Расчет трансформатора онлайн за 6 простых шагов

Как пользоваться онлайн калькулятором для расчета трансформатора пошагово

Подготовка исходных данных за 6 простых шагов

Шаг 1. Задание формы сердечника и его сечения

Наилучшее распределение магнитного потока имеют сердечники из W-образных пластин. Кольцевая форма U-образных составных частей имеет высокую стойкость.

Для выполнения расчета необходимо указать форму сердечника по типу пластины (нажав на точку) и ее измеренные линейные размеры:

1. Ширина пластины под катушку с намоткой.
2. Толщина упаковки.

Вставьте эти данные в соответствующие ячейки таблицы.

Шаг 2. Выбор напряжения

Трансформатор выполнен в виде повышающей, понижающей (принципиально обратимой) или разделительной конструкции. В любом случае необходимо указать, какие напряжения вам нужны на первичной и вторичной обмотках в вольтах.

Заполните указанные ячейки.

Шаг 3. Частота сигнала переменного тока

По умолчанию значение по умолчанию для домашней сети составляет 50 герц. При необходимости его нужно менять на требуемый один за другим расчетом. А вот для высокочастотных трансформаторов, используемых для импульсных источников питания, этот прием не предназначен.

Они изготавливаются из других основных материалов и рассчитываются другими способами.

Шаг №4. Эффективность

Для обычных моделей сухих трансформаторов КПД зависит от подаваемой электрической мощности и рассчитывается как среднее значение.

Но вы можете настроить значение вручную.

Шаг №5. Магнитная индуктивность

Параметр определяет зависимость магнитного потока от геометрических размеров и формы проводника, по которому течет ток.

По умолчанию для расчета трансформаторов используется средний параметр 1,3 Тесла. Это можно исправить.

Шаг №6 плотность тока

Термин используется для выбора обмоточной проволоки в соответствии с условиями эксплуатации. Среднее значение для меди составляет 3,5 ампера на квадратный миллиметр поперечного сечения.

Для работы трансформатора в условиях повышенного нагрева его следует уменьшить. В случае принудительного охлаждения или пониженных нагрузок допускается увеличение. Впрочем, 3,5 А/мм кв вполне подойдет для бытовой техники.

Выполнение онлайн расчета трансформатора

После заполнения ячеек исходными данными нажмите кнопку «Рассчитать». Программа автоматически обрабатывает введенные данные и отображает результаты расчета в виде таблицы.

Онлайн-калькулятор (ссылка открывается в новой вкладке)

Возможные схематические решения

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

• Звезда, используемая для увеличения мощности сети.
• Треугольник, поддерживающий постоянное напряжение в сети.

Вне зависимости от выбранной схемы, самым сложным является изготовление и подключение малогабаритных трансформаторов. Это включает в себя atx, который так популярен в поисковых системах. Это модель, которая устанавливается в системные блоки компьютеров, и сделать ее самостоятельно крайне сложно.

К числу трудностей изготовления малых трансформаторов относятся сложность намотки и изоляции, правильное подключение вторичной обмотки независимо от выбранной схемы, а также трудность поиска сердечника. Словом, купить такой трансформатор проще и дешевле. А вот как правильно выбрать модель – это совсем другая история.

4 практических совета по наладке и сборке трансформатора: личный опыт

Сборка магнитопровода

Степень сжатия пластин влияет на шум, издаваемый железом сердечника при колебаниях от протекающего через него магнитного потока.

В то же время неплотное прилегание железа с воздушными зазорами увеличивает магнитное сопротивление и вызывает дополнительные потери энергии.

Если для стягивания пластин используются металлические болты, то они должны быть изолированы от железного сердечника бумажными вставками и картонными шайбами.

В противном случае вдоль этой насадки появится искусственно созданная короткозамкнутая катушка. В нем будет наводиться дополнительная ЭДС, что значительно снижает его КПД.

Состояние изоляции болтов крепления по отношению к железу жилы проверяют мегаомметром на напряжение 1000 вольт и более. Показание должно быть не менее 0,5 МОм.

Расчет провода по плотности тока

Оптимальные размеры трансформатора играют важную роль для устройств, работающих в условиях экстремальных нагрузок.

Для питающей обмотки, подключаемой к бытовой электропроводке, плотность тока лучше выбирать из расчета 2 А/мм кв, а для остальных — 2,5.

Способы упаковки

Быстрая намотка на объемном станке занимает повышенный объем и нормально работает с относительно небольшими диаметрами проволоки.

Качественная укладка обеспечивается намоткой тугими витками рядом друг с другом с расположением их рядами и укладкой с ровными слоями изоляции из конденсаторной бумаги, лакоткани и других материалов.

Для создания диэлектрического слоя хорошо подходит целлофановая (не полиэтиленовая) лента. Их можно вырезать из сигаретных пачек. Кулинарная пленка для запекания мясных изделий и выпечки отлично справляется с задачами утепляющего слоя.

Также придает красивый внешний вид внешнему покрытию катушки, при этом защищая его от механических повреждений.

Обмотки сварочно-зарядных агрегатов, работающих в экстремальных условиях с большими нагрузками, следует дополнительно пропитывать между рядами слоями силикатного клея (жидкого стекла).

Необходимо дать время высохнуть. После этого наматывается следующий слой, что значительно продлевает время сборки. Зато трансформатор, выполненный по этой технологии, хорошо выдерживает высокие температурные нагрузки, не создавая межвитковых замыканий.

В качестве альтернативы такой защите работает пропитка рядов проволоки нагретым воском, но лучше изолирует жидкое стекло.

Когда длины провода не хватает на всю обмотку, его подключают. Подключение должно производиться не внутри катушки, а снаружи. Это позволяет регулировать выходное напряжение и ток.

Измерение тока без нагрузки на трансформаторе

Мощные сварочные аппараты требуют точного подбора объема пластин и числа оборотов рабочего напряжения, которые соединяются между собой.

Качественную регулировку можно выполнить путем измерения тока холостого хода при оптимальном значении напряжения обмотки входного тока.

Значение должно быть в пределах 100 ÷ 150 миллиампер на 100 ватт подаваемой мощности для трансформаторных изделий длительного действия. При кратковременной работе с частыми остановками его можно увеличить до 400÷500 мА.

При расчете трансформатора с помощью онлайн-калькулятора или проверке расчетов по устаревшим формулам приходится собирать всю конструкцию в фурнитуре и проводке. При первых сборках своими руками можно сделать много досадных ошибок.

Чтобы их избежать, рекомендую посмотреть видео владельца Юность Ру. Очень подробно и понятно объясняет технологию сборки и расчета. Под видео много полезных комментариев, которые тоже стоит прочитать.

Если вы заметили какие-либо моменты в видео, которые немного отличаются от моих рекомендаций, вы можете задавать вопросы в разделе комментариев. Обязательно обсудим.

Как правильно провести расчет трансформаторов разных видов, формулы и примеры

Вставьте код без рекламы с прямой ссылкой на ваш сайт. Введите код с рекламой без прямой ссылки на сайт. Скопируйте и вставьте этот код на свою страницу, где вы хотите, чтобы калькулятор отображался. Справочный портал калькуляторов. Выбранные услуги. Нажмите, чтобы добавить избранные службы. Расчет трансформатора, онлайн калькулятор позволит рассчитать параметры трансформатора, такие как мощность, ток, количество витков и диаметр провода в обеих обмотках, по габаритам, входному и выходному напряжению. Входное напряжение: В Размеры а: см Размеры б: см Размеры с: см Размеры в: см Выходное напряжение: В Трансформатор представляет собой статическое электромагнитное устройство, состоящее из двух или более индуктивно связанных обмоток, намотанных на общий ферромагнитный сердечник, предназначенное для преобразования переменного тока в — напряжения за счет электромагнитной индукции.

Расчет трансформатора: онлайн калькулятор или дедовский метод для дома — выбери сам

Ремонт современных электроприборов и изготовление самодельных конструкций часто связаны с блоками питания, пускателями и другими устройствами, использующими трансформаторное преобразование энергии. Их состояние должно быть в состоянии быть проанализировано и оценено.

Думаю, рассчитать трансформатор поможет онлайн-калькулятор, работающий по заготовленному алгоритму, или старый проверенный дедовский метод с формулами, требующими вдумчивого отношения. Попробуйте оба метода, выберите лучший.

Сразу обращаю внимание на проблему, что данные методы не способны точно учесть магнитные свойства сердечника, который может быть изготовлен из разных марок электротехнической стали.

Поэтому реальные электрические характеристики составного трансформатора могут отличаться на несколько вольт или на количество ампер от расчетного значения. На практике это обычно не критично, но всегда можно исправить, изменив числовое значение в одной из обмоток.

Поперечное сечение магнитопровода передает первичную энергию магнитным потоком вторичной обмотке. Обладая определенным магнитным сопротивлением, он ограничивает процесс трансформации.

Форма, материал и поперечное сечение сердечника определяют мощность, которая может быть преобразована и нормально передана во вторичную цепь.

Как пользоваться онлайн калькулятором для расчета трансформатора пошагово

Подготовка исходных данных за 6 простых шагов

Шаг 1. Задание формы сердечника и его сечения

Наилучшее распределение магнитного потока имеют сердечники из W-образных пластин. Кольцевая форма U-образных составных частей имеет высокую стойкость.

Для выполнения расчета необходимо указать форму сердечника по типу пластины (нажав на точку) и ее измеренные линейные размеры:

1. Ширина пластины под катушку с намоткой.
2. Толщина упаковки.

Вставьте эти данные в соответствующие ячейки таблицы.

Шаг 2. Выбор напряжения

Трансформатор выполнен в виде повышающей, понижающей (принципиально обратимой) или разделительной конструкции. В любом случае необходимо указать, какие напряжения вам нужны на первичной и вторичной обмотках в вольтах.

Читайте также: Расчёт шунтирующего сопротивления амперметра

Заполните указанные ячейки.

Шаг 3. Частота сигнала переменного тока

По умолчанию значение по умолчанию для домашней сети составляет 50 герц. При необходимости его нужно менять на требуемый один за другим расчетом. А вот для высокочастотных трансформаторов, используемых для импульсных источников питания, этот прием не предназначен.

• Они изготавливаются из других основных материалов и рассчитываются другими способами.
• Шаг №4. Эффективность
• Для обычных моделей сухих трансформаторов КПД зависит от подаваемой электрической мощности и рассчитывается как среднее значение.
• Но вы можете настроить значение вручную.
• Шаг №5. Магнитная индуктивность
• Параметр определяет зависимость магнитного потока от геометрических размеров и формы проводника, по которому течет ток.

По умолчанию для расчета трансформаторов используется средний параметр 1,3 Тесла. Это можно исправить.

Шаг №6 плотность тока

Термин используется для выбора обмоточной проволоки в соответствии с условиями эксплуатации. Среднее значение для меди составляет 3,5 ампера на квадратный миллиметр поперечного сечения.

Для работы трансформатора в условиях повышенного нагрева его следует уменьшить. В случае принудительного охлаждения или пониженных нагрузок допускается увеличение. Впрочем, 3,5 А/мм кв вполне подойдет для бытовой техники.

Выполнение онлайн расчета трансформатора

После заполнения ячеек исходными данными нажмите кнопку «Рассчитать». Программа автоматически обрабатывает введенные данные и отображает результаты расчета в виде таблицы.

Как рассчитать силовой трансформатор по формулам за 5 этапов

Привожу упрощенную методику, которую использовал десятилетиями для изготовления и испытания самодельных трансформаторных блоков из железа неизвестной по мощности нагрузки марки.

Согласно ему, мне почти всегда удавалось накрутить раунд с первого раза. Очень редко приходилось добавлять или уменьшать определенное количество витков.

Этап №1. Как мощность сухого трансформатора влияет на форму и поперечное сечение магнитопровода

Расчет основан на среднем коэффициенте полезного действия ŋ, который представляет собой отношение электрической мощности S2, преобразованной во вторичной обмотке, к приложенной общей мощности S1 в первичной обмотке.

ŋ = S1 / S2

Потери мощности во вторичной обмотке оцениваются по статистической таблице.

Мощность трансформатора, Вт	Эффективность ŋ
15÷50	0,50÷0,80
50÷150	0,80÷0,90
150÷300	0,90÷0,93
300÷1000	0,93÷0,95
>1000	0,95÷0,98

Электрическая мощность устройства определяется произведением номинального тока, протекающего через первичную обмотку в амперах, на напряжение бытовой электропроводки в вольтах.

Она преобразуется в магнитную энергию, протекающую через сердечник, полностью распределенную в нем, в зависимости от формы распределения потока:

1. для кольцевой фигуры из П-образных пластин площадь поперечного сечения под катушкой магнитопровода рассчитывается как Qc=√S1;
2. для сердечника из W-образных пластин Qc=0,7√S1.

Таким образом, первый этап расчета позволяет: узнать требуемое значение первичной или вторичной мощности, выбрать магнитопровод по форме и сечению сердечника; или, исходя из размеров существующего магнитопровода, оценить электрическую мощность, которую может пропустить построенный трансформатор.

Этап №2. Особенности вычисления коэффициента трансформации и токов внутри обмоток

Силовой трансформатор предназначен для преобразования электрической энергии одного значения напряжения в другое, например U1=220 вольт на входе и U2=24 вольта на выходе.

Коэффициент трансформации в приведенном выше примере записывается в виде выражения 220/24 или дроби со значением первичного напряжения в числителе и вторичного напряжения в знаменателе. Он также позволяет определить соотношение числа витков между обмотками.

n = W1/W2

На первом шаге мы уже определили электрическую мощность каждой обмотки. По ним и величине напряжения необходимо рассчитать силу электрического тока I = S/U внутри любой катушки.

Этап №3. Как вычислить диаметры медного провода для каждой обмотки

При определении сечения проводника катушки используется эмпирическое выражение, учитывающее, что плотность тока находится в пределах 1,8÷3 ампер на квадратный миллиметр.

Мы определили значение тока в амперах для каждой обмотки на предыдущем шаге.

Теперь мы просто возьмем квадратный корень из этого и умножим на коэффициент 0,8. Полученное число записывается в миллиметрах. Это расчетный диаметр проволоки для катушки.

Его выбирают с учетом выделения допустимого тепла за счет протекающего через него тока. Если позволяет место в основном окне, диаметр можно немного увеличить. Тогда эти обмотки будут лучше приспособлены к тепловым нагрузкам.

Когда даже при плотной намотке все витки провода не помещаются в окно магнитопровода, сечение можно немного уменьшить. Но такой трансформатор следует использовать для кратковременной работы и последующего охлаждения.

При выборе диаметра провода достигается оптимальное соотношение между нагревом при работе и размерами свободного пространства внутри сердечника, что позволяет разместить все обмотки.

Этап №4. Определение числа витков обмоток по характеристикам электротехнической стали: важные моменты

Расчет основан на использовании магнитных свойств железного сердечника. Промышленные трансформаторы собираются из разных марок электротехнической стали, подобранных для конкретных условий работы. Они рассчитываются по сложным, индивидуальным алгоритмам.

Домашнему мастеру достаются магнитопроводы неизвестной марки, определить какие именно электрические характеристики ему практически невозможно. Поэтому в формулах учитываются средние параметры, которые несложно скорректировать при вводе в эксплуатацию.

Для расчета вводится эмпирический коэффициент ω’. Он учитывает величину напряжения в вольтах, которое индуцируется за один оборот катушки и связано с сечением магнитопровода Qc (см кв).

ω’=45/Qc (оборот/вольт)

В первичной обмотке количество витков рассчитывается как W1= ω’∙U1, а во вторичной — W2= ω’∙U2.

Этап №5. Учет свободного места внутри окна магнитопровода

На этом шаге нужно определить, все ли обмотки поместятся в свободное пространство окна сердечника с учетом габаритов катушки.

Для этого будем считать, что провод имеет сечение не круглое, а квадратное со стороной того же диаметра. Тогда при совершенно идеальной натянутой закладке он будет занимать площадь, равную произведению единичного сечения на число витков.

Увеличиваем эту площадь процентов на 30, потому что идеально вывернуть углы не получится. Это будет где-то внутри полостей катушки и все равно займет некоторое место.

Затем полученные площади витков каждой обмотки сравниваем с окном магнитопровода и делаем выводы.

Второй способ оценки — качать витки «на счастье». Его можно использовать, если новая конструкция перематывается нитью со старых рабочих бобин на тот же сердечник.

4 практических совета по наладке и сборке трансформатора: личный опыт

1. Сборка магнитопровода
2. Степень сжатия пластин влияет на шум, издаваемый железом сердечника при колебаниях от протекающего через него магнитного потока.
3. В то же время неплотное прилегание железа с воздушными зазорами увеличивает магнитное сопротивление и вызывает дополнительные потери энергии.
4. Если для стягивания пластин используются металлические болты, то они должны быть изолированы от железного сердечника бумажными вставками и картонными шайбами.

В противном случае вдоль этой насадки появится искусственно созданная короткозамкнутая катушка.

В нем будет наводиться дополнительная ЭДС, что значительно снижает его КПД.

Состояние изоляции болтов крепления по отношению к железу жилы проверяют мегаомметром на напряжение 1000 вольт и более. Показание должно быть не менее 0,5 МОм.

• Расчет провода по плотности тока
• Оптимальные размеры трансформатора играют важную роль для устройств, работающих в условиях экстремальных нагрузок.
• Для питающей обмотки, подключаемой к бытовой электропроводке, плотность тока лучше выбирать из расчета 2 А/мм кв, а для остальных — 2,5.
• Способы упаковки
• Быстрая намотка на объемном станке занимает повышенный объем и нормально работает с относительно небольшими диаметрами проволоки.
• Качественная укладка обеспечивается намоткой тугими витками рядом друг с другом с расположением их рядами и укладкой с ровными слоями изоляции из конденсаторной бумаги, лакоткани и других материалов.

Для создания диэлектрического слоя хорошо подходит целлофановая (не полиэтиленовая) лента. Их можно вырезать из сигаретных пачек. Кулинарная пленка для запекания мясных изделий и выпечки отлично справляется с задачами утепляющего слоя.

Также придает красивый внешний вид внешнему покрытию катушки, при этом защищая его от механических повреждений.

Обмотки сварочно-зарядных агрегатов, работающих в экстремальных условиях с большими нагрузками, следует дополнительно пропитывать между рядами слоями силикатного клея (жидкого стекла).

Необходимо дать время высохнуть. После этого наматывается следующий слой, что значительно продлевает время сборки. Зато трансформатор, выполненный по этой технологии, хорошо выдерживает высокие температурные нагрузки, не создавая межвитковых замыканий.

В качестве альтернативы такой защите работает пропитка рядов проволоки нагретым воском, но лучше изолирует жидкое стекло.

Когда длины провода не хватает на всю обмотку, его подключают. Подключение должно производиться не внутри катушки, а снаружи. Это позволяет регулировать выходное напряжение и ток.

1. Измерение тока без нагрузки на трансформаторе
2. Мощные сварочные аппараты требуют точного подбора объема пластин и числа оборотов рабочего напряжения, которые соединяются между собой.
3. Качественную регулировку можно выполнить путем измерения тока холостого хода при оптимальном значении напряжения обмотки входного тока.

Значение должно быть в пределах 100 ÷ 150 миллиампер на 100 ватт подаваемой мощности для трансформаторных изделий длительного действия. При кратковременной работе с частыми остановками его можно увеличить до 400÷500 мА.

При расчете трансформатора с помощью онлайн-калькулятора или проверке расчетов по устаревшим формулам приходится собирать всю конструкцию в фурнитуре и проводке. При первых сборках своими руками можно сделать много досадных ошибок.

Чтобы их избежать, рекомендую посмотреть видео Виктора Эгеля. Очень подробно и понятно объясняет технологию сборки и расчета. Под видео много полезных комментариев, которые тоже стоит прочитать.

Если вы заметили в видео какие-то моменты, немного отличающиеся от моих рекомендаций, вы можете задавать вопросы в х. Обязательно обсудим.

Виды сердечников

Трансформаторы отличаются друг от друга не только областью применения, техническими характеристиками и габаритами, но и типом магнитопровода. Очень важным параметром, влияющим на величину магнитного поля, помимо соотношения витков, является размер сердечника. Насыщающая способность зависит от значения. Эффект насыщения возникает, когда при увеличении тока в катушке величина магнитного потока остается неизменной, т е сила не изменяется.

Для предотвращения возникновения эффекта насыщения потребуется правильно рассчитать объем и сечение сердечника, размер которого определяет мощность трансформатора. Следовательно, чем больше мощность трансформатора, тем больше должен быть сердечник.

По конструкции сердечник делится на три основных типа:

• столб;
• бронированный;
• тороидальный.

Цепь магнитопровода представляет собой конструкцию П-образного или Ш-образного типа. Он собран из стержней, стянутых хомутом. Для защиты катушек от воздействия внешних электромагнитных сил применяют бронированные магнитопроводы. Их хомут расположен снаружи и замыкает стержень со шпулей. Кольцевидный внешний вид сделан из металлических полос. Такие сердечники являются наиболее экономичными из-за кольцевой конструкции.

Зная форму сердечника, легко рассчитать мощность трансформатора. Он находится по простой формуле: P=(S/K)*(S/K), где:

• S — площадь поперечного сечения сердечника.
• К – постоянный коэффициент, равный 1,33.

Площадь сердцевины зависит от вида, единицей измерения является квадратный сантиметр. Результат измеряется в ваттах. Но на практике часто приходится рассчитывать сечение сердечника по требуемой мощности трансформатора: Sc = 1,2√P, см2. На основании формул можно подтвердить вывод: чем больше мощность изделия, тем больше используемый сердечник.

Как рассчитать количество витков первичной обмотки?

Да, пока мы предполагали, что первичная обмотка цела. Но что, если он окажется сорванным или сожженным дотла?

Разорванную обмотку можно размотать, отремонтировать и перемотать. А вот сгоревшую обмотку необходимо намотать обратно новым проводом.

Конечно, проще всего подсчитать количество витков, сняв первичную обмотку.

Если счетчика нет, а вы, как и я, пользуетесь устройством на базе ручной дрели, то можно рассчитать уменьшение дрели и посчитать количество полных оборотов ручки дрели. Пока у меня на рынке не появился тахометр, я так и поступал.

Но если обмотка сильно повреждена или вообще отсутствует, можно рассчитать количество витков по приведенной выше формуле. Эта формула справедлива для частоты 50 Гц.

ω=44/(Т*С)

ω — число оборотов на вольт,

44 — постоянный коэффициент,

T — значение индукции в Теслах,

S — поперечное сечение магнитопровода в квадратных сантиметрах.

Пример.

Сечение моего магнитопровода 6,25 см².

Магнитопровод витой, бронированный, поэтому выбираю индукцию 1,5 Тл.

44 / (1,5 * 6,25) = 4,693 вит./вольт

Определяем количество витков первичной обмотки с учетом максимального сетевого напряжения:

4,693 * 220 * 1,05 = 1084 вит.

Допустимое отклонение сетевого напряжения, принятое в большинстве стран: -10…+5%. Отсюда коэффициент 1,05.

Величину индукции можно определить по таблице.

Тип магнитопровода	Магнитная индукция макс. (Тл) при мощности трансформатора (Вт)
5-15	15-50	50-150	150-300	300-1000
Броня штампованная	1,1-1,3	1,3	1,3-1,35	1,35	1,35-1,2
Броня скрученная	1,55	1,65	1,65	1,65	1,65
Тороидальный витой	1,7	1,7	1,7	1,65	1,6

Не следует использовать максимальное значение индукции, так как оно может сильно различаться для магнитопроводов разного качества.

Назад в верхнее меню

Страницы 1 2 3 4

5 июля 2010 (20:38) в Блоки питания, DIY, техника

Назначение и функциональность

Итак, какова функция трансформатора?

1. Это снижение напряжения до требуемых параметров.
2. С его помощью снижается гальваническая развязка сети.

Что касается второй функции, то необходимо дать пояснения. Обе обмотки (первичная и вторичная) трансформатора тока напрямую друг с другом не связаны. Это означает, что сопротивление устройства фактически должно быть бесконечным. Это на самом деле идеально. Связь обмоток происходит через магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой. Вот такой сложный функционал.

Как рассчитать силовой трансформатор по формулам за 5 этапов

Привожу упрощенную методику, которую использовал десятилетиями для изготовления и испытания самодельных трансформаторных блоков из железа неизвестной по мощности нагрузки марки.

Согласно ему, мне почти всегда удавалось накрутить раунд с первого раза. Очень редко приходилось добавлять или уменьшать определенное количество витков.

Этап №1. Как мощность сухого трансформатора влияет на форму и поперечное сечение магнитопровода

Расчет основан на среднем коэффициенте полезного действия ŋ, который представляет собой отношение электрической мощности S2, преобразованной во вторичной обмотке, к приложенной общей мощности S1 в первичной обмотке.

ŋ = S1 / S2

Потери мощности во вторичной обмотке оцениваются по статистической таблице.

Мощность трансформатора, Вт	Эффективность ŋ
15÷50	0,50÷0,80
50÷150	0,80÷0,90
150÷300	0,90÷0,93
300÷1000	0,93÷0,95
>1000	0,95÷0,98

Электрическая мощность устройства определяется произведением номинального тока, протекающего через первичную обмотку в амперах, на напряжение бытовой электропроводки в вольтах.

Она преобразуется в магнитную энергию, протекающую через сердечник, полностью распределенную в нем, в зависимости от формы распределения потока:

1. для кольцевой фигуры из П-образных пластин площадь поперечного сечения под катушкой магнитопровода рассчитывается как Qc=√S1;
2. для сердечника из W-образных пластин Qc=0,7√S1.

Таким образом, первый этап расчета позволяет: узнать требуемое значение первичной или вторичной мощности, выбрать магнитопровод по форме и сечению сердечника; или, исходя из размеров существующего магнитопровода, оценить электрическую мощность, которую может пропустить построенный трансформатор.

Этап №2. Особенности вычисления коэффициента трансформации и токов внутри обмоток

Силовой трансформатор предназначен для преобразования электрической энергии одного значения напряжения в другое, например U1=220 вольт на входе и U2=24 вольта на выходе.

Коэффициент трансформации в приведенном выше примере записывается в виде выражения 220/24 или дроби со значением первичного напряжения в числителе и вторичного напряжения в знаменателе. Он также позволяет определить соотношение числа витков между обмотками.

n = W1/W2

На первом шаге мы уже определили электрическую мощность каждой обмотки. По ним и величине напряжения необходимо рассчитать силу электрического тока I = S/U внутри любой катушки.

Этап №3. Как вычислить диаметры медного провода для каждой обмотки

При определении сечения проводника катушки используется эмпирическое выражение, учитывающее, что плотность тока находится в пределах 1,8÷3 ампер на квадратный миллиметр.

Мы определили значение тока в амперах для каждой обмотки на предыдущем шаге.

Теперь мы просто возьмем квадратный корень из этого и умножим на коэффициент 0,8. Полученное число записывается в миллиметрах. Это расчетный диаметр проволоки для катушки.

Его выбирают с учетом выделения допустимого тепла за счет протекающего через него тока. Если позволяет место в основном окне, диаметр можно немного увеличить. Тогда эти обмотки будут лучше приспособлены к тепловым нагрузкам.

Когда даже при плотной намотке все витки провода не помещаются в окно магнитопровода, сечение можно немного уменьшить. Но такой трансформатор следует использовать для кратковременной работы и последующего охлаждения.

При выборе диаметра провода достигается оптимальное соотношение между нагревом при работе и размерами свободного пространства внутри сердечника, что позволяет разместить все обмотки.

Этап №4. Определение числа витков обмоток по характеристикам электротехнической стали: важные моменты

Расчет основан на использовании магнитных свойств железного сердечника. Промышленные трансформаторы собираются из разных марок электротехнической стали, подобранных для конкретных условий работы. Они рассчитываются по сложным, индивидуальным алгоритмам.

Домашнему мастеру достаются магнитопроводы неизвестной марки, определить какие именно электрические характеристики ему практически невозможно. Поэтому в формулах учитываются средние параметры, которые несложно скорректировать при вводе в эксплуатацию.

Для расчета вводится эмпирический коэффициент ω’. Он учитывает величину напряжения в вольтах, которое индуцируется за один оборот катушки и связано с сечением магнитопровода Qc (см кв).

ω’=45/Qc (оборот/вольт)

В первичной обмотке количество витков рассчитывается как W1= ω’∙U1, а во вторичной — W2= ω’∙U2.

Этап №5. Учет свободного места внутри окна магнитопровода

На этом шаге нужно определить, все ли обмотки поместятся в свободное пространство окна сердечника с учетом габаритов катушки.

Для этого будем считать, что провод имеет сечение не круглое, а квадратное со стороной того же диаметра. Тогда при совершенно идеальной натянутой закладке он будет занимать площадь, равную произведению единичного сечения на число витков.

Увеличиваем эту площадь процентов на 30, потому что идеально вывернуть углы не получится. Это будет где-то внутри полостей катушки и все равно займет некоторое место.

Затем полученные площади витков каждой обмотки сравниваем с окном магнитопровода и делаем выводы.

Второй способ оценки — качать витки «на счастье». Его можно использовать, если новая конструкция перематывается нитью со старых рабочих бобин на тот же сердечник.

Трансформатор и особенности его конструкции

Такое устройство, как трансформатор, включает в себя следующие компоненты: сердечник (магнитопровод); наложенная на него обмотка.
Обмотка, подключенная к источнику преобразуемого напряжения, называется первичной, а та, к которой подключены источники потребления тока, соответственно вторичной. По согласованию трансформаторы бывают:

• импульс;
• источники питания;
• координировать.

Необходимые расчеты для приборов на базе старых самодельных устройств выполнить практически невозможно, так как крайне сложно найти необходимое железо и обмоточный провод. Поэтому необходимо брать магнитопровод с мощностью, превышающей потребности и увеличивающей размеры трансформаторов.

Видео: Тороидальный трансформатор

Необходимые сведения

Для производства намоточных изделий необходимо руководствоваться большим количеством информации. От этого будет напрямую зависеть качество и срок службы готового блока питания. Следует грамотно подойти к процессу расчета, учитывая такие показатели, как магнитная индуктивность, КПД и плотность тока. В противном случае изделие окажется ненадежным и вскоре выйдет из строя. К основным характеристикам следует отнести:

• Входное напряжение сети. Это зависит от источника, к которому должен быть подключен трансформатор. Стандарт: 110 В, 220 В, 380 В, 660 В. На практике может быть любым, в зависимости от характеристик промежуточных цепей.
• Выходное напряжение трансформатора является величиной, необходимой для обеспечения стабильной работы потребителя. Часто необходимо производить продукт с несколькими номиналами или с регулируемым напряжением. Тогда необходимо учитывать его максимальное значение.
• Ток нагрузки. При фиксированном значении рассчитываются жесткие свойства устройства, но часто необходимо дать регулируемое значение, тогда нужно будет учитывать максимальное значение.
• Частота сети. Мы используем европейский стандарт, т.е. 50 Гц.
• Мощность нагрузки. Это не основной параметр, потому что его можно определить по напряжению и току.
• Количество выходных обмоток. В некоторых электронных устройствах используются блоки питания с несколькими выходными напряжениями. Для производства силовой электроники используется в основном один номинал, например для сварочных трансформаторов.

Также нужно учитывать тип сердечника, ведь от конструкции напрямую зависит принцип расчета показателей изделия. Существует множество вариаций как по дизайну, так и по материалам. Если учитывать последнее, то не имеет смысла из-за мелких погрешностей, то большое значение имеют форма и размеры. Поэтому нужны разные алгоритмы расчета, зависящие от этого критерия. Начнем с самого простого и распространенного.

Не всегда необходимо выполнять расчет по требуемым данным. Часто в наличии есть какое-то железо, тогда надо будет определить мощность трансформатора по сечению магнитопровода. Онлайн-программы, доступные в Интернете, позволяют определять параметры в любом порядке.

Формулы для расчета числа витков трансформатора

Вторичные витки = Первичные витки * Пик вторичного напряжения, В / Пик входного напряжения, В
Как видно из формул, количество витков не зависит от магнитной проницаемости сердечника. Поскольку сердечнику с зазором соответствует сердечник с меньшей магнитной проницаемостью, но без зазора, число витков также не зависит от величины зазора. Но ток холостого хода трансформатора зависит от проницаемости (и расстояния). Если оно обратно пропорционально этому значению. Поскольку мы обычно заинтересованы в снижении тока холостого хода, лучше использовать материал с более высокой проницаемостью, если нет противопоказаний.

Как определить число витков обмотки трансформатора не разматывая катушку

При отсутствии данных о конкретной модели трансформатора количество витков в обмотках определяют с помощью одной из функций мультиметра.

Мультиметр должен быть установлен в режим омметра. Затем определяются выводы всех имеющихся обмоток. При наличии зазора между магнитопроводом и катушкой поверх всех обмоток наматывают дополнительную обмотку из тонкого провода. Точность результатов измерения будет зависеть от количества оборотов.

Один щуп прибора подключается к концу основной обмотки, а другой — к вторичной обмотке. Все обмотки измеряются по очереди. Первичным считается тот, у которого наибольшее сопротивление. Полученные данные позволяют рассчитать трансформатор и вместе с другими параметрами выбрать наиболее оптимальную конструкцию для конкретной электрической цепи.

Расчёт трехфазного трансформатора

Различные способы подключения одной, двух и более ламп

Читайте также: Как резать стекло стеклорезом: рекомендации и видео

Изготовление трехфазного трансформатора и его точный расчет – более сложный процесс, так как первичная и вторичная обмотки уже состоят из трех витков. Это разновидность силового трансформатора, магнитопровод чаще всего выполнен стержневым методом. Здесь уже появляются такие понятия, как фазное и линейное напряжения. Линейный измеряется между двумя фазами, а фазовый между фазой и землей. Если трехфазный трансформатор рассчитан на 0,4 кВ, то линейное напряжение будет 380В, а фазное 220 В. Обмотки могут быть соединены звездой или треугольником, что дает разные значения токов и напряжений.

Обмотки трехфазного трансформатора размещают на стержнях так же, как и у однофазного, т.е низковольтные обмотки низковольтного трансформатора располагают ближе к стержню, а высоковольтные обмотки обмотки высокого напряжения размещены на обмотках низкого напряжения.

Высоковольтные трехфазные трансформаторы тока рассчитываются и изготавливаются исключительно в промышленных условиях. Кстати, любой понижающий трансформатор при повторном включении действует как повышающее устройство.

Таблица количества вольт на виток

Чтобы не производить расчеты непрерывно, можно воспользоваться таблицей, в которой указаны средние данные обмоток в зависимости от мощности:

Мощность, П	Сечение в см2, S	Количество белых. /Б,В	Мощность, П	Сечение в см2, S	Количество белых. /Б,В
один	1,4	32	50	9,0	5,0
2	2.1	21	60	9,8	4.6
5	3,6	1. 3	70	10.3	4.3
10	4.6	9,8	80	11,0	4.1
пятнадцать	5,5	8.4	90	11,7	3,9
20	6.2	7.3	100	12.3	3,7
25	6,6	6.7	120	13,4	3.4
тридцать	7.3	6.2	150	15,0	3.0
40	8.3	5.4	200	17,3	2,6

Типовой расчёт параметров

Довольно часто радиолюбители используют упрощенную методику при расчете трансформатора. Это позволяет выполнять расчеты дома, не используя величины, которые трудно узнать. Но проще воспользоваться готовым онлайн-калькулятором для расчета трансформатора. Для использования такого калькулятора необходимо знать некоторые данные, а именно:

• напряжение первичной и вторичной обмоток;
• основные размеры;
• толщина пластины.

После их ввода нужно нажать на кнопку «Рассчитать» или аналогичную по названию и дождаться результата.

Стержневой тип магнитопровода

При отсутствии возможности посчитать на калькуляторе такую ​​операцию несложно выполнить самостоятельно и вручную. Для этого нужно определить напряжение на выходе вторичной обмотки U2 и необходимую мощность Po. Расчет следующий:

После завершения первого шага переходите к следующему шагу расчета. Число витков в первичной обмотке находится по формуле: K1 = 50*U1/S. А количество витков вторичной обмотки определяется выражением К2=55*U2/S, где:

• U1 — напряжение первичной обмотки, В.
• S – площадь сердечника, см².
• К1, К2 — количество витков в обмотках, шт.

Осталось рассчитать диаметр намотанной проволоки. Он равен D = 0,632*√I, где:

• d — диаметр проволоки, мм.
• I — ток обмотки расчетной катушки, А.