Калькулятор расчета трансформатора: онлайн-инструмент для расчета параметров трансформатора

Как рассчитать параметры трансформатора. Какие формулы используются для расчета обмоток трансформатора. Как выбрать сечение провода и сердечника трансформатора. Онлайн-калькулятор для быстрого расчета трансформатора.

Принцип работы трансформатора

Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения и тока одного значения в переменное напряжение и ток другого значения той же частоты. Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции.

Основные элементы конструкции трансформатора:

• Магнитопровод (сердечник) — замкнутая магнитная цепь, по которой проходит основной магнитный поток
• Обмотки — проводники, намотанные на магнитопровод
• Изоляция — электроизоляционные материалы между обмотками и магнитопроводом
• Система охлаждения — отвод тепла, выделяемого при работе

При подключении первичной обмотки к источнику переменного напряжения в ней возникает переменный ток, создающий переменный магнитный поток в сердечнике. Этот поток, пересекая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней ЭДС. При подключении нагрузки к вторичной обмотке в ней возникает ток.

Основные расчетные формулы для трансформатора

Для расчета параметров трансформатора используются следующие основные формулы:

Коэффициент трансформации:

K = U1 / U2 = w1 / w2

где U1, U2 — напряжения первичной и вторичной обмоток, w1, w2 — число витков первичной и вторичной обмоток

Мощность трансформатора:

S = U1 * I1 = U2 * I2

где S — полная мощность, I1, I2 — токи первичной и вторичной обмоток

Сечение провода обмоток:

q = I / j

где q — сечение провода, I — ток обмотки, j — допустимая плотность тока (2-4 А/мм2)

Сечение магнитопровода:

Sм = √(S / 6.5)

где Sм — сечение магнитопровода в см2, S — мощность трансформатора в ВА

Как рассчитать число витков обмоток трансформатора

Для расчета числа витков обмоток трансформатора используется следующая формула:

w = (U * 104) / (4.44 * f * B * S)

где w — число витков обмотки, U — напряжение обмотки, f — частота тока, B — магнитная индукция в сердечнике (обычно 1-1.5 Тл), S — сечение сердечника в см2

Алгоритм расчета витков:

1. Рассчитать сечение магнитопровода по мощности трансформатора
2. Задать значение магнитной индукции (обычно 1-1.5 Тл)
3. Рассчитать число витков первичной обмотки по формуле
4. Рассчитать число витков вторичной обмотки, умножив витки первичной на коэффициент трансформации

Выбор сечения провода обмоток трансформатора

Сечение провода обмоток определяется по току и допустимой плотности тока:

q = I / j

где q — сечение провода в мм2, I — ток обмотки в А, j — плотность тока (2-4 А/мм2)

Рекомендации по выбору плотности тока:

• Для трансформаторов малой мощности (до 100 ВА) — 4-5 А/мм2
• Для средней мощности (100-1000 ВА) — 3-4 А/мм2
• Для большой мощности (более 1000 ВА) — 2-3 А/мм2

После расчета сечения выбирается ближайший стандартный диаметр провода по таблице.

Расчет сечения магнитопровода трансформатора

Сечение магнитопровода (сердечника) трансформатора рассчитывается по формуле:

Sм = √(S / 6.5)

где Sм — сечение магнитопровода в см2, S — мощность трансформатора в ВА

Для трансформаторов малой мощности можно использовать упрощенную формулу:

Sм = 0.55 * √S

После расчета сечения выбирается ближайший стандартный размер пластин магнитопровода.

Онлайн-калькулятор для расчета трансформатора

Для быстрого расчета основных параметров трансформатора можно воспользоваться онлайн-калькулятором. Он позволяет рассчитать:

• Число витков обмоток
• Сечение проводов обмоток
• Сечение магнитопровода
• Мощность трансформатора

Для расчета необходимо ввести исходные данные:

• Напряжение первичной обмотки
• Напряжение вторичной обмотки
• Мощность трансформатора
• Частота тока

Калькулятор автоматически рассчитает все необходимые параметры по приведенным выше формулам.

Особенности расчета тороидальных трансформаторов

Тороидальные трансформаторы имеют ряд преимуществ по сравнению с трансформаторами на П-образных и Ш-образных сердечниках:

• Меньшие габариты и вес
• Более высокий КПД
• Меньшее поле рассеяния
• Меньший уровень шума

Особенности расчета тороидальных трансформаторов:

1. Сечение сердечника рассчитывается по той же формуле: Sм = √(S / 6.5)
2. Число витков на 1 В напряжения: w = 45 / Sм
3. Длина среднего витка обмотки: l = π(D + d) / 2, где D и d — внешний и внутренний диаметры тороида
4. Площадь окна намотки: So = π(D — d)h / 4, где h — высота сердечника

При намотке тороидальных трансформаторов важно равномерно распределять витки по всей поверхности сердечника для снижения индуктивности рассеяния.

Рекомендации по сборке трансформатора

При самостоятельной сборке трансформатора следует учитывать следующие рекомендации:

• Пластины сердечника собираются «вперекрышку» для уменьшения магнитного сопротивления
• Между слоями обмоток укладывается изоляция (бумага, лавсан)
• Обмотки наматываются плотно и равномерно
• Выводы обмоток надежно изолируются
• Для отвода тепла используется пропитка лаком или заливка компаундом
• Сердечник стягивается с усилием для устранения вибрации

Важно соблюдать правила электробезопасности при работе с высоким напряжением. При отсутствии опыта лучше доверить изготовление трансформатора специалистам.

онлайн-калькуляторы, особенности автотрансформаторов и торов • Мир электрики

Принцип работы устройства

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

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

В основе принципа действия любого трансформаторного устройства лежит эффект возникновения магнитного поля вокруг проводника с текущим по нему электрическим током. Такое поле также возникает вокруг магнитов. Током называется направленный поток электронов или ионов (зарядов). Взяв проволочный проводник и намотав его на катушку и подключив к его концам прибор для измерения потенциала можно наблюдать всплеск амплитуды напряжения при помещении катушки в магнитное поле. Это говорит о том, что при воздействии магнитного поля на катушку с намотанным проводником получается источник энергии или её преобразователь.

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

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

Количество витков на обмотках определяет амплитуду сигнала, а диаметр провода наибольшую силу тока. При равенстве витков на катушках уровень входного сигнала будет равен выходному. В случае когда вторичная катушка имеет в три раза больше витков, амплитуда выходного сигнала будет в три раза больше, чем входного — и наоборот.

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

Отношение общего магнитного потока к потоку одной катушки устанавливает силу магнитной связи. Для её увеличения обмотки катушек размещаются на замкнутом магнитопроводе. Изготавливается он из материалов имеющих хорошую электромагнитную проводимость, например, феррит, альсифер, карбонильное железо. Таким образом, в трансформаторе возникают три цепи: электрическая — образуемая протеканием тока в первичной катушке, электромагнитная — образующая магнитный поток, и вторая электрическая — связанная с появлением тока во вторичной катушке при подключении к ней нагрузки.

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

Как подобрать подходящий трансформатор

Выбрать подходящий трансформатор можно большим количеством способов, но львиная доля это безысходность или незнание мастера. Выделим три наиболее простых и применимых в практике метода:

• Первый. Взять старый трансформатор, вышедший из строя. Посмотреть маркировку и найти в Интернете аналог. Если вдруг трансформатор требуется для иных целей, придется повозиться.
• Второй способ: практический. Для этого следует замерить напряжение и силу тока в сети, а затем посмотреть требуемые параметры устройства, которое планируется подключать через трансформатор. После этого нужно посчитать коэффициент трансформации и, вооружившись этими знаниями, идти выбирать подходящую модель.
• Третий способ: аналитический. Воспользоваться приведенным в статье расчетом или программным обеспечением, чтобы определить конкретные параметры модели. Если учесть, что в примере используются реальные сердечники и диаметры проводов, то реально найти устройство, которое будет соответствовать заявленным требованиям.

Виды сердечников

Трансформаторы отличаются между собой не только сферой применения, техническими характеристиками и размерам, но и типом магнитопровода. Очень важным параметром, влияющим на величину магнитного поля, кроме отношения витков, является размер сердечника. От его значения зависит способность насыщения. Эффект насыщения наступает тогда, когда при увеличении тока в катушке величина магнитного потока остаётся неизменной, т. е. мощность не изменяется.

Для предотвращения возникновения эффекта насыщения понадобится правильно рассчитать объём и сечение сердечника, от размеров которого зависит мощность трансформатора. Следовательно, чем больше мощность трансформатора, тем большим должен быть его сердечник.

По конструкции сердечник разделяют на три основных вида:

• стержневой;
• броневой;
• тороидальный.

Стержневой магнитопровод представляет собой П-образный или Ш-образный вид конструкции. Собирается из стержней, стягивающихся ярмом. Для защиты катушек от влияния внешних электромагнитных сил используются броневые магнитопроводы. Их ярмо располагается на внешней стороне и закрывает стержень с катушкой. Тороидальный вид изготавливается из металлических лент. Такие сердечники из-за своей кольцевой конструкции экономически наиболее выгодны.

Зная форму сердечника, несложно рассчитать мощность трансформатора. Находится она по несложной формуле: P=(S/K)*(S/K), где:

• S — площадь сечения сердечника.
• K — постоянный коэффициент равный 1,33.

Площадь сердечника находится в зависимости от его вида, её единица измерения — сантиметр в квадрате. Полученный результат измеряется в ваттах. Но на практике часто приходится выполнять расчёт сечения сердечника по необходимой мощности трансформатора: Sс = 1.2√P, см2. Исходя из формул можно подтвердить вывод: что чем больше мощность изделия, тем габаритней используется сердечник.

Можно ли использовать планарный трансформатор

Конечно, можно. Но, вопрос в том, нужно ли. Планарным трансформатором зовут устройство на основе распечатанной платы. Использование подобных моделей незаменимо для компактной техники, вроде телефонов, компьютеров и прочего.

Однако, если речь идет о замене или самостоятельном конструировании прибора, то столь инновационная технология не нужна в силу дороговизны и сложности монтажа.

Не нужно изобретать велосипед: есть целый ряд методик расчета, создания и монтажа традиционных трансформаторов, которые готовы выполнить для пользователя практически любую задачу. Использование планарного трансформатора оправдано только при предъявлении к устройству требования особой компактности и мобильности.

Типовой расчёт параметров

Довольно часто радиолюбители используют при расчёте трансформатора упрощённую методику. Она позволяет выполнить расчёт в домашних условиях без использования величин, которые трудно узнать. Но проще использовать готовый для расчёта трансформатора онлайн-калькулятор. Для того чтобы воспользоваться таким калькулятором, понадобится знать некоторые данные, а именно:

• напряжение первичной и вторичной обмотки;
• габаритны сердечника;
• толщину пластины.

После их ввода понадобится нажать кнопку «Рассчитать» или похожую по названию и дождаться результата.

Стержневой тип магнитопровода

В случае отсутствия возможности расчёта на калькуляторе выполнить такую операцию самостоятельно несложно и вручную. Для этого потребуется определиться с напряжением на выходе вторичной обмотки U2 и требуемой мощностью Po. Расчёт происходит следующим образом:

1. Рассчитывается ток нагрузки: In=Po/U2, А.
2. Вычисляется величина тока вторичной обмотки: I2 = 1,5*In, А.
3. Определяется мощность вторичной обмотки: P2 = U2*I2, Вт.
4. Находится общая мощность устройства: Pт = 1,25*P2, Вт.
5. Вычисляется сила тока первичной обмотки: I1 = Pт/U1, А.
6. Находится необходимое сечение магнитопровода: S = 1,3*√ Pт, см².

Следует отметить, что если конструируется устройство с несколькими выводами во вторичной обмотке, то в четвёртом пункте все мощности суммируются, и их результат подставляется вместо P2.

После того как первый этап выполнен, приступают к следующей стадии расчёта. Число витков в первичной обмотке находится по формуле: K1 = 50*U1/S. А число витков вторичной обмотке определяется выражением K2= 55* U2/S, где:

• U1 — напряжение первичной обмотке, В.
• S — площадь сердечника, см².
• K1, K2 — число витков в обмотках, шт.

Остаётся вычислить диаметр наматываемой проволоки. Он равен D = 0,632*√ I, где:

• d — диаметр провода, мм.
• I — обмоточный ток рассчитываемой катушки, А.

При подборе магнитопровода следует соблюдать соотношение 1 к 2 ширины сердечника к его толщине. По окончании расчёта выполняется проверка заполняемости, т. е. поместится ли обмотка на каркас. Для этого площадь окна вычисляется по формуле: Sо = 50*Pт, мм2.

Особенности автотрансформатора

Автотрансформаторы рассчитываются аналогично простым трансформаторам, только сердечник определяется не на всю мощность, а на мощность разницы напряжений.

Например, мощность магнитопровода 250 Вт, на входе 220 вольт, на выходе требуется получить 240 вольт. Разница напряжений составляет 20 В, при мощности 250 Вт ток будет равен 12,5 А. Такое значение тока соответствует мощности 12,5*240=3000 Вт. Потребление сетевого тока составляет 12,5+250/220=13,64А, что как раз и соответствует 3000Вт=220В*13,64А. Трансформатор имеет одну обмотку на 240 В с отводом на 220 В, который подключён к сети. Участок между отводом и выходом мотается проводом, рассчитанным на 12,5А.

Таким образом, автотрансформатор позволяет получить на выходе мощность значительно больше, чем трансформатор на таком же сердечнике при небольшом коэффициенте передачи.

Трансформатор тороидального типа

Тороидальные трансформаторы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими типами: меньший размер, меньший вес и при этом большее КПД. При этом они легко наматываются и перематываются. Использование онлайн-калькулятора для расчёта тороидального трансформатора позволяет не только сократить время изготовления изделия, но и «на лету» поэкспериментировать с разными вводными данными. В качестве таких данных используются:

• напряжение входной обмотки, В;
• напряжение выходной обмотки, В;
• ток выходной обмотки, А;
• наружный диаметр тора, мм;
• внутренний диаметр тора, мм;
• высота тора, мм.

Необходимо отметить, что почти все онлайн-программы не демонстрируют особой точности в случае расчёта импульсных трансформаторов. Для получения высокой точности можно воспользоваться специально разработанными программами, например, Lite-CalcIT, или рассчитать вручную. Для самостоятельного расчёта используются следующие формулы:

1. Мощность выходной обмотки: P2=I2*U2, Вт.
2. Габаритная мощность: Pg=P2/Q, Вт. Где Q — коэффициент, берущийся из справочника (0,76−0,96).
3. Фактическое сечение «железа» в месте размещения катушки: Sch= ((D-d)*h)/2, мм2.
4. Расчётное сечение «железа» в месте расположения катушки: Sw =√Pq/1.2, мм2
5. Площадь окна тора: Sfh=d*s* π/4, мм2.
6. Значение рабочего тока входной обмотки: I1=P2/(U1*Q*cosφ), А, где cosφ справочная величина (от 0,85 до 0,94).
7. Сечение провода находится отдельно для каждой обмотки из выражения: Sp = I/J, мм2., где J- плотность тока, берущаяся из справочника (от 3 до 5).
8. Число витков в обмотках рассчитывается отдельно для каждой катушки: Wn=45*Un*(1-Y/100)/Bm* Sch шт., где Y — табличное значение, которое зависит от суммарной мощности выходных обмоток.
9. Остается найти выходную мощность и расчёт тороидального силового трансформатора считается выполненным. Pout = Bm*J*Kok*Kct* Sch* Sfh /0,901, где: Bm — магнитная индукция, Kok — коэффициент заполнения проводом, Kct —коэффициент заполнения железом.

Все значения коэффициентов берутся из справочника радиоаппаратуры (РЭА). Таким образом, проводить вычисления в ручном режиме несложно, но потребуется аккуратность и доступ к справочным данным, поэтому гораздо проще использовать онлайн-сервисы.

Выбор индукции в стержне сердечника и плотности тока в проводах обмоток трансформатора

Допустимая величина индукции в стержне и ярме сердечника трансформатора определяется выбранным значением намагничивающего тока, мощностью, частотой, типом трансформатора, числом стыков в сердечнике и материалом последнего. Для трансформаторов стержневого и броневого типов мощностью несколько десятков или сотен вольампер с сердечником из листовой электротехнической стали марок Э41 и Э11 (ГОСТ 802-581) индукцию в стержне сердечника можно принять в следующих пределах:

Bс = 1,2 – 1,3 Тл.

В случае сердечника трансформатора из холоднокатаной стали марок Э310, Э320 и Э330 эту индукцию можно принять:

Bс = 1,5 – 1,6 Тл.

В трансформаторах повешенной частоты (200 – 400 Гц) величина индукции в стержне определяется величиной потерь и его нагревом. Обычно в этом случае индукция в стержне составляет не более 0,5 – 0,7 Тл.

Допускаемая величина плотности тока в проводах обмоток трансформатора в значительной мере определяет вес и стоимость последнего. Чем выше плотность тока в обмотках, тем меньше их вес меди и соответственно стоимость трансформатора. С другой стороны, с увеличением плотности тока возрастают потери в меди обмоток и нагрев трансформатора.

В трансформаторах мощностью примерно до 100 ВА допускаемая плотность тока в проводах обмоток может составлять:

j = 4,5 – 3,5 А/мм2

В трансформаторах мощностью свыше 100 ВА и до нескольких сотен вольтампер эта плотность обычно составляет:

j = 3,5 – 2,5 А/мм2

Рекомендации по сборке и намотке

При сборке трансформатора своими руками пластины сердечника собираются «вперекрышку». Магнитопровод стягивается обоймой или шпилечными гайками. Для того чтобы не нарушить изоляцию, шпильки закрываются диэлектриком. Стягивать «железо» нужно с усилием: если его окажется недостаточно при работе устройства возникнет гул.

Проводники наматываются на катушку плотно и равномерно, каждый последующий ряд изолируется от предыдущего тонкой бумагой или лавсановой плёнкой. Последний ряд обматывается киперной лентой или лакотканью. Если в процессе намотки выполняется отвод, то провод разрывается, а на место разрыва впаивается отвод. Это место тщательно изолируется. Закрепляются концы обмоток с помощью ниток, которыми привязываются провода к поверхности сердечника.

При этом существует хитрость: после первичной обмотки не следует наматывать всю вторичную обмотку сразу. Намотав 10—20 витков, нужно измерить величину напряжения на её концах.

По полученному значению можно представить, сколько витков потребуется для получения нужной амплитуды выходного напряжения, тем самым контролируя полученный расчёт при сборке трансформатора.

Возможные схематические решения

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

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

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

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

Литература.

1. Косенко С. “Расчёт импульсного трансформатора двухтактного преобразователя” // Радио, №4, 2005, с. 35 — 37, 44.
2. Эраносян С. А.Сетевые блоки питания с высокочастотными преобразователями. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1991,- 176 с: ил.
3. С. В. Котенёв, А. Н. Евсеев. Расчет и оптимизация тороидальных трансформаторов и дросселей. — М.: Горячая линия-Телеком, 2013. — 359 с.: ил.
4. А. Петров «Индуктивности, дроссели, трансформаторы «// Радиолюбитель, №12, 1995, с.10-11.
5. Михайлова М.М., Филиппов В.В., Муслаков В.П. Магнитомягкие ферриты для радиоэлектронной аппаратуры. Справочник. — М.: Радио и связь, 1983. — 200 с., ил.
6. Расчетные геометрические параметры кольцевых сердечников.
7. Б.Ю.Семенов. Силовая электроника для любителей и профессионалов. М. : Солон-Р, 2001. — 327 с. : ил

Различные типы трансформаторного оборудования применяются в электронных и электротехнических схемах, которые востребованы во многих сферах хозяйственной деятельности. Например, импульсные трансформаторы (далее по тексту ИТ) – важный элемент, устанавливаемый практически во всех современных блоках питания.

Калькулятор ТКЗ

Видимые на стороне ВН токи КЗ 0,4 кВ (приведено к ВН)

Фаза А, кА
Фаза B, кА
Фаза C, кА

Реальные токи КЗ на стороне 0,4 кВ (приведено к 0,4 кВ)

Фаза A, кА
Фаза B, кА
Фаза C, кА

Система

Uc, кВ

6,310,5

Iк.

з. max, кА

Iк.з. min, кА

Силовой трансформатор

Параметры

	Sн.т.,кВА	uk,%	R1=R2,мОм	X1=X2,мОм	R0,мОм	X0,мОм
	160	4.5	9.3	43.0	19.3	43.0
	250	4.5	10.7	27.0	10.7	27.0
	400	4.5	5.9	17.0	5.9	17.0
	630	5.5	2.9	13.7	2.9	13.7
	1000	5. 5	1.8	8.6	1.8	8.6
	1000	8.0	1.9	12.65	1.9	12.65

Справочник

Схема соединения обмоток

Δ/Y

Y/Y

Дуга КЗ

Rd, мОм

Расчет

Особенности:

Для того, чтобы задать исходные данные для схемы сделайте клик левой кнопкой мыши (или одиночный тап для мобильной версии) по необходимому элементу. При наведении курсором на редактируемые элементы они будут подсвечены.

Изменять можно следующие элементы:

• Систему.
• Силовой трансформатор.
• Сопротивление дуги КЗ.

Расчет не начнется пока в данных присутсвуют пустые значения, или равные нулю.

После выполнения расчета сбоку от шин высокого и низкого напряжения отобразятся таблицы с расчетными данными.

Описание:

При трансформации со стороны 0,4 кВ на сторону ВН трансформатора токи несимметричных КЗ искажаются. Это происходит из-за следующих причин:

1. Нет трансформации токов нулевой последовательности потому, что нейтраль на стороне ВН изолирована (теряем часть тока КЗ)
2. Для соединения D/Yo при трансформации происходит поворот векторов тока на 30 гр. Также соединение треугольником увеличивает фазные токи до значения линейных

Таким образом, защита на стороне ВН будет видеть токи КЗ на стороне 0,4 кВ с искажениями, которые мы должны учесть в расчете уставок. При этом токи в фазах будут различными.

Похожая тематика:

Видео — Влияние группы соединения обмоток на чувствительность защиты трансформатора

Лаборатория РЗА — ТРАНСФОРМАЦИЯ ТОКОВ КЗ с 0.4 кВ на 6(10) кВ

Калькулятор размеров трансформатора

Создано Лучано Миньо

Рассмотрение Ханной Памула, доктором философии и Стивеном Вудингом

Последнее обновление: 02 февраля 2023 г.

Содержание:

• Что такое трансформатор?
• Как трансформатор изменяет напряжение?
• Что означает кВА на трансформаторе?
• Как рассчитать кВА для трансформатора?
• Как рассчитать нагрузочную способность трансформатора

Наш калькулятор размеров трансформатора позволяет получите минимальную требуемую мощность однофазного или трехфазного трансформатора в зависимости от нагрузки, которую необходимо обеспечить питанием . Если вам нужно устройство, которое преобразует различные напряжения, чтобы оно могло питать другое устройство, то трансформатор отлично выполнит эту роль.

В этом коротком тексте вы узнаете, что такое трансформатор, что означает кВА на трансформаторе и как рассчитать нагрузочную способность трансформатора по заданному кВА с помощью нашего калькулятора трансформатора кВА.

Что такое трансформатор?

Согласно определению, трансформатор — это устройство, которое преобразует во что-то. Что именно? Напряжение . Он принимает входное напряжение и производит другое выходное напряжение. Мы можем использовать его для создания повышения или понижения напряжения. Эта способность может быть полезна во многих отношениях, например, для снижения напряжения в линиях электропередач, чтобы ее можно было безопасно использовать внутри дома. И как это сделать? Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте познакомимся с основными понятиями, необходимыми для понимания того, что на самом деле происходит внутри трансформатора.

Если вы уже знакомы с понятиями, пропустите вперед и воспользуйтесь нашим калькулятором размеров трансформатора!

Магнитная индукция

Магнитная индукция — это процесс, при котором изменяющийся магнитный поток индуцирует ток в проводнике. Закон индукции Фарадея, о котором вы можете прочитать больше в нашем калькуляторе закона Фарадея, описывает это: dtdΦ​

Где ЭДС\текст{ЭДС}ЭДС – это электродвижущая сила, которая пропускает ток через проводник. Другими словами, в проводнике будет возникать ток, если магнитное поле, проходящее через него, изменится во времени. Этот эффект может возникнуть, например, если магнитное поле меняет интенсивность или если проводник меняет положение.

Теперь, каково будет направление тока? Как мы знаем из нашего калькулятора магнитного поля прямого провода с током, ток создает магнитное поле, и закон Ленца говорит нам, что ‘ЭДС, индуцированная изменяющимся магнитным потоком, будет иметь такое направление, что магнитное поле, которое оно создает, препятствует изменению потока’ .

Трансформаторы используют эту концепцию для преобразования напряжения. Давайте посмотрим, как в следующем разделе.

Как трансформатор изменяет напряжение?

Разберем следующую картинку:

Иллюстрация однофазного трансформатора.

Однофазный трансформатор состоит из двух обмоток: первичной (слева) и вторичной (справа). При прохождении переменного тока через первичную обмотку в ее внутренней части возникает изменяющийся магнитный поток. Если добавить магнитопровод, то он направит поток через вторичную обмотку, которая наведет на нее ток (помните, изменяющийся магнитный поток индуцирует ЭДС). Результирующее соотношение между напряжением на каждой обмотке описано ниже:

VsVp=NsNp\quad \frac{V_{s}}{V_{p}}=\frac{N_{s}}{N_{p}}Vp​Vs​​= Np​Ns​​

Так , изменяя количество витков в обмотке с каждой стороны, мы можем контролировать изменение напряжения между ними. Как это просто!

Хотя трансформатор является действительно эффективным устройством, и мы используем идеальный трансформатор в нашем калькуляторе размеров трансформатора, существует несколько источников потерь мощности, например:

• Вихревые токи . Когда изменяющийся магнитный поток проходит через магнитопровод, он индуцирует в нем ток. Эти токи затем будут производить тепло. Вот почему сердечник состоит из нескольких пластин, покрытых изолирующим материалом, чтобы линии поля не проникали сквозь них.
• Потери в стали или гистерезисные потери . Когда поток меняет направление, требуется мощность для намагничивания и размагничивания сердечника.
• Потери тепла через обмотки . Когда электричество циркулирует по обмоткам, материал все больше нагревается под действием тока.

Трехфазный трансформатор использует те же принципы, что и однофазный трансформатор. Однако трехфазные трансформаторы в первую очередь предназначены для промышленного использования. Наш калькулятор также работает как калькулятор трехфазного трансформатора!

🙋 Хотя наш калькулятор размеров трансформатора великолепен, вы не научитесь с его помощью собирать трансформатор. Так что, если вы действительно не уверены в том, что делаете, пожалуйста, не пытайтесь создать его самостоятельно. Хотя весело, это может быть опасно.

Что означает кВА на трансформаторе?

Номинальная единица измерения трансформатора: кВА , киловольт-ампер. Он показывает, какой ток нагрузки и напряжение может выдержать трансформатор.

Если подключена резистивная нагрузка (например, нагреватели или лампы накаливания), она будет потреблять активную мощность или мощность, используемую для производства реальной работы, которая измеряется в кВт. При подключении вместо этого индуктивной нагрузки (двигатели или динамики) потребляется реактивной мощности . Эта мощность не производит реальной работы и измеряется в кВАр, киловольт-амперах реактивных.

Полная мощность объединяет оба параметра, его единицей измерения является кВА (подробнее об этом читайте в нашем калькуляторе ква), и мы используем его в качестве единицы измерения номинальной мощности трансформатора, поскольку он не различает нагрузки, поэтому вы можете использовать любой из них. Его формула: 9{2}}Приложение. Power=Pact2​+Preact2​

​

Как рассчитать кВА для трансформатора?

Формула проста. Нам нужны только требования по току и напряжению нагрузки (указаны на этикетке устройства). Затем мы умножаем их, а затем делим результат на 1000, чтобы выразить его в кВА.

Формула для однофазного трансформатора:

кВА=I⋅В1000\quad \text{кВА}= \frac{I \cdot V}{1000}кВА=1000I⋅В​

А для трех -фазный трансформатор: 9где III и VVV — ток и напряжение подключенной нагрузки соответственно.

Теперь вы знаете, как рассчитать кВА для трансформатора, и готовы использовать наш калькулятор кВА для трансформатора!

Как рассчитать нагрузочную способность трансформатора

Мы уже знаем, как рассчитать мощность трансформатора в кВА в зависимости от нагрузки, но как поступить наоборот? Нужен ли нам какой-то другой калькулятор трансформаторного усилителя? Давайте посмотрим, как рассчитать нагрузочную способность трансформатора:

1. Узнайте мощность трансформатора в кВА.
2. Получите требуемое напряжение вашей нагрузки.
3. Измените уравнение для кВА, чтобы оставить ток с одной стороны, а наши параметры с другой. Результат: I=1000 ⋅ кВАВИ= \frac{1000 \ \cdot \ \text{кВА}}{V}I=V1000 ⋅ кВА​
4. Подставьте данные и решите!

Или проще: воспользуйтесь нашим калькулятором! Он автоматически определит отсутствующие параметры, таким образом, он может работать как:

• Калькулятор размеров трансформатора
• Калькулятор трансформаторного усилителя
• Калькулятор трехфазного трансформатора

Если вы хотите узнать требования к конкретному трансформатору кВА, воспользуйтесь нашим калькулятором идеального трансформатора!

Лучано Миньо

Тип трансформатора

Ток нагрузки (I)

Напряжение нагрузки (В)

Требуемый минимум кВА

кВА

В расширенном режиме можно включить запас мощности!

Посмотреть 49 похожих калькуляторов электроники и схем 💡

Размер выключателяМостовой выпрямительКод конденсатора… Еще 46

Калькулятор выходного тока трансформатора

Калькулятор выходного тока трансформатора рассчитает:

1. Выходной ток идеального трансформатора
2. Выходной ток неидеального (реального) трансформатор
3. Число витков во вторичной обмотке идеального трансформатора при известных напряжениях

Расчетные параметры: Токопроводящий провод трансформатора однороден и везде имеет одинаковую толщину; источник подает переменный ток.

Output Current in Transformer Calculator

🖹 Normal View🗖 Full Page View

Calculator Precision (Decimal Places)0123456789101112131415

Input current in the transformer (i 1 ) A

Input напряжение в трансформаторе (ΔV 1 ) В

Число витков первичной обмотки (N 1 )

Выходное напряжение (ΔV 2 ) В

Efficiency of real transformer (e)

Power lost in the transformer (P lost ) W

9999

Output Current in Transformer Calculator Results (detailed calculations and formula below)

Выходной ток идеального трансформатора А [Ампер]
Выходной ток реального трансформатора А [Ампер]
Количество витков вторичной обмотки
Output current in an ideal transformer calculation
i 2 (ideal) = i 1 × ∆V 1 / ∆V 2 i 2 (ideal) = × / i 2 (ideal) = / i 2 (ideal) =
Output current в реальном трансформаторном расчете
i 2 (real) = P lost / ∆V 2 (1 — e) i 2 (real) = / (1 — ) i 2 (real) = / × i 2 (real) = / i 2 (действительное) =
Number of turns in the secondary coil calculation
N 2 = ∆V 2 / ∆V 1 × N 1 N 2 = / × N 2 = × N 2 =
Output Current In A Transformer Calculator Input Values ​​
Входной ток в трансформаторе (i 1 ) A [Ампер]
Входное напряжение в трансформаторе (ΔV 1 ) В [Вольт]
Количество витков в первичной обмотке (N 1 )
Выходное напряжение (ΔV 2 ) В [Вольт]
Эффективность Real Transformer (E)	Эффективность Real Transformer (E)	Эффективность Real Transformer (E)	Эффективность Real Transformer (E)	. Вт [Ватт]

Обратите внимание, что формулы для каждого расчета вместе с подробными расчетами доступны ниже. Когда вы вводите конкретные коэффициенты каждого выходного тока в расчет трансформатора, калькулятор выходного тока в трансформаторе автоматически вычисляет результаты и обновляет элементы формулы Physics с каждым элементом выходного тока в расчете трансформатора. Затем вы можете отправить по электронной почте или распечатать этот выходной ток в расчете трансформатора, если это необходимо для последующего использования.

Мы надеемся, что Калькулятор выходного тока в трансформаторе был полезен для вашей версии физики. Если да, мы просим вас оценить этот калькулятор физики и, если у вас есть время, поделиться им в своей любимой социальной сети. Это позволяет нам распределять будущие ресурсы и сохранять эти калькуляторы по физике и учебные материалы бесплатными для всех по всему миру. Мы считаем, что у всех должен быть бесплатный доступ к учебным материалам по физике. Делясь с вами, вы помогаете нам охватить всех студентов-физиков и тех, кто интересуется физикой по всему миру.

★ ★ ★ ★ ★ [1 голоса]

Связанные физики Секция

Раздел

Раздел

Раздел

Раздел

Раздел

Раздел

Раздел

Раздел

Раздел

Раздел

Раздел

Раздел

Раздел

Раздел

Раздел

. : Электроника

Раздел 22: Космология

Выходной ток в идеальном трансформаторе Формула и расчет

i ₂ (идеальный) = i ₁ × ∆V ₁ / ∆V ₂

This formula derives from the formula of power of an ideal transformer

i ₁ × ∆V ₁ = i ₂ × ∆V ₂

Output current in a real transformer Formula and Calculation

i ₂ (real) = P _lost / ∆V ₂ (1 — e)

This formula derives from

E = P _Выход / P _Выход + P _{Потерянный} × 100%

Количество поворотов в второй кожушке и расчету

100%

.