина каркаса катушки произведен правильно и обмотки трансформатора со всеми изоляциями разместятся в окне магнитопровода.

Список использованных источников

1.Цветков В.В., Чепелев М.Ю. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Электропитание устройств и систем телекоммуникаций»: Воронеж, 2010 г. — 33 с.

.Арсеньев Г.В., Литовко И.В. Электропреобразовательные устройства: Форум, 2008 г. — 496 с.

.Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник/ Г.С. Найвельт, К.Б. Мазель и др. — М.: Радио и связь, 1986 г. 576 с.

.Лотерейчук Е.А. Теоретические основы электротехники: Учебник. — М.: ФОРУМ: ИНФА-М, 2006 г. — 316 с.

5.


Ламповый усилитель. Намотка силового трансформатора

Упрощенный расчет и намотка силового трансформатора.Трансформатор на частоте 50Гц, это устройство для преобразования уровней напряжений и токов с гальванической развязкой от бытовой сети. В работе силовой трансформатор всегда нагревается, поскольку есть потери мощности в меди провода и в стали сердечника. Дешевый вариант трансформатора с алюминиевыми эмалевыми проводами для себя любимого применять не рекомендуется, поскольку их резистивное сопротивление почти в 5 раз выше, следовательно эффективность трансформатора в несколько раз хуже, а габариты больше. Трансформатор должен нагреваться довольно сильно, но постепенно. Для качественного провода ПЭТВ, ПЭТ-155 не страшно, если трансформатор будет работать при температуре 90 градусов Цельсия. Если трансформатор холодный, то значит он обошелся значительно дороже, чем положено. Эмалированные провода марок ПЭЛ или ПЭВ — довольно старинные, низкотемпературные и их применять не рекомендую, особенно с учетом возможного плохого хранения и разрушения изоляции от сырости и старости. Можно применить хороший провод ПСДКТ в стекловолокнистой изоляции (200 градусов), однако он занимает больше места в окне ввиду повышенной толщины изоляционного слоя. Кроме того, ПСДКТ требует аккуратности и умелых рук, поскольку волокнистая изоляция не терпит перемотки. Межслойная изоляция обмоток нужна непременно тонкая и лучше всего использовать тончайшую ленту из фторопласта. Межобмоточная изоляция может быть из фторопласта потолще и лакоткани. Бывает удобно применить толстую электротехническую бумагу, которая лучше формует слой, поскольку её жесткость значительно выше. Натяг провода должен быть хороший, но такой, чтобы не оборвать обмотку при укладке виток к витку в работе на мелком станке. Обычно при малом и среднем темпе намотки натяг контролируют пальцем руки. Пропитка самодельного трансформатора расплавленным парафином в ёмкости типа кастрюля или лаком нужна непременно. Это резко улучшает условия охлаждения и повышает надёжность изоляции. При конструировании трансформатора нужно помнить, что расчёты это только половина дела. На практике нужны очумелые ручки, поскольку корявость в изготовлении обеспечит гадкость в применении или трансформатор просто сгорит. Ш-образное железо выгоднее по условиям результирующего качества, когда удаётся получить не гудящий трансформатор. Но Ш-образное железо нужно хорошо трамбовать в области керна и нормально сжимать скобами и особенно шпильками по углам. Каркасы трансформаторов заслуживают очень уважительного отношения, поскольку от их качества зависит итоговое качество сборки трансформатора. Трансформаторы на основе ПЛ-сердечников (подковообразных) со шлифованными торцами довольно капризны на этапе сборки. Поэтому линейную токовую нагрузку на такие трансформаторы лучше снизить. Иначе будет получен гудящий монстр, а вся работа окажется проделанной зря. Гудение таких трансформаторов победить довольно трудно, причём титанические усилия по затягиванию обжимной скобы нередко оказываются пустыми. Если такой сердечник после сборки гудит, то никакая пропитка не спасёт. Смело несите такой трансформатор на помойку, а затем расслабьтесь. Тороидальные трансформаторы, как правило, вовсе не гудят, но их приходится мотать вручную с применением челнока. Удобно мотать обмотки тороидов в два провода, для чего заранее высчитывают длину витка и наматывают на челнок сдвоенный провод с некоторым запасом. Челнок длиной 30-40 см можно запросто изготовить из упругой стальной проволоки диаметром 2-3 мм. Для тороидов расчет несколько отличается в сторону уменьшения запаса по сечению сердечника, а также увеличения плотности тока в обмотке. Для трансформаторов на повышенные частоты методика расчета очень существенно отличается.

До мощности 200 Вт расчет проводят в последовательности, описанной ниже. По напряжению и току всех вторичных обмоток, определяют мощность, отбираемую от трансформатора. Мощности обмоток суммируют, принимая нагрузку резистивной

Далее, принимая КПД на уровне 90 %, определяют габаритную мощность Р1 трансформатора. Это название определяет сколько будет весить железяка ручного изготовления.

Сечение сердечника должно обеспечить передачу такой мощности через магнитный поток из первичной обмотки во вторичную. В качестве расчетной величины в трансформаторах с каркасами принимают сечение рабочего керна сердечника. Это именно тот фрагмент сердечника, на который одевают каркас с обмотками. Площадь поперечного сечения керна сердечника S возрастает с увеличением мощности, измеряемой в ваттах. В хорошо рассчитанном трансформаторе нагреваются и обмотки и сердечник, причём нагреваются примерно одинаково. Требуемое сечение S керна сердечника (кв.см.) из трансформаторной электротехнической стали определяют по формуле:

По величине сечения S определяют число витков w’ на один вольт обмотки. Стальные сердечники из тонких листов или тонкой ленты имеют потери меньше в сравнении с сердечниками на 0,5мм железе. Поэтому ленточные сердечники из 0,1мм железа нагреваются значительно слабее. Однако такое железо может оказаться существенно дороже. Для трансформаторной стали можно использовать приближенную формулу расчета числа витков на вольт

Если есть подозрение что сталь сердечника худшего качества, то следует увеличить число витков на вольт w’ на 10-20 %. Если хочется получить силовой трансформатор с мелким током холостого хода, то число витков на вольт увеличивают на 30% и далее определяют требуемое число витков во всех обмотках

Под нагрузкой в трансформаторе будет заметное падение напряжения на внутреннем сопротивлении обмоток. Поэтому для компенсации потерь напряжения число витков берут на 3-5 % больше рассчитанного и далее вычисляют ток первичной обмотки

Диаметры проводов обмоток определяют по величинам токов, исходя из допустимой плотности тока по условиям нагрева. Нужно прогнозировать режим работы трансформатора. Если трансформатор включен постоянно и всегда везёт номинальную нагрузку, то плотность тока в меди следует ограничить на уровне 2 А/кв.мм. Если трансформатор включают эпизодически и продолжительность включенного состояния меньше, то плотность тока можно несколько увеличить. Но не следует принимать плотность тока выше 2,2 А/кв.мм. По умолчанию диаметр провода в справочниках указывают по меди, а не по изоляции. Его выбирают по таблице ниже или вычисляют по приближенной формуле:

Когда под руками нет провода нужного диаметра, то можно взять несколько более тонких одинаковых параллельных проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть равна сечению одиночного провода. Площадь поперечного сечения проводов также оценивают по таблице или рассчитывают по приближенной формуле.

Для обмоток низкого напряжения, имеющих небольшое число витков толстого провода и расположенных поверх других обмоток, плотность тока можно увеличить до 2,5 А/кв.мм, поскольку условия охлаждения этих обмоток лучше. Тогда в формуле для расчёта диаметра провода применяют коэффициент 0,7 вместо 0,8. Далее проверяют размещение обмоток в окне сердечника. Общую площадь сечения витков каждой обмотки находят умножением числа витков w на сечение провода 0,8dиз, где dиз — диаметр провода в изоляции, а его берут по таблице. Площади сечения всех обмоток складывают. С учётом изоляции между слоями и обмотками, а также неплотностей намотки и наличия каркаса, полученное значение площади увеличивают в 2,5 раза, при этом площадь окна должна быть больше значения, полученного из расчета.

Расчет автотрансформатора (АТ) имеет некоторые особенности. В автотрансформаторе часть мощности передаётся по проводу обмотки, являющейся общей для первичной и вторичной цепей, а часть – через магнитный поток. Сердечник АТ надо рассчитывать не на полную вторичную мощность Р2, а только на мощность, передаваемую магнитным потоком Рт. Эту мощность определяют по формулам для повышающего или понижающего АТ:

Если автотрансформатор имеет отводы и будет работать при различных значениях n, то в расчете надо брать значение n, наиболее отличающееся от единицы, так как в этом случае значение Рт будет больше и надо, чтобы сердечник мог передать такую мощность. Затем определяют расчетную мощность Р, которая может быть принята равной 1,15•Рт. Множитель 1,15 учитывает КПД автотрансформатора, который обычно выше, чем у трансформатора. Далее применяют формулы расчета площади сечения сердечника (по мощности Р), числа витков на вольт, диаметров проводов, указанные выше для трансформатора. При этом надо иметь в виду, что в части обмотки, являющейся общей для первичной и вторичной цепей, ток равен разности I1 — I2, если автотрансформатор повышающий, и I2 — I1 если он понижающий. В завершении статьи следует заметить, что намотка типового силового трансформатора есть занятие нерациональное. Для большинства жизненных случаев на практике легко подобрать готовые силовые трансформаторы. Даже если есть жесткое требование минимального поля рассеяния силовика, при мелком токе холостого хода, то и в этом случае можно выйти из положения применив тороидальные трансформаторы. Для силовых трансформаторов обыкновенной конструкции при повышенных требованиях нужно иметь выбор из кучки и иметь миллиамперметр переменного тока, чтобы измерить реальный ток холостого хода. Практика показала, что большинство общепромышленных силовых трансформаторов, как старых, так и новодел, изготовлены с экономией меди, поэтому имеют повышенный ток хх. Трансформаторы для нужд энергетики (ОСМ и т.п.) или машиностроения вовсе не применимы для электроники, поскольку у них съэкономлены витки, чудовищный ток холостого хода и железо низкого качества. 

                           Евгений Бортник, Красноярск, Россия, сентябрь 2016

Программа выбора мощности трансформатора 6/0,4 кВ

Программа выбора мощности трансформатора 6/0,4 кВ применяется для выбора мощности типовых трансформаторов в зависимости от суммарной расчетной нагрузки электроприемников собственных нужд, на стадиях технического проекта и рабочих чертежей. Данная программа позволяет автоматизировать трудоемкие расчетные работы по выбору мощности трансформаторов для питания сети 380 В.

Алгоритм программы «Трансформатор» строго соответствует методике расчета, изложенной в «Указаниях по выбору мощности трансформаторов собственных нужд 6/0,4 кВ», «Теплоэлектропроект»

Для функционирования программы необходим компьютер со следующими характеристиками:

  • ПК с установленной операционной системой Microsoft Windows 2000/XP/Vista/Windows 7, удовлетворяющей минимальным требованиям данной ОС.
  • Установленный на ПК Microsoft Office 2003/2010 (необходим MS Word и Access).

Программа «Трансформатор» состоит из исполняемого файла «Transformator.exe» и файла bases.mdb с базой данных расчетов.

Работа с программой

После запуска программы «Transformator.exe», пользователь видит на экране компьютера форму ввода исходных данных и вывода результатов расчета.

Данные вносятся в таблицы основной формы программы по группам, и сохраняются в базе данных формата MS Access.

Входные данные

Для начала расчета, необходимо создать новую запись о расчете (объекте – т.е. о рассчитываемом трансформаторе). Нажав кнопку «Новый объект», пользователь создает в таблице «Объекты» запись о новом расчете.

В поле «Объект» заносится название расчета, после чего необходимо нажать кнопку «Сохранить», чтобы внести новый расчет в базу данных. Удалить расчет (объект) из базы данных можно кнопкой «Удалить», при этом удалятся и все связанные с данным объектом данные, хранящиеся в таблицах электроприемников.

Входные данные описывают количество и номинальную мощность разных групп электроприемников, подключенных к трансформатору:

  • Наименование электроприемника.
  • Номинальная мощность электроприемника.
  • Количество установленных электроприемников (одного типа).
  • Количество рабочих электроприемников.
  • Количество резервных электроприемников.
  • Количество присоединенных к данному трансформатору электроприемников.

Для создания новой записи (строчки) в каждой из таблиц электроприемников служит кнопка «Новый электроприемник». Номер по порядку для каждой строки будет присвоен при создании, и ввода не требует.

После внесения данных в ячейки строки, информацию нужно сохранить в базе данных, нажав на кнопку «Сохранить». Значение столбца «Итоговая мощность, кВт» рассчитывается автоматически по количеству присоединенных к трансформатору приемников, и корректировке пользователем не подлежит.

Кнопка «Удалить» – удаляет запись о выбранной расчетной точке, то есть текущую (на которой установлен курсор) строку, при этом нумерация электроприемников корректируется автоматически.

Суммарная номинальная мощность освещения, питаемого от рассчитываемого трансформатора, вводится в соответствующее поле на экранной форме программы (в нижней ее части), после чего кнопкой «Сохранить» записывается в базу данных.

После ввода всех необходимых данных, для выполнения расчета пользователь нажимает кнопку «Расчет», расположенной в нижней части формы.

Выходные данные

Результатами работы программы являются:

  • Итоговые номинальные мощности электроприемников в разных группах.
  • Суммарные номинальные мощности разных групп электроприемников.
  • Суммарная расчетная нагрузка на трансформатор всех групп электроприемников, приведенная в верхней части формы.
  • Подбор подходящего типового трансформатора (не менее чем с 30% запасом по мощности), в верхней части формы.

Для вывода на печать отчета с входными и выходными данными в файл формата MS Word, служит кнопка «Вывод в Word».

Кнопка «Выход» закрывает программу.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Поделиться в социальных сетях

Расчет мощности и выбор силовых трансформаторов УПП

Расчет мощности и выбор
силовых трансформаторов УПП
Методические указания по выбору силовых
трансформаторов находятся на сайте http://www.masu.edu.ru/fk/biblioteka/posobiya/avtor01/raschet-moshchnosti-i-vybor-silovyh-transformatorovpodstancij-gornyh-predpriyatij.pdf
Расчет мощности и выбор силовых
трансформаторов УПП
• Для выбора типа и необходимого количества трансформаторов
УПП необходимо знать действующие или проектируемые
нагрузки. Существует несколько методик расчетов электрических
нагрузок. Их применение зависит от отрасли народного
хозяйства, задач проектирования, долгосрочности планирования,
срока службы проектируемой установки и от других факторов.
Так, в горной промышленности применяется метод коэффициента
спроса и коэффициента максимума, метод удельной мощности и
другие методики.
• Для предварительного расчета используются приближенные
методы, позволяющие с достаточной точности определить
Расчет мощности и выбор силовых
трансформаторов УПП
• основные показатели электроснабжения (например, метод
удельной мощности).
• Одной из первых и основополагающих частей проекта
электроснабжения объекта является определение ожидаемых
электрических нагрузок на всех ступенях электрических сетей.
Именно нагрузки определяют необходимые технические
характеристики элементов электрических сетей – сечения жил и
марки проводников, мощности и типы трансформаторов,
электрических аппаратов и другого электротехнического
оборудования. Завышение ожидаемых нагрузок при
проектировании по сравнению с реально возникающими
Расчет мощности и выбор силовых
трансформаторов УПП
• приводит к перерасходу материалов проводников и средств,
вложенных в избыточную мощность электрооборудования.
Занижение – к излишним потерям мощности в сетях, перегреву,
повышенному износу и сокращению срока службы
электрооборудования. Правильное определение электрических
нагрузок обеспечивает технически и экономически
обоснованный выбор основного и вспомогательного
оборудования, средств компенсации реактивной мощности,
устройств регулирования напряжения, а также релейной защиты
и автоматики электрических сетей.
Расчет мощности и выбор силовых
трансформаторов УПП
• Для определения электрических нагрузок применяют
упрощенные или более точные методы. При проектировании
горных предприятий вначале производят предварительный
расчет электрических нагрузок на основании данных о
суммарной установленной мощности отдельных потребителей
(подземных участков, стационарных установок, потребителей
поверхности), а затем производят окончательный уточненный
расчет с использованием конкретных данных о единичных
приемниках отдельных технологических процессов производства
и всего предприятия в целом.
• Нагрузки определяют от низших к высшим ступеням
Расчет мощности и выбор силовых
трансформаторов УПП
• электроснабжения предприятия по отдельным расчетным узлам в
сетях напряжением до 1 кВ и свыше 1 кВ.
• Расчет мощности и выбор трансформаторов УПП.
• Из существующих методов определения мощности силовых
трансформаторов для подземных горных участков наибольшее
распространение получил метод коэффициента спроса.
Необходимую мощность трансформатора (кВА) определяют по
формуле:
Sр=(ΣРу Кс) / cоs ϕ , где
(1)
ΣРу – суммарная установленная мощность электродвигателей и
Расчет мощности и выбор силовых
трансформаторов УПП
других электроприемников получающих питание от
трансформатора, кВт;
Кс — коэффициент спроса, учитывающий загрузку электроприемников и неодновременность их работы.
• Для очистных забоев, оборудованных комбайнами или стругами с
индивидуальной крепью, и подготовительных участков с любой
механизацией (при отсутствии блокировки очередности пуска
электродвигателей) коэффициент спроса может быть определен
по эмпирической зависимости:
Расчет мощности и выбор силовых
трансформаторов УПП
Кс= 0.286 + (0.714 Рм)/ Σру
(2)
• Для очистных забоев, оборудованных механизированными
комплексами с автоматической блокировкой очередности пуска
их электродвигателей, определение производится по следующей
формуле:
Кс = 0.4 + (0.6 Рм)/ Σру где
(3)
Рм — номинальная мощность наиболее крупного электродвигателя (комбайна, конвейера), кВт
• При использовании многодвигательного привода подставляют
суммарную мощность одновременно включаемых электродвигателей; cos ϕ — условный средневзвешенный коэффициент
мощности,по очистным участкам шахт с пологими пластами
Расчет мощности и выбор силовых
трансформаторов УПП
• и подготовленным участкам любых шахт принимается равным
0,6, а для очистных участков шахт с крутыми пластами – 0,7.
• Многолетний опыт эксплуатации шахтных сухих трансформаторов
показал, что при определении мощности трансформаторов по
методу коэффициента спроса не учитываются прерывистый
режим работы машин и механизмов и перегрузочная способность трансформаторов, а поэтому принимают трансформаторы
завышенной мощности.
• Такое положение увеличивает капитальные и эксплуатационные
затраты по участку, шахте и в целом по горнодобывающей
отрасли.
Расчет мощности и выбор силовых
трансформаторов УПП
• Обследования электрических нагрузок силовых трансформаторов
на целом ряде шахт показали, что с достаточной достоверностью
можно расчетную мощность полученную по формуле (1),
разделить на коэффициент возможного использования
трансформаторов на участке, равный 1,25 и по полученной
уточненной мощности выбрать номинальную мощность
трансформатора, т.е.
Sном ≥ Sпупп = Sр / 1.25
• Пример расчета мощности трансформаторов УПП.
• Задание: рассчитать мощность и выбрать трансформаторы УПП
(участковой подземной подстанции) горного участка в шахте не
опасной по газу и пыли. Количество и мощность установленного
оборудования в таблице Система разработки – подэтажная
отбойка с торцовым выпуском руды.
• Исходные данные для расчета:
Оборудование
Номинальная
мощность, кВт
ПДМ
110
ВДПУ
30
Буровая
установка
АОШ
55
ВМ – 6
25
5
Место
установки
Количество
Буровой
горизонт
Откаточный
горизонт
2
Буровой
горизонт
Откаточный
горизонт
1
Буровой
горизонт
2
4
4
Расчет мощности и выбор силовых
трансформаторов УПП
• 1. Разбиваем все оборудование на две группы по месту работы:
• — откаточный горизонт — ВДПУ, АОШ;
• — буровые (буродоставочные) горизонты ПДМ, ВМ-6, буровая
установка.
• 2. Суммарная мощность на откаточном горизонте, кВт
ΣРотк.= 4х30+4х5 =140 кВт:
• 3. Суммарная мощность на буровом горизонте, кВт
ΣРбур. = 2х110+55+2х25=325 кВт
Расчет мощности и выбор силовых
трансформаторов УПП
• 4. Коэффициент спроса для бурового горизонта
Кс= 0.4 +0.6 Рмах / ΣРбур. = 0.4+ (0.6 х 110 / 325) =0,6
5. Коэффициент спроса для горизонта откатки
Кс= 0.4 +0.6 Рмах/ Ротк. = 0.4+ 0.6 х 30 /140=0,53
• 6. Расчетная мощность силового трансформатора, принимаем
cos ϕ = 0.6 (см. таблица 7 методических указаний )
• 6.1. Для горизонта откатки
Sр1 = ΣРотк х Кс / cosϕ =140 х 0,53 /0,6 = 123,7 кВА
Расчет мощности и выбор силовых
трансформаторов УПП
• 6.2. Для бурового горизонта
Sр2 = ΣРбур х Кс/ cosϕ = 325 х 0,6/0,6 = 325 кВА
• 7. Уточненная мощность для горизонта откатки
Sу = Sр1/1,25 = 123,7/1.25 = 154,6 кВА
• 8. Уточненная мощность для бурового горизонта
Sу = Sр2/1,25 =325/1,25 = 406,3 кВА
• 9. Выбираем трансформаторы (КТП)
• 9.1. Для горизонта откатки КТПРН – 160/6 т.к. 160 ≥ 123,7 кВА
Расчет мощности и выбор силовых
трансформаторов УПП
• 9.2. Для бурового горизонта КТПРН – 630/6 т.к. 630 ≥ 325 кВА
• Ответ: принимаем для горизонта откатки КТПРН – 160/6, для
бурового горизонта КТПРН – 630/6.
• Примечание. Если шахта опасна по газу и пыли, то необходимо
принимать трансформаторы или КТП рудничного
взрывобезопасного исполнения (ТСВ или ТСВП)
Самостоятельная работа
• По исходным данным произвести расчет и выбор
трансформаторных подстанций УПП горного участка в
подземном руднике не опасном по газу и пыли. Система
разработки – подэтажно — принудительное обрушение с отбойкой
глубокими скважинами и торцовым выпуском руды.
• Номер варианта – по журналу. Количество и мощность
установленного оборудования в таблице на слайде ниже.
• БДО- буро-доставочный орт;
• ПДМ – породо-доставочная машина;
• Буровая установка – установка для бурения скважин;
Самостоятельная работа
• Буровая каретка – машина для бурения шпуров при проходке
выработок;
• СА – сварочный аппарат;
• ВМ-12 – вентилятор местного проветривания с диаметром
вентилятора 1,2 м;
• ВМ-6 – вентилятор местного проветривания с диаметром
вентилятора 0,6 м;
• ВДПУ – вибрационная доставочно-погрузочная машина;
• АОШ – аппарат осветительный шахтный.
Наименование Руст,
оборудования/ кВт
1/9/17
Место
установки
ПДМ /БДО
Буровая
установка /
БДО
Буровая
каретка / БДО
ВМ-12 / БДО
ВМ-6 / БДО
ВДПУ / откатка
СА / откатка
АОШ / откатка
АОШ / БДО
Номер варианта
2/10/18 3/11/19 4/12/20 5/13/21 6/14/22 7/15
8/16
Количество оборудования
110
55
2
2
1
1
1

2

2
2
1
1
2
1

110

2
1
1
2
1
2

110
30
25
2
6
1
4
1
3
8
1
1
5
4
2
2
3
3
4
2
1
7
16
5
2
2
3
4
1
3
3
1
2
8
2
1
4
1
2

Как рассчитать реактивную мощность трансформатора? — нарушение напряжения

Реактивная мощность трансформатора

Силовые трансформаторы во время работы «потребляют» индуктивные ВАРС. Это связано с потребностью в реактивной мощности двух отдельных ветвей трансформатора, а именно:

  1. Шунтирующее намагничивающее сопротивление
  2. Серия Реактивное сопротивление утечки

Реактивная мощность, потребляемая силовым трансформатором, может достигать 5% от номинальной мощности трансформатора при подаче тока полной нагрузки.Коэффициент мощности на первичной обмотке трансформатора обычно ниже, чем тот, который измеряется на вторичной обмотке, из-за этой потребности трансформатора в реактивной мощности. Если измерение производится при среднем напряжении, то также будет измеряться дополнительная реактивная мощность, потребляемая трансформатором. В подобных случаях важно знать, сколько реактивной мощности потребляет трансформатор, чтобы ее можно было вычесть из требуемой реактивной мощности нагрузки. Обычно это происходит, когда счетчик электроэнергии находится в первичной обмотке, а трансформатор также принадлежит электроэнергетической компании.Нет смысла выставлять счет за реактивную мощность, потребляемую трансформатором, принадлежащим коммунальному предприятию, поскольку они вполне могли бы поставить счетчик на стороне низкого напряжения, и в этом случае потребителю не придется платить за него. Когда заказчик владеет трансформатором, то реактивная мощность, потребляемая силовым трансформатором, будет измеряться коммунальным предприятием.

Калькулятор ниже может использоваться для расчета потребляемой реактивной мощности трансформатора при полной нагрузке и номинальном напряжении .Чтобы рассчитать реактивную мощность, обусловленную только сопротивлением намагничивания шунта, используйте% нагрузки как «без нагрузки».

Конденсаторные батареи обычно меньше рассчитанного значения, поскольку существует риск перекомпенсации в условиях малой нагрузки. Может быть установлен автоматический ступенчатый конденсатор коэффициента мощности, который будет переключать только необходимые ступени конденсатора, чтобы довести коэффициент мощности до желаемого уровня. Однако для этого необходимо будет проводить измерение коэффициента мощности на первичной обмотке трансформатора, что не всегда возможно.Чаще всего реактивная мощность, потребляемая силовым трансформатором, составляет лишь небольшой процент от реактивной мощности объекта, и точная компенсация может не потребоваться.

1. Реактивное намагничивание шунта

Реактивное намагничивающее сопротивление шунта отвечает за создание магнитного потока в сердечнике трансформатора. Ток, необходимый для создания этого потока в сердечнике, называется током возбуждения и относительно не зависит от тока нагрузки трансформатора. Возбуждающий ток обычно около 0.25-2% от тока полной нагрузки трансформатора. Фактическое значение тока возбуждения можно получить из протокола заводских испытаний или измерить в полевых условиях.

Для расчета потребляемой реактивной мощности сначала рассчитайте приблизительное намагничивающее сопротивление шунта на основе заданного тока возбуждения. Ток возбуждения обычно указывается в процентах от тока полной нагрузки трансформатора.

2. Последовательное сопротивление утечки

Импеданс утечки серии

косвенно относится к величине магнитного потока, который не связан между первичной и вторичной обмотками.Последовательное реактивное сопротивление утечки (также известное как% импеданса) является важным параметром трансформатора, который определяет вклад короткого замыкания, регулирование напряжения и т. Д.

Требуемая реактивная мощность из-за последовательного реактивного сопротивления утечки изменяется пропорционально квадрату тока нагрузки. Полная индуктивная потребляемая мощность силового трансформатора — это арифметическая сумма требований, предъявляемых обеими вышеупомянутыми ветвями. Калькулятор в этой статье рассчитает это за вас.

Компенсация реактивной энергии, потребляемой трансформатором

Реактивная мощность, потребляемая трансформатором, может быть компенсирована добавлением параллельно подключенных конденсаторных батарей.Как можно увидеть из вычислителя, когда трансформатор нагружен, полная реактивная мощность Qt состоит из двух компонентов: реактивной мощности Q0 во время работы в режиме разомкнутой цепи (состояние без нагрузки) и реактивной мощности, вызванной реактивным сопротивлением утечки. Полная реактивная мощность, потребляемая трансформатором, описывается следующим уравнением:

Где,

Q t = Общая реактивная мощность, потребляемая трансформатором

Q 0 = Реактивная мощность, потребляемая шунтирующим реактивным сопротивлением намагничивания трансформатора (без нагрузки)

% z = полное сопротивление короткого замыкания трансформатора в процентах

кВА T = номинальная мощность трансформатора

кВА

кВА L = Нагрузка кВА

Если для компенсации потребляемой трансформатором реактивной мощности требуется емкостная компенсация, следует проявлять осторожность, чтобы избежать чрезмерной компенсации в условиях малой нагрузки.В условиях малой нагрузки или отсутствия нагрузки реактивное сопротивление утечки не будет потреблять никакой реактивной мощности, и реактивная мощность будет потребляться только импедансом намагничивания шунта. Избыточная компенсация может вызвать повышение напряжения на вторичных клеммах. Многие коммунальные предприятия предоставляют документы, в которых перечислены максимальные емкостные компенсации, которые могут быть установлены на вторичной обмотке служебного трансформатора. Если вам нужна эта информация, обратитесь в местную электрическую сеть.

Чаще всего реактивная мощность, потребляемая трансформатором, очень мала по сравнению с полной реактивной мощностью, потребляемой нагрузкой объекта.В этих случаях предприятие может принять решение об установке конденсаторной батареи большей емкости на вторичной обмотке трансформатора. В этом случае необходимо обратить внимание на возможность гармонического резонанса между реактивным сопротивлением трансформатора и конденсатором.

Как измерить реактивную мощность?

Калькулятор коэффициента мощности

Расчет шума нагрузки трехфазного силового трансформатора

Расчет шума нагрузки трехфазного силового трансформатора

С.С. Лин [1],
[1] Питотех. Co Ltd., город Чанхуа, Чанхуа, Тайвань

Вибрации и шум мощных трансформаторов в последние несколько лет привлекли значительный экспериментальный и теоретический интерес [1, 2]. Для таких трансформаторов, работающих при высоком напряжении (~ 100 кВ) и мощности (~ 100 МВА), генерируемый шум в значительной степени связан с шумом нагрузки, вызванным колебаниями обмотки [1].В этом исследовании мы представляем двухэтапный расчет методом конечных элементов, который позволяет напрямую сравнивать с измерениями стандартных испытаний при полной нагрузке. Сначала выполняется двухмерное осесимметричное электромеханическое исследование для расчета вибрационных смещений в обмотке из-за сил Лоренца в одной паре первичной и вторичной обмоток. При расчете также учитывается обратная ЭДС, индуцированная в обмотках из-за их колебаний. Затем следует трехмерное моделирование акустической структуры, включающее полную геометрию трансформатора и его окружение, для расчета давления и распределения уровней звукового давления (рисунок).Расчетные смещения из 2D-моделирования отображаются на три пары обмоток трансформаторов как источники звука с добавленной фазой. Извлеченные значения уровня звукового давления в различных точках корпуса трансформатора позволяют напрямую сравнивать их со стандартными измерениями при испытаниях при полной нагрузке.

  1. Э. Доган, Б. Кекезоглу, Международный журнал энергетики и энергетики, Том 10, №: 1, 2016.
  2. C. H. Hsu, Y. М. Хуанг, М. Ф. Се, К. М. Фу, С. Адредди и Д.Криси, AIP Advances 7, 056681, 2017.

Исследования по расчету параметров трансформатора с использованием современных информационных технологий

Реферат

За многие годы преподавания электрических машин, теории электротехники и анализа энергосистем я обнаружил, что студентам трудно научиться рассчитывать параметры трансформатора.Им еще труднее понять причину уменьшения мощности короткого замыкания трехобмоточного трансформатора, имеющего разную мощность в каждой обмотке. Однако расчет параметров трансформатора по-прежнему очень важен для студентов, изучающих электричество, в учебе и будущей работе. На основе расчета параметров двухобмоточного трансформатора в статье анализируется регулировка мощности короткого замыкания трехобмоточного трансформатора в предположении, что параметры трансформатора остаются постоянными при изменении условий испытаний.Практика обучения показывает, что этот метод обучения очень помогает учащимся понять и усвоить расчет параметров трансформаторов.

Ключевые слова

Расчет параметров трансформатора Регулировка мощности короткого замыкания

Это предварительный просмотр содержимого подписки,

войдите в

, чтобы проверить доступ.

Предварительный просмотр

Невозможно отобразить предварительный просмотр. Скачать превью PDF.

Ссылки

  1. 1.

    Zhang, G., Го, Q .: Электромеханика. Chongqing University Press, Китай (2006)

    Google Scholar
  2. 2.

    Ву, X., Xiong, Y .: Электротехника. Huazhong University of Science and Technology Press, Китай (2005)

    Google Scholar
  3. 3.

    He, Y., Wen, Z .: Анализ электроэнергетической системы. Huazhong University of Science and Technology Press, Китай (2002)

    Google Scholar
  4. 4.

    Лю, Д .: Электротехника.Wuhan Polytechnic University Press, Китай (2001)

    Google Scholar

Информация об авторских правах

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011

Авторы и филиалы

  • 1 YuMei Wang. Кафедра электротехники Хэнаньский политехнический университет Цзяоцзуо Китай
  • Применение общей регрессионной нейронной сети для расчета индекса исправности силовых трансформаторов

    https: // doi.org / 10.1016 / j.ijepes.2017.06.008Получить права и контент

    Основные моменты

    Оценка общего состояния силового трансформатора на основе индекса работоспособности.

    Количественный расчет индекса исправности трансформаторов на основе шести основных измерений.

    Применение общей регрессионной модели для расчета индекса исправности силовых трансформаторов.

    Внедрение непараметрического подхода для расчета индекса исправности трансформаторов.

    Выделите сильные стороны, ограничения и возможности существующих методов.

    Реферат

    Силовой трансформатор — один из самых важных компонентов в сети передачи. Чтобы оценить общее состояние этого ценного актива, расчеты индекса работоспособности в последнее время привлекают все больше внимания со стороны коммунальных компаний, управляющих сетями. По расчетам индекса исправности трансформаторов проводились лишь ограниченные исследования.Большинство прошлых подходов основано на линейной комбинации взвешенных оценок измерений в соответствии с отраслевыми стандартами, такими как IEEE, IEC и CIGRE. Несколько предыдущих методов, основанных на искусственном интеллекте и статистических подходах, таких как нечеткая логика, многомерный анализ и бинарная логистическая регрессия, были опубликованы в последние годы. В этой статье была оценена нейронная сеть общей регрессии (GRNN), которая обладает прекрасным нелинейным свойством и может работать с измерениями без квантования.GRNN позволяет комбинировать многомерные измерения с помощью оптимальной системы взвешивания и оценки для вычисления количественного индекса исправности силовых трансформаторов. Весовой коэффициент каждого теста был назначен на основе плавно интерполированной непрерывной функции. Эффективность модели подтверждена экспертными классификациями и наборами данных, опубликованными в литературе. Сравнительные результаты показывают, что предложенный метод является надежным и очень эффективным для оценки состояния трансформаторов с помощью автоматического расчета индекса исправности.

    Ключевые слова

    Силовой трансформатор

    Индекс работоспособности

    Нейронная сеть общей регрессии (GRNN)

    Искусственный интеллект

    Мониторинг состояния

    Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

    Полный текст

    © 2017 Elsevier Ltd. Все права защищены.

    Рекомендуемые статьи

    Ссылки на статьи

    Трансформаторы для коррекции коэффициента мощности и расчет коэффициента мощности

    Все электрическое оборудование работает с коэффициентом полезного действия, который может быть низким или отличным.Эффективность электрического оборудования, такого как трансформаторы и асинхронные двигатели, обозначается термином «коэффициент мощности». В техническом мире коэффициент мощности определяется как отношение истинной мощности оборудования к полной мощности.

    Если вы хотите понять, как рассчитывается коэффициент мощности и его коррекция, вам необходимо понимать несколько терминов, которые мы обсудим здесь.

    • кВт — мощность, с которой трансформатор выполняет полезную работу. Ее также называют активной мощностью, реальной мощностью или фактической мощностью.
    • KVAR используется для обозначения реактивной мощности. Это мощность, необходимая трансформатору для создания намагниченного потока.
    • КВА — полная мощность. Это векторная сумма реактивной мощности и фактической мощности.

    Как было сказано выше, коэффициент мощности равен рабочей мощности и полной мощности.

    Коэффициент мощности = кВт / кВА

    Следовательно, мы можем сказать, что значение коэффициента мощности всегда меньше единицы и зависит от значения кВА.Чем больше значение кВА, тем меньше будет значение коэффициента мощности.

    Коррекция коэффициента мощности с помощью конденсатора

    Для определения значения кВА мы используем правило прямого угла. Это квадратный корень из суммы KW и KVAR.

    KVA = Sqrt (KW2 + KVAR2)

    Для увеличения коэффициента мощности нам необходимо уменьшить количество требуемой KVA. Для этого мы должны сократить линию KVAR, и эта работа выполняется путем введения конденсатора. Конденсатор вычитает лишнюю киловарту и улучшает коэффициент мощности.

    Эти конденсаторы доступны на рынке в зависимости от того, какое значение KVAR необходимо уменьшить, чтобы получить желаемый коэффициент мощности.

    Давайте посмотрим, как производится расчет поправки.

    Прежде всего нам нужно измерить полную мощность или кВА, необходимую для работы трансформатора. Получив это значение, вам нужно определить, какой коэффициент мощности трансформатора и какой коэффициент мощности вы хотите получить.

    Предположим, вашему трансформатору для работы требуется 560 кВА, а его коэффициент мощности равен 0.55. Вы хотите увеличить этот коэффициент мощности до 0,95.

    Для определения значения KVAR необходимо использовать приведенную ниже формулу.

    KVAR = KVA * (1-pf2)

    Теперь выполните три приведенных ниже шага, чтобы определить, на сколько KVAR необходимо уменьшить.

    • Рассчитайте значение KVAR, используя значение текущего коэффициента мощности.

    KVAR1 = 560 * (1-0,552)

    KVAR1 = 467.

    • Рассчитайте значение KVAR, используя желаемое значение коэффициента мощности.

    KVAR2 = 560 * (1-0,952)

    KVAR2 = 175

    • Теперь вычтем KVAR1 на KVAR2. Вы получите 292 КВАРА.

    Вы можете использовать это значение для покупки точного конденсатора, чтобы получить желаемое значение коэффициента мощности.

    Вы также можете использовать таблицу коэффициента мощности, чтобы определить необходимое снижение в кВАр. Следуйте инструкциям ниже, чтобы использовать эту таблицу.

    • Определите исходный коэффициент мощности трансформатора, а также желаемый коэффициент мощности.
    • Получите значение в таблице, где совпадают строка исходного коэффициента мощности и столбец требуемого коэффициента мощности.
    • Определите стоимость кВт. Если у вас есть значение KVA, разделите KVA на исходный коэффициент мощности, чтобы получить кВт.
    • Теперь умножьте кВт на значение, которое вы получили в таблице. Это KVAR, который необходимо уменьшить.

    Важные моменты увеличения коэффициента мощности

    • Коэффициент мощности может снизиться, если трансформатор работает при меньшей нагрузке.Более того, эффективность трансформатора снижается, если он используется ниже или выше его диапазона нагрузок, но более легкая нагрузка влияет на него больше. Вы должны эксплуатировать трансформатор в том диапазоне нагрузок, для которого он изготовлен. Это увеличит коэффициент мощности и срок службы трансформатора.
    • Вы должны эксплуатировать трансформатор при номинальном напряжении. Если вы не будете следовать этой инструкции, срок службы трансформатора обязательно сократится, как и коэффициент мощности. Использование трансформатора при номинальном напряжении со временем увеличит коэффициент мощности.

    Сводка

    Таким образом выполняется расчет и коррекция коэффициента мощности трансформатора для повышения эффективности. Использование конденсатора — очень эффективный способ коррекции или улучшения коэффициента мощности трансформаторов и другого электрического оборудования. Этот метод дешевый; однако это должно выполняться только профессиональным электриком. Вы всегда должны эксплуатировать трансформатор при номинальном напряжении и диапазоне нагрузок, чтобы избежать сокращения срока службы и коэффициента мощности.

    Справочная информация

    Справочная информация — Коэффициент мощности — Основы

    Справочная информация — [Применение конденсаторов коррекции коэффициента мощности] (https: // www.teknatool.com/products/Lathes/DVR/downloads/How Power Factor corection works.pdf)

    Расчет эталонного коэффициента мощности

    Изображение — Трансформатор — Flickr, by — Beige Alert

    Расчет размеров трансформатора и генератора

    Вы можете заметили, что существует довольно много разных уровней напряжения в разных странах — даже на одном континенте. Например, в США для высокого напряжения в коммерческих зданиях используется 480 В, а в Канаде — 600 В, хотя обе страны считаются Северной Америкой.Поскольку большая часть оборудования рассчитана на определенное напряжение, при использовании его в различных местах, где соответствующее напряжение недоступно, вам понадобится трансформатор или генератор. Генераторы также хороши, когда на объекте недостаточно электроэнергии или если питание должно быть отключено во время работы.

    Этот блог поможет вам найти трансформатор или генератор подходящего размера для вашего оборудования.

    Что нужно знать

    Когда требуется трансформатор или генератор, важно выбрать тот, который подходит по размеру для вашего оборудования, иначе вы можете столкнуться с некоторыми проблемами.Распространенная путаница, которую мы слышим с трансформаторами и генераторами, — это их размер, когда они используются для питания электродвигателей. Как правило, домашние генераторы измеряются в ваттах (напряжение, умноженное на силу тока), в зависимости от того, как электродвигатели потребляют энергию.

    Для того, чтобы правильно рассчитать генератор для нагрузки электродвигателя, вам необходимо знать кВА (уравнения ниже), которые требуется двигателю в вашем оборудовании. В кВА учитывается дополнительная часть потребляемой двигателем мощности, которая не измеряется обычным способом.Для простоты мы не будем вдаваться в подробности, но эта часть представлена ​​коэффициентом мощности двигателя. В нашем предыдущем сообщении в блоге о чтении паспортных табличек и разъемов мы показали вам, как определить коэффициент мощности двигателя вашего оборудования.

    Чтобы рассчитать кВА, необходимую для вашей машины, вам потребуется следующая информация:

    • Напряжение (В)
    • Сила тока (амперы)
    • Коэффициент мощности (PF)
    • Одно- или трехфазное

    Если вы не можете найти коэффициент мощности рассчитываемого оборудования, 0.8 — хорошее общее значение для электродвигателей.

    Ниже вы найдете 2 основных уравнения, которые используются, и когда их использовать. Под уравнениями вы найдете калькулятор, который сделает за вас математику.

    Для однофазного оборудования


    Для трехфазного оборудования


    кВА Калькулятор

    Введите информацию, которую вы собрали, в поля ниже и нажмите рассчитать:


    * ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: При выполнении сложных электрических расчетов всегда целесообразно обратиться за помощью к сертифицированному электрику.Калькулятор на этой странице предлагается только для помощи в генерации общих оценок. В большинстве случаев необходимо учитывать множество дополнительных факторов.

    Расчет трансформатора и его применение | doEEEt.com

    Как показано на эквивалентной схеме трансформатора, трансформаторы обладают множеством паразитных свойств, которые могут отрицательно влиять на сигнал. Поэтому в этой главе объясняется, почему и где применяются трансформаторы.В дополнительном разделе рассматриваются требования к трансформаторам сигналов. В заключение главы описаны некоторые стандартные трансформаторы, имеющиеся в продаже.

    1 Назначение и область применения трансформаторов

    Благодаря своей функциональности трансформаторы могут использоваться для различных задач:

    • Изоляция: трансформаторы состоят из нескольких обмоток. В зависимости от дополнительной изоляции различные потенциалы могут быть разделены или изолированы друг от друга
    • Преобразование напряжения: Преобразование напряжения пропорционально соотношению витков
    • Преобразование тока: токи преобразовываются обратно пропорционально соотношению витков (см. Главу I / 1.9)
    • Согласование импеданса: импедансы преобразуются как квадрат отношения витков

    Это дает основания для различных применений трансформаторов:

    • Источники напряжения (питания): здесь основными функциями трансформатора являются преобразование напряжения и изоляция.
    • Преобразователи тока: здесь основная функция — преобразование больших токов в малые измеримые токи.
    • Импульсные трансформаторы, например приводные трансформаторы для транзисторов: основная функция — изоляция; иногда для управления транзистором
    • также требуются более высокие напряжения.
    • Преобразователи данных: здесь также основная функция — изоляция.Кроме того, иногда приходится согласовывать разные импедансы или увеличивать напряжения.

    2 Требования к трансформаторам данных и сигналов Трансформаторы

    используются в линиях передачи данных в основном для развязки и согласования импеданса. В этом случае это не должно повлиять на сигнал. Из главы I / 1.9 мы знаем, что ток намагничивания не передается на вторичную обмотку. По этой причине трансформатор должен иметь максимально возможную главную индуктивность.

    Профили сигналов обычно представляют собой прямоугольные импульсы, т.е.е. они включают в себя большое количество гармоник. Для трансформатора это означает, что его трансформационные свойства должны быть как можно более постоянными вплоть до высоких частот. Взглянув на эквивалентную схему трансформатора (глава I / 2.3, стр. 81 и далее), становится очевидным, что индуктивности рассеяния вносят вклад в дополнительное частотно-зависимое затухание сигнала. Следовательно, индуктивность рассеяния должна быть как можно ниже. Поэтому в сигнальных трансформаторах обычно используются кольцевые сердечники с высокой проницаемостью.Обмотки как минимум бифилярные; намотать скрученными проводами еще лучше. Поскольку передаваемая мощность довольно мала, DCR имеет второстепенное значение.

    Прямые параметры, такие как индуктивность рассеяния, межобмоточная емкость и т. Д., Обычно не указываются в технических характеристиках сигнальных трансформаторов, а указываются соответствующие параметры, такие как вносимые потери, возвратные потери и т. Д.

    Наиболее важные параметры определены следующим образом:

    • Вносимые потери IL: Измерение потерь, вызванных трансформатором

    U o = выходное напряжение; U i = входное напряжение

    • Обратные потери RL: Измерение энергии, отраженной обратно от трансформатора из-за несовершенного согласования импеданса

    Z S = полное сопротивление источника; Z L = сопротивление нагрузки

    • Подавление синфазного сигнала: мера подавления помех постоянного тока
    • Общее гармоническое искажение: соотношение между полной энергией гармоник и энергией основной гармоники
    • Полоса пропускания: диапазон частот, в котором вносимые потери менее 3 дБ

    3.3 Влияние трансформатора на возвратные потери Обратные потери

    Обратные потери — это выражение в децибелах (дБ) мощности, отраженной в линии передачи от несовпадающей нагрузки, в зависимости от мощности передаваемого падающего сигнала. Отраженный сигнал нарушает полезный сигнал и, если он достаточно сильный, вызовет ошибки передачи данных в линиях данных или ухудшение качества звука в речевых цепях.

    Уравнение для расчета возвратных потерь на основе характеристического комплексного полного сопротивления линии, Z O , и действительной комплексной нагрузки, Z L , показано ниже:

    Разложив уравнение обратных потерь на сопротивление и реактивное сопротивление, мы получим следующую формулу:

    Поскольку обратные потери являются функцией полного сопротивления линии и нагрузки, характеристическое сопротивление трансформатора, катушки индуктивности или дросселя будет влиять на возвратные потери.Простая развертка импеданса магнитного компонента показывает, что импеданс зависит от частоты, следовательно, возвратные потери зависят от частоты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *