Как правильно рассчитать количество витков трансформатора. Какие исходные данные необходимы для расчета. Как учесть тип и материал сердечника при расчете. Какие существуют альтернативные методы определения параметров трансформатора. Как использовать мультиметр для пересчета обмоток.
Влияние количества витков на характеристики трансформатора
Количество витков в обмотках трансформатора оказывает непосредственное влияние на его ключевые характеристики:
- Во вторичных обмотках число витков определяет выходное напряжение
- В первичной обмотке количество витков влияет на ток холостого хода и КПД
- Соотношение витков первичной и вторичных обмоток задает коэффициент трансформации
Важно понимать, что изменение числа витков в одной обмотке требует пересчета параметров всех остальных обмоток трансформатора. Это необходимо для сохранения баланса и эффективности работы устройства.
Основные этапы расчета количества витков трансформатора
Расчет количества витков трансформатора включает несколько ключевых этапов:
- Определение суммарной мощности вторичных нагрузок
- Расчет габаритной мощности с учетом потерь
- Вычисление необходимого сечения сердечника
- Выбор типа и материала магнитопровода
- Определение количества витков на 1 В для выбранного сердечника
- Расчет числа витков для каждой обмотки
- Подбор диаметра провода для обмоток
Рассмотрим подробнее каждый из этих этапов.
Исходные данные для расчета трансформатора
Для корректного расчета трансформатора необходимы следующие исходные данные:
- Напряжение и частота питающей сети
- Количество вторичных обмоток
- Требуемое напряжение на каждой вторичной обмотке
- Ток нагрузки для каждой вторичной обмотки
- Желаемые массогабаритные показатели устройства
Имея эти данные, можно приступать к расчету параметров трансформатора.
Расчет мощности и сечения сердечника
Первый этап расчета — определение суммарной мощности вторичных нагрузок:
Pс = I1 × U1 + I2 × U2 + … + In × Un
Где Ii и Ui — ток и напряжение i-й вторичной обмотки.
Затем рассчитывается габаритная мощность с учетом потерь:
P = 1.25 × Pс
Зная габаритную мощность, можно определить необходимое сечение сердечника:
S = √P
Полученное значение S выражается в квадратных сантиметрах.
Учет типа и материала сердечника при расчете
Дальнейшие расчеты зависят от выбранного типа и материала сердечника. Основные типы магнитопроводов:
- Броневые
- Стержневые
- О-образные
Для определения числа витков на 1 В напряжения используется формула:
W = K / S
Где K — коэффициент, зависящий от типа сердечника:
- Для разрезных магнитопроводов K = 50
- Для О-образных сердечников K = 40
О-образные сердечники обеспечивают наилучшие массогабаритные показатели и КПД, но сложнее в изготовлении.
Расчет количества витков для обмоток
Зная число витков на 1 В (W), можно рассчитать количество витков для каждой обмотки:
n = U × W
Где U — требуемое напряжение на обмотке.
Для учета падения напряжения на первичной обмотке рекомендуется увеличить расчетное количество ее витков на 5%.
Подбор диаметра провода для обмоток
Завершающий этап — определение диаметра провода для каждой обмотки:
d = 0.7 × √I
Где I — ток обмотки.
Полученное значение округляется до ближайшего большего стандартного диаметра провода.
Альтернативные методы определения параметров трансформатора
Помимо полного расчета, существуют упрощенные методы определения параметров трансформатора:
- По габаритам имеющегося сердечника
- С использованием мультиметра для пересчета обмоток
- По таблице усредненных данных в зависимости от мощности
Эти методы могут быть полезны при отсутствии полных исходных данных или для быстрой оценки возможности использования готового трансформатора.
Использование мультиметра для пересчета обмоток
Метод использования мультиметра для пересчета обмоток включает следующие шаги:
- Намотать на сердечник дополнительную катушку из любого провода
- Подключить трансформатор к сети
- Измерить напряжение на дополнительной катушке
- Рассчитать число витков на 1 В
- Выполнить пересчет обмоток под требуемые напряжения
Этот метод позволяет быстро адаптировать имеющийся трансформатор под новые требования.
Практические примеры расчета трансформаторов
Рассмотрим пример расчета трансформатора для зарядного устройства:
- Напряжение сети: 220 В
- Выходное напряжение: 14 В
- Ток вторичной обмотки: 10 А
Расчет:
- Мощность вторичной обмотки: P = 14 × 10 = 140 Вт
- Габаритная мощность: Pг = 1.25 × 140 = 175 Вт
- Сечение сердечника: S = √175 = 13.3 см²
- Выбираем ленточный бронепровод 3.5 × 4 см (S = 14 см²)
- Для разрезного магнитопровода K = 50
- Число витков на 1 В: W = 50 / 14 = 3.6
- Количество витков обмоток:
- Первичная: n1 = 220 × 3.6 = 792 витка
- Вторичная: n2 = 14 × 3.6 = 50 витков
- Диаметр проводов:
- Вторичная обмотка: d2 = 0.7 × √10 = 2.2 мм
- Первичная обмотка: d1 = 0.7 × √0.8 = 0.63 мм
Такой подход позволяет точно рассчитать параметры трансформатора для конкретной задачи.
правила расчета для разных типов
Автор Andrey Ku На чтение 5 мин Опубликовано
При необходимости самостоятельно изготовить устройство питания электронной аппаратуры вопрос, как самостоятельно рассчитать количество витков трансформатора и как определить данные для проводов первичной и вторичных обмоток, стоит наиболее часто.
Правильный расчет возможен при наличии исходных данных по характеристикам мощности потребителей, напряжений входа и выхода. показатели массы и габаритов устройства, также могут накладывать ограничения.
Содержание
- На что влияет количество витков в трансформаторе
- Методика расчета
- Альтернативный метод по габаритам
- Использование мультиметра
- Таблица количества вольт на виток
- Примеры реальных расчетов
На что влияет количество витков в трансформаторе
Если говорить о вторичных обмотках трансформатора, то значение числа витков в них в основном влияет на выходное напряжение. Сложнее все обстоит с первичной обмоткой, поскольку напряжение на ней задано питающей сетью. Параметры первичная обмотка оказывают влияние на ток холостого хода, а, следовательно, на коэффициент полезного действия. При изменении параметров первичной обмотки потребуется перерасчет всех вторичных обмоток.
И стоит заметить, что лучше не размыкать вторичную обмотку ТТ.
Методика расчета
Полный расчет трансформатора довольно сложен и учитывает такие параметры:
- напряжение и частоту питающей сети;
- число вторичных обмоток;
- ток потребления каждой вторичной обмотки;
- тип материала сердечника;
- массогабаритные показатели.
На бытовом уровне для изготовления устройств с питанием от стандартной сети 220В 50Гц, проектирование можно значительно упростить.
Методика не требует особенных знаний сложности, и при наличии опыта занимает немного времени.
Для расчета требуются следующие данные:
- Количество выходов.
- Напряжение и потребляемый ток каждой обмотки.
В основе конструирования любого трансформатора лежит суммарная мощность всех вторичных нагрузок:
Pс=I1∙U1+ I2∙U2+… In∙Un
Для учета потерь введено понятие габаритной мощности, для вычисления которой применяется несложная формула:
P=1.25∙ Pс
Зная мощность, можно определить сечение сердечника:
S=√P
Полученное значение сечения будет выражено в квадратных сантиметрах!
Дальнейшие расчеты зависят от типа и материала выбранного сердечника. Магнитопроводы бывают следующих типов:
- броневые;
- стержневые;
- О-образные.
Также различаются и способы изготовления магнитопроводов:
- наборные – из отдельных пластин;
- витые, разрезные или сплошные.
Разрезными обычно бывают броневые или стержневые магнитопроводы, а О-образные конструктивно выполняются исключительно цельные.
В этом отношении они ничем не отличаются от не разрезных стержневых сердечников.
Для определения числа витков используют следующее соотношение, показывающее, сколько необходимо витков на 1 вольт напряжения:
W=K/S,
где К – коэффициент, который зависит от материала и типа сердечника.
Для упрощения вычислений приняты следующие значения коэффициента:
- Для наборных магнитопроводов из Ш-или П-образных пластин К=60.
- Для разрезных магнитопроводов К=50.
- Для О-образных сердечников К=40.
Как видно, наименьшая длина обмоточного провода, а следовательно, и наилучшие массогабаритные показатели будут у О-образных сердечников. Кроме этого, конструкции с такими сердечниками имеют малое поле паразитного магнитного рассеивания и максимальный КПД. Их редко применяют только потому, что намотать обмотку на замкнутый сердечник трудно технически.
Зная параметр W, легко определить количество витков для каждой из обмоток:
n=U∙W
Для учета падения напряжения на первичной обмотке, намотанной большим количеством тонкого провода, следует увеличить количество витков в ней на 5%.
Можно снизить ток холостого хода, увеличив значение W для каждой из обмоток, но следует знать, что чрезмерное увеличение может привести к насыщению магнитопровода, что приведет к резкому увеличению тока холостого хода и снижению напряжения на выходе.
На заключительном этапе определяют диаметр проводников каждой обмотки. Формула расчета имеет следующий вид:
d=0.7√I
Определение диаметра обмоточного провода выполняют для всех без исключения обмоток.
Полученные значения округляют до ближайшего большего значения из стандартных диаметров проводов.
Альтернативный метод по габаритам
Ориентировочные параметры трансформатора, исходя из имеющегося в наличии сердечника, допускается определить иным путем., а затем сделать выводы о возможности дальнейшего использования.
Зная площадь сечения магнитопровода в квадратных сантиметрах, можно оценить максимальную мощность, которую способен обеспечить данный преобразователь:
PГ=S2
Следует иметь в виду, что данная мощность является габаритной, а реальная будет иметь меньшее значение:
P=0.
8 PГ
Обычно, при условии соответствия расчетной мощности и требуемой, первичную обмотку, подключаемую в сеть 220 В, можно оставить нетронутой, заново рассчитав только параметры на выходах.
Использование мультиметра
Используя мультиметр, можно найти данные для пересчета обмоток имеющегося трансформатора. Для этого необходимо выполнить дополнительную катушку из любого имеющегося в наличии провода. После подключения устройства в сеть необходимо измерить напряжение на дополнительной катушке. Теперь можно легко подсчитать необходимое число витков на вольт и выполнить перерасчет трансформатора под нужные требования.
Таблица количества вольт на виток
Для того, чтобы постоянно не выполнять расчеты, можно воспользоваться таблицей, в которой приведены усредненные данные обмоток в зависимости от мощности:
| Мощность, P | Сечение в см2, S | Количество вит. /В, W | Мощность, P | Сечение в см2, S | Количество вит. /В, W |
| 1 | 1.4 | 32 | 50 | 9.0 | 5.0 |
| 2 | 2.1 | 21 | 60 | 9.8 | 4.6 |
| 5 | 3.6 | 13 | 70 | 10.3 | 4.3 |
| 10 | 4.6 | 9.8 | 80 | 11.0 | 4.1 |
| 15 | 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 |
| 30 | 6.2 | 150 | 15.0 | 3.0 | |
| 40 | 8.3 | 5.4 | 200 | 17.3 | 2.6 |
Примеры реальных расчетов
В качестве примера рассчитаем трансформатор питания для зарядного устройства. Исходные данные:
- напряжение сети – 220В;
- выходное напряжение – 14В;
- ток вторичной обмотки – 10А;
Используя выходные параметры, определяем мощность вторичной обмотки: P=14∙10=140 Вт
Габаритная мощность: P=1.
25∙ 140=175 Вт.
Площадь сечения магнитопровода сердечника составит: S=√175=13.3 см2
Наилучшими параметрами обладают конструкции, у которых сечение сердечника приближается к квадратному. Таким образом выбираем ленточный бронепровод с размерами сердечника 3.5х4 см. Его площадь равняется 14 см2.
Для данного сердечника К=50. Таким образом: W=50/14=3.6 вит/вольт
Для обмоток общее количество витков равняется:
- первичная обмотка n1=220∙3.6= 792 витка;
- вторичная обмотка n2=14∙3.6=50 витков.
Поскольку трансформатор мощный, то падение напряжения на первичной обмотке можно не учитывать.
Определяем диаметр обмоточных проводов: d2=0.7√10=2.2 мм.
Ближайшее стандартное значение – 2.4 мм.
Для нахождения диаметра провода первичной обмотки найдем ток через нее: I=P/U=175/220=0.
8А.
Данному току соответствует диаметр: d1=0.7√0.8=0.63 мм.
Ближайшее стандартное значение имеет как раз такое значение.
Более углубленный расчет предполагает оценку коэффициента заполнения свободного окна магнитопровода. Большое значение числа вторичных обмоток может не поместиться в свободном окне, тогда необходимо будет выбрать более мощный сердечник. При слишком свободном размещении обмоток ухудшается КПД устройства, увеличивается магнитное поле рассеивания. Однако, как показывает практика, при правильном выборе сечения сердечника подобные расчеты становятся излишними.
правила расчета для разных типов
На что влияет количество витков в трансформаторе
Если говорить о вторичных обмотках трансформатора, то значение числа витков в них в основном влияет на выходное напряжение. Сложнее все обстоит с первичной обмоткой, поскольку напряжение на ней задано питающей сетью. Параметры первичная обмотка оказывают влияние на ток холостого хода, а, следовательно, на коэффициент полезного действия.
При изменении параметров первичной обмотки потребуется перерасчет всех вторичных обмоток.
И стоит заметить, что лучше не размыкать вторичную обмотку ТТ.
Фильтр
Выходное напряжение надо отфильтровать – оно содержит большое количество продуктов преобразования. Так как инвертор работает на достаточно большой частоте, то эффективными становятся фильтры, содержащие не только конденсаторы, но и малогабаритные дроссели относительно небольшой индуктивности.
Г- и П-образные LC-фильтры.
Для расчета элементов фильтра надо задаться коэффициентом пульсаций Кп. Он выбирается из предполагаемой нагрузки:
- чувствительная аппаратура для радиоприема, предварительные каскады аудиоаппаратуры, микрофонные усилители – Кп=10-5..10-4;
- усилители звуковой частоты – Кп=10-4..10-3;
- приемная и звуковоспроизводящая аппаратура среднего и низкого класса – Кп=10-2..10-3.
Для Г-образного фильтра, устанавливаемого после двухполупериодного выпрямителя, действуют соотношения:
- L*C=25000/(f2+Кп);
- L/C=1000/R2н.
В этих формулах:
- L – индуктивность дросселя в мкГн;
- С – емкость конденсатора в мкФ;
- f – частота преобразования в Гц;
- Rн – сопротивление нагрузки в Омах.
Для П-образного фильтра:
- С1=С2=С;
- L/C=1176/R2н.
Размерность величин та же, что и для предыдущего фильтра.
Методика расчета
Полный расчет трансформатора довольно сложен и учитывает такие параметры:
- напряжение и частоту питающей сети;
- число вторичных обмоток;
- ток потребления каждой вторичной обмотки;
- тип материала сердечника;
- массогабаритные показатели.
На бытовом уровне для изготовления устройств с питанием от стандартной сети 220В 50Гц, проектирование можно значительно упростить.
Методика не требует особенных знаний сложности, и при наличии опыта занимает немного времени.
Для расчета требуются следующие данные:
- Количество выходов.
- Напряжение и потребляемый ток каждой обмотки.
В основе конструирования любого трансформатора лежит суммарная мощность всех вторичных нагрузок:
Pс=I1∙U1+ I2∙U2+… In∙Un
Для учета потерь введено понятие габаритной мощности, для вычисления которой применяется несложная формула:
P=1.25∙ Pс
Зная мощность, можно определить сечение сердечника:
S=√P
Полученное значение сечения будет выражено в квадратных сантиметрах!
Дальнейшие расчеты зависят от типа и материала выбранного сердечника. Магнитопроводы бывают следующих типов:
- броневые;
- стержневые;
- О-образные.
Также различаются и способы изготовления магнитопроводов:
- наборные – из отдельных пластин;
- витые, разрезные или сплошные.
Разрезными обычно бывают броневые или стержневые магнитопроводы, а О-образные конструктивно выполняются исключительно цельные. В этом отношении они ничем не отличаются от не разрезных стержневых сердечников.
Для определения числа витков используют следующее соотношение, показывающее, сколько необходимо витков на 1 вольт напряжения:
W=K/S,
где К – коэффициент, который зависит от материала и типа сердечника.
Для упрощения вычислений приняты следующие значения коэффициента:
- Для наборных магнитопроводов из Ш-или П-образных пластин К=60.
- Для разрезных магнитопроводов К=50.
- Для О-образных сердечников К=40.
Как видно, наименьшая длина обмоточного провода, а следовательно, и наилучшие массогабаритные показатели будут у О-образных сердечников. Кроме этого, конструкции с такими сердечниками имеют малое поле паразитного магнитного рассеивания и максимальный КПД. Их редко применяют только потому, что намотать обмотку на замкнутый сердечник трудно технически.
Зная параметр W, легко определить количество витков для каждой из обмоток:
n=U∙W
Для учета падения напряжения на первичной обмотке, намотанной большим количеством тонкого провода, следует увеличить количество витков в ней на 5%. Особенно это касается малогабаритных конструкций малой мощности.
Можно снизить ток холостого хода, увеличив значение W для каждой из обмоток, но следует знать, что чрезмерное увеличение может привести к насыщению магнитопровода, что приведет к резкому увеличению тока холостого хода и снижению напряжения на выходе.
На заключительном этапе определяют диаметр проводников каждой обмотки. Формула расчета имеет следующий вид:
d=0.7√I
Определение диаметра обмоточного провода выполняют для всех без исключения обмоток.
Полученные значения округляют до ближайшего большего значения из стандартных диаметров проводов.
Схемы и изготовление импульсных блоков питания
Импульсные блоки питания собираются на различной элементной базе.
Обычно для построения ИИП применяются специализированные микросхемы, специально разработанные для создания таких устройств. За исключением самых простых блоков.
Мощный импульсный блок на ir2153
Несложные блоки питания можно строить на микросхеме IR2153. Она представляет собой мощный интегральный драйвер с таймером, подобным NE555. Частота генерации задается внешними элементами. Входов для организации обратной связи микросхема не имеет, поэтому стабилизацию тока и напряжения методом ШИМ не получить.
Расположение выводов микросхемы IR2153.
Назначение выводов приведено в таблице.
| № | Обозначение | Назначение | Назначение | Обозначение | № |
| 1 | Vcc | Питание логики и драйверов | Питание выходных ключей | Vb | 8 |
| 2 | Rt | Резистор частотозадающей цепи | Выход верхнего драйвера | HO | 7 |
| 3 | Ct | Конденсатор частотозадающей цепи | Возврат питания верхнего драйвера | Vs | 6 |
| 4 | COM | Общий | Выход нижнего драйвера | LO | 5 |
Внутренняя схема IR2153.
Для наилучшего понимания работы и назначения выводов лучше изучить внутреннюю схему. Основной момент, на который надо обратить внимание – выходные ключи собраны по полумостовой схеме.
На этой микросхеме можно собрать простой блок питания.
Схема простого БП на IR2153.
Питается IR2153 от 220 вольт через гасящий резистор R1, выпрямитель на диоде VD3, фильтр на С4. Частота генерации задается элементами С5, R2 (с указанными на схеме номиналами получается около 47 кГц). Трансформатор можно посчитать программой. В авторском варианте использовался силовой трансформатор от компьютерного БП. Штатные обмотки удалены, первичка намотана в две жилы проводом в эмалевой изоляции диаметром 0,6 мм.
Альтернативный метод по габаритам
Ориентировочные параметры трансформатора, исходя из имеющегося в наличии сердечника, допускается определить иным путем., а затем сделать выводы о возможности дальнейшего использования.
Зная площадь сечения магнитопровода в квадратных сантиметрах, можно оценить максимальную мощность, которую способен обеспечить данный преобразователь:
PГ=S2
Следует иметь в виду, что данная мощность является габаритной, а реальная будет иметь меньшее значение:
P=0.
8 PГ
Обычно, при условии соответствия расчетной мощности и требуемой, первичную обмотку, подключаемую в сеть 220 В, можно оставить нетронутой, заново рассчитав только параметры на выходах.
Использование мультиметра
Используя мультиметр, можно найти данные для пересчета обмоток имеющегося трансформатора. Для этого необходимо выполнить дополнительную катушку из любого имеющегося в наличии провода. После подключения устройства в сеть необходимо измерить напряжение на дополнительной катушке. Теперь можно легко подсчитать необходимое число витков на вольт и выполнить перерасчет трансформатора под нужные требования.
Таблица количества вольт на виток
Для того, чтобы постоянно не выполнять расчеты, можно воспользоваться таблицей, в которой приведены усредненные данные обмоток в зависимости от мощности:
| Мощность, P | Сечение в см2, S | Количество вит. /В, W | Мощность, P | Сечение в см2, S | Количество вит. /В, W |
| 1 | 1.4 | 32 | 50 | 9.0 | 5.0 |
| 2 | 2.1 | 21 | 60 | 9.8 | 4.6 |
| 5 | 3.6 | 13 | 70 | 10.3 | 4.3 |
| 10 | 4.6 | 9.8 | 80 | 11.0 | 4.1 |
| 15 | 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 |
| 30 | 7.3 | 6.2 | 150 | 15.0 | 3.0 |
| 40 | 8.3 | 5.4 | 200 | 17.3 | 2.6 |
Как измерить диаметр провода.
Если у Вас дома завалялся микрометр, то можно им замерить диаметр провода.
Провод сначала лучше прогреть на пламени спички и лишь потом скальпелем удалить ослабленную изоляцию. Если этого не сделать, то вместе с изоляцией можно удалить и часть меди, что снизит точность измерения особенно для тонкого провода.
Если микрометра нет, то можно воспользоваться обыкновенной линейкой. Нужно намотать на жало отвёртки или на другую подходящую ось 100 витков провода, сжать витки ногтем и приложить полученный набор к линейке. Разделив полученный результат на 100, получим диаметр провода с изоляцией. Узнать диметр провода по меди можно из таблицы приведённой ниже.
Пример.
Я намотал 100 витков провода и получил длину набора –39 мм.
39 / 100 = 0,39 мм
По таблице определяю диметр провода по меди – 0,35мм.
Таблица данных обмоточных проводов.
| Диаметр без изоляции, мм | Сечение меди, мм² | Сопротив-ление 1м при 20ºС, Ом | Допустимая нагрузка при плотности тока 2А/мм² | Диаметр с изоляцией, мм | Вес 100м с изоляцией, гр |
| 0,03 | 0,0007 | 24,704 | 0,0014 | 0,045 | 0,8 |
| 0,04 | 0,0013 | 13,92 | 0,0026 | 0,055 | 1,3 |
| 0,05 | 0,002 | 9,29 | 0,004 | 0,065 | 1,9 |
| 0,06 | 0,0028 | 6,44 | 0,0057 | 0,075 | 2,7 |
| 0,07 | 0,0039 | 4,73 | 0,0077 | 0,085 | 3,6 |
| 0,08 | 0,005 | 3,63 | 0,0101 | 0,095 | 4,7 |
| 0,09 | 0,0064 | 2,86 | 0,0127 | 0,105 | 5,9 |
| 0,1 | 0,0079 | 2,23 | 0,0157 | 0,12 | 7,3 |
| 0,11 | 0,0095 | 1,85 | 0,019 | 0,13 | 8,8 |
| 0,12 | 0,0113 | 1,55 | 0,0226 | 0,14 | 10,4 |
| 0,13 | 0,0133 | 1,32 | 0,0266 | 0,15 | 12,2 |
| 0,14 | 0,0154 | 1,14 | 0,0308 | 0,16 | 14,1 |
| 0,15 | 0,0177 | 0,99 | 0,0354 | 0,17 | 16,2 |
| 0,16 | 0,0201 | 0,873 | 0,0402 | 0,18 | 18,4 |
| 0,17 | 0,0227 | 0,773 | 0,0454 | 0,19 | 20,8 |
| 0,18 | 0,0255 | 0,688 | 0,051 | 0,2 | 23,3 |
| 0,19 | 0,0284 | 0,618 | 0,0568 | 0,21 | 25,9 |
| 0,2 | 0,0314 | 0,558 | 0,0628 | 0,225 | 28,7 |
| 0,21 | 0,0346 | 0,507 | 0,0692 | 0,235 | 31,6 |
| 0,23 | 0,0416 | 0,423 | 0,0832 | 0,255 | 37,8 |
| 0,25 | 0,0491 | 0,357 | 0,0982 | 0,275 | 44,6 |
| 0,27 | 0,0573 | 0,306 | 0,115 | 0,31 | 52,2 |
| 0,29 | 0,0661 | 0,2бб | 0,132 | 0,33 | 60,1 |
| 0,31 | 0,0755 | 0,233 | 0,151 | 0,35 | 68,9 |
| 0,33 | 0,0855 | 0,205 | 0,171 | 0,37 | 78 |
| 0,35 | 0,0962 | 0,182 | 0,192 | 0,39 | 87,6 |
| 0,38 | 0,1134 | 0,155 | 0,226 | 0,42 | 103 |
| 0,41 | 0,132 | 0,133 | 0,264 | 0,45 | 120 |
| 0,44 | 0,1521 | 0,115 | 0,304 | 0,49 | 138 |
| 0,47 | 0,1735 | 0,101 | 0,346 | 0,52 | 157 |
| 0,49 | 0,1885 | 0,0931 | 0,378 | 0,54 | 171 |
| 0,51 | 0,2043 | 0,0859 | 0,408 | 0,56 | 185 |
| 0,53 | 0,2206 | 0,0795 | 0,441 | 0,58 | 200 |
| 0,55 | 0,2376 | 0,0737 | 0,476 | 0,6 | 216 |
| 0,57 | 0,2552 | 0,0687 | 0,51 | 0,62 | 230 |
| 0,59 | 0,2734 | 0,0641 | 0,547 | 0,64 | 248 |
| 0,62 | 0,3019 | 0,058 | 0,604 | 0,67 | 273 |
| 0,64 | 0,3217 | 0,0545 | 0,644 | 0,69 | 291 |
| 0,67 | 0,3526 | 0,0497 | 0,705 | 0,72 | 319 |
| 0,69 | 0,3739 | 0,0469 | 0,748 | 0,74 | 338 |
| 0,72 | 0,4072 | 0,043 | 0,814 | 0,78 | 367 |
| 0,74 | 0,4301 | 0,0407 | 0,86 | 0,8 | 390 |
| 0,77 | 0,4657 | 0,0376 | 0,93 | 0,83 | 421 |
| 0,8 | 0,5027 | 0,0348 | 1,005 | 0,86 | 455 |
| 0,83 | 0,5411 | 0,0324 | 1,082 | 0,89 | 489 |
0. 86 | 0,5809 | 0,0301 | 1,16 | 0,92 | 525 |
| 0,9 | 0,6362 | 0,0275 | 1,27 | 0,96 | 574 |
| 0,93 | 0,6793 | 0,0258 | 1,36 | 0,99 | 613 |
| 0,96 | 0,7238 | 0,0242 | 1,45 | 1,02 | 653 |
| 1 | 0,7854 | 0,0224 | 1,57 | 1,07 | 710 |
| 1,04 | 0,8495 | 0,0206 | 1,7 | 1,12 | 764 |
| 1,08 | 0,9161 | 0,0191 | 1,83 | 1,16 | 827 |
| 1,12 | 0,9852 | 0,0178 | 1,97 | 1,2 | 886 |
| 1,16 | 1,057 | 0,0166 | 2,114 | 1,24 | 953 |
| 1,2 | 1,131 | 0,0155 | 2,26 | 1,28 | 1020 |
| 1,25 | 1,227 | 0,0143 | 2,45 | 1,33 | 1110 |
| 1,3 | 1,327 | 0,0132 | 2,654 | 1,38 | 1190 |
| 1,35 | 1,431 | 0,0123 | 2,86 | 1,43 | 1290 |
| 1,4 | 1,539 | 0,0113 | 3,078 | 1,48 | 1390 |
| 1,45 | 1,651 | 0,0106 | 3,3 | 1,53 | 1490 |
| 1,5 | 1,767 | 0,0098 | 3,534 | 1,58 | 1590 |
| 1,56 | 1,911 | 0,0092 | 3,822 | 1,64 | 1720 |
| 1,62 | 2,061 | 0,0085 | 4,122 | 1,71 | 1850 |
| 1,68 | 2,217 | 0,0079 | 4,433 | 1,77 | 1990 |
| 1,74 | 2,378 | 0,0074 | 4,756 | 1,83 | 2140 |
| 1,81 | 2,573 | 0,0068 | 5,146 | 1,9 | 2310 |
| 1,88 | 2,777 | 0,0063 | 5,555 | 1,97 | 2490 |
| 1,95 | 2,987 | 0,0059 | 5,98 | 2,04 | 2680 |
| 2,02 | 3,205 | 0,0055 | 6,409 | 2,12 | 2890 |
| 2,1 | 3,464 | 0,0051 | 6,92 | 2,2 | 3110 |
| 2,26 | 4,012 | 0,0044 | 8,023 | 2,36 | 3620 |
| 2,44 | 4,676 | 0,0037 | 9,352 | 2,54 | 4220 |
Вернуться наверх к меню
Формула трансформатора — эффективность, коэффициент трансформации, повышение и понижение
Трансформатор преобразует электрическую энергию из одной цепи в другую.
Для этого используется электромагнитная индукция. Он известен как преобразователь напряжения, поскольку может преобразовывать высокое напряжение в низкое и наоборот. Исправный трансформатор состоит из двух обмоток, основной и вторичной. Повышающие и понижающие трансформаторы — это два типа трансформаторов.
Трансформер Формула
Трансформатор — это электрическое устройство, позволяющее поддерживать мощность при повышении или понижении напряжения в электрической цепи переменного тока. В случае идеального трансформатора мощность, поступающая в оборудование, равна мощности, получаемой на выходе. В реальных машинах есть небольшой процент потерь. Основанный на явлениях электромагнитной индукции, это устройство, которое преобразует переменную электрическую энергию одного уровня напряжения в переменную электрическую энергию другого уровня напряжения.
(Изображение скоро будет загружено)
Мощность электрической цепи рассчитывается путем умножения напряжения на силу тока.
Значение мощности в первичной обмотке такое же, как и мощность во вторичной обмотке, как и в случае с трансформатором.
(Входное напряжение на первичной обмотке) x (Входной ток на первичной обмотке)
(Выходное напряжение на вторичной обмотке) x (Выходной ток на вторичной обмотке)
Уравнение трансформатора можно записать как,
\[ V_{p} \times I_{p} = V_{s} \times I_{s} \]
Зная входное напряжение и количество витков на первичной и вторичной обмотках, мы можем рассчитать выходное напряжение трансформатора.
\[\frac{Вход\, Напряжение\, вкл\,\, Первичная\, Катушка}{Выход\, Напряжение\, вкл\,\, Вторичная\, Катушка}\] = \[\frac{ Количество\, из\, витков\, из\, провод\, на\,\, первичный\, катушка}{Количество\, из\, витков\, из\, провод\, на\,\, вторичный\ , Coil}\]
Уравнение трансформатора можно записать следующим образом:
\[ \frac{V_{p}}{V_{s}} = \frac{N_{p}}{N_{s}} \]
Где
\[V_{p}\] = основной напряжение
\[V_{s}\] = вторичное напряжение
\[N_{p}\] = количество витков в первичной обмотке
\[N_{s}\] = количество витков во вторичной обмотке
\[I_{s}\] = Входной ток на вторичной обмотке
\[I_{p}\] = Входной ток на первичной обмотке
(Изображение будет загружено в ближайшее время)
Определение формулы трансформатора
формула рассчитывает КПД трансформатора.
Трансформатор представляет собой электрическое устройство, которое передает электричество из одной цепи в другую с помощью магнитной индукции. Трансформатор имеет две катушки, первичную катушку и вторичную катушку вместо проводов с разностью напряжений в ней. Трансформаторы ежедневно используются людьми для разных целей, поскольку они используют их в качестве катушек индуктивности или устройств защиты двигателя. Трансформатор имеет два типа трансформатора, повышающий и понижающий.
Типы трансформаторов Формулы
Повышающий трансформатор: Повышающий трансформатор используется для увеличения напряжения электрического тока. Он делает это, беря низкое входное напряжение и увеличивая его до более высокого выходного напряжения. В повышающем трансформаторе это достигается за счет использования большего числа витков в первичной обмотке.
Повышающий трансформатор принимает низкое напряжение и повышает его до более высокого напряжения, увеличивая число витков первичной обмотки.
На изображении выше показано, как это делается с входом 12 вольт и выходом 120 вольт. Увеличение напряжения связано с увеличением числа витков первичной обмотки, что приводит к уменьшению тока. Это важно, поскольку позволяет использовать провода меньшего размера при передаче электроэнергии на большие расстояния.
Повышающий трансформатор также можно использовать в качестве повышающего преобразователя, который преобразует низкое постоянное напряжение в высоковольтное переменное напряжение. Это используется для питания устройств, требующих высокого напряжения, таких как электродвигатель.
Понижающий трансформатор: Понижающий трансформатор используется для уменьшения напряжения электрического тока. Это достигается за счет использования большего количества витков во вторичной обмотке.
Понижающий трансформатор принимает высокое напряжение и понижает его до более низкого напряжения, увеличивая число витков вторичной обмотки.
На изображении выше показано, как это делается при входном напряжении 120 вольт и на выходе 12 вольт. Увеличение напряжения происходит из-за увеличения количества витков вторичной обмотки, что приводит к меньшему сопротивлению или потерям энергии, что приводит к более высокой эффективности по сравнению с его аналогом (повышающий трансформатор).
Коэффициент трансформации
Мера, описывающая, насколько больше или меньше витков во вторичной обмотке трансформатора по сравнению с его первичной обмоткой. Отношение витков выражается как Ns/Np, где «Ns» представляет количество витков вторичной обмотки, а «Np» равно количеству витков первичной обмотки
Формула трансформатора: КПД трансформатора = выходное напряжение / Входное напряжение * Коэффициент трансформации (Ns/Np)
Эффективный трансформатор имеет высокий коэффициент трансформации, что означает, что он содержит больше катушек или проводов, намотанных друг на друга внутри с меньшим сопротивлением, что делает их более энергоэффективными, чем трансформаторы с низким коэффициентом трансформации.
. Кроме того, их также можно использовать для повышения напряжения, если их вход сравнивается с выходом. Трансформаторы можно найти во многих устройствах, таких как микроволновые печи, стиральные машины и телевизоры.
Формула трансформатора используется для расчета эффективности трансформатора. Трансформатор представляет собой электрическое устройство, которое передает электричество из одной цепи в другую с помощью магнитной индукции. Трансформатор имеет две катушки, первичную катушку и вторичную катушку вместо проводов с разностью напряжений в ней. Трансформаторы ежедневно используются людьми для разных целей, поскольку они используют их в качестве катушек индуктивности или устройств защиты двигателя. Трансформатор имеет два типа трансформатора, повышающий и понижающий
Некоторые распространенные области применения повышающего трансформатора:
Преобразование низкого напряжения от солнечных батарей или батарей в более высокое напряжение, необходимое для приборов или электрического оборудования
Повышающий преобразователь для систем постоянного питание Нагрузки 24 В или 48 В
Повышение напряжения системы переменного тока (AC) для зарядки свинцово-кислотных или литий-ионных аккумуляторов
Эффективность трансформатора Формула
КПД трансформатора обозначается буквой «η» и определяется как отношение выходной мощности в ваттах (или кВт) к потребляемой мощности в ваттах (или кВт) (также известен как коммерческий КПД).
Формула КПД трансформатора выглядит следующим образом:
КПД = \[\frac{Выход\, Мощность}{Выход \, Мощность + Потери}\] x 100% витков первичной обмотки, деленное на число витков вторичной обмотки, и есть коэффициент трансформации трансформатора. Коэффициент трансформации трансформатора влияет на прогнозируемое функционирование трансформатора, а также на требуемое напряжение на вторичной обмотке. При вторичном напряжении ниже первичного напряжения требуется понижающий трансформатор – число витков на вторичной обмотке должно быть меньше, чем на первичной, и наоборот для повышающих трансформаторов при коэффициенте витков трансформатора понижает напряжение, он увеличивает ток и наоборот, так что отношение напряжения и тока идеального трансформатора напрямую связано с количеством витков на вторичной обмотке.
Формула коэффициента трансформации для напряжения выглядит следующим образом:
\[ K = \frac{V_{1}}{V_{2}} \]
Где,
\[V_{1}\] = первичное напряжение
\[V_{2}\] = вторичное напряжение
Формула коэффициента трансформации для тока выглядит следующим образом
\[I_{1}\] = первичный ток
\[I_{2}\] = вторичный ток
Формула повышающего трансформатора
Повышающий трансформатор — это тип трансформатора, который преобразует низкое напряжение ( LV) и большой ток с первичной стороны на высокое напряжение (HV) и малый ток на вторичной стороне.
(Изображение будет загружено в ближайшее время)
Витки первичной обмотки меньше, чем витки вторичной обмотки в повышающем трансформаторе, который преобразует низкое первичное напряжение в высокое вторичное.
Формула повышающего трансформатора выглядит следующим образом:
\[V_{s} = \frac{N_{s}}{N_{p}} \times V_{p}\]
Где,
\ [N_{p}\] = количество витков в первичной обмотке
\[N_{s}\] = количество витков во второй N
\[V_{p}\] = первичное напряжение,
\[V_{s}\] = вторичное напряжение,
Формула понижающего трансформатора
Понижающий трансформатор преобразует высокое первичное напряжение в низкое вторичное. Первичная обмотка катушки понижающего трансформатора имеет больше витков, чем вторичная обмотка.
(Изображение будет загружено в ближайшее время)
Формула понижающего трансформатора выглядит следующим образом:
\[V_{s} = \frac{N_{s}}{N_{p}} \times V_{p}\]
Где
\[V_{p}\] = первичное напряжение
\[V_{s}\]= Напряжение вторичной обмотки
\[N_{p}\] = количество витков в первичной обмотке
\[N_{s}\] = Количество витков во вторичной обмотке
Решено Примеры
Пример 1.
Количество первичных и вторичных обмоток 90 и 120 соответственно. Вторичное напряжение составляет 310 В, что определяет первичное напряжение.
Решение:
Дано:
Np = 90,
Ns= 120
Vs = 310В
Используя формулу расчета трансформатора, получаем:
Vp/Vs=Np/Ns
Vp=Ns/Np x VS
VP= 90/120 x 310
Vp = 232,5 В
Пример 2. Количество первичных и вторичных обмоток 110 и 240 соответственно. Первичное напряжение составляет 300 В, что определяет вторичное напряжение.
Решение:
Дано:
\[N_{s}\] = 110,
\[N_{s}\]= 240
\[V_{p}\] = 300В
Формула трансформатора определяется как
\[\frac{V_{p}}{V_{s}} = \frac{N_{p}}{N_{s}}\]
\[V_{s} = \frac{N_{s}}{N_{p}} \times V_{p} \]
\[V_{s}\] =240/ 110 x 300
\ [V_{s}\] = 654,5 вольт
напряжение — чем определяется нижний предел числа витков вторичной обмотки в понижающем трансформаторе?
Мне интересно понять, какие факторы определяют нижний предел числа витков во вторичной обмотке понижающего трансформатора.
Хорошо.
Я читал, что первичная катушка со слишком малым количеством витков будет индуцировать очень слабое магнитное поле в сердечнике,
Вы неправильно запомнили или неправильно прочитали.
Необходимо как минимум минимальное количество витков на первичном элементе, чтобы поддерживать поле ядра ниже его максимального значения.
Материалы сердечника, железо или феррит, обладают максимальным магнитным полем. С железом предел имеет тенденцию к насыщению, с ферритом нагрев от потерь имеет тенденцию к укусу до насыщения. Максимальные поля обычно составляют порядка 1,5 Тл для сетевых железных трансформаторов и в диапазоне от 0,1 до 0,3 Тл для ферритовых в зависимости от частоты и марки.
Ядро имеет площадь \$A\$, а материал ядра имеет максимальное поле \$B_{max}\$. Трансформатор имеет рабочую частоту \$f\$. Мы можем рассчитать максимальное напряжение, индуцированное за один виток, через максимальную скорость изменения потока, которая равна \$V_{max} = 2\pi f B_{max} A\$ для синусоидального входа, со всеми условиями в единицах СИ.
. Это дает нам пиковое напряжение. Разделите на sqrt(2), чтобы получить среднеквадратичное значение напряжения. Нам нужно достаточно витков, чтобы сравняться с нашим входным напряжением.
В качестве примера у меня есть железный тороид с поперечным сечением 13×25 мм, работающий на частоте 50 Гц, и я собираюсь принять \$B_{max}\$ равным 1,5 Тл.
\$V_{max} = 2 \pi \times 50 \times 0,013 \times 0,025 \times1,5 = 0,153V \$
Пиковое значение 0,153V составляет около 0,108V rms. При 240 В нам потребуется минимум 2222 витка на первичной обмотке. Еще несколько не помешало бы.
, но что произойдет, если во вторичной обмотке будет очень мало витков?
, тогда вы получите очень низкое вторичное напряжение.
Если во вторичной катушке используется более короткий провод, сопротивление ниже, поэтому напряжение, индуцированное во вторичной катушке, создает больший ток в соответствии с законом Ома.
ну да, если замкнули вторичку.
Но мы этого не делаем. Сопротивление нагрузки имеет тенденцию превышать сопротивление обмотки, поэтому именно нагрузка определяет ток.
Вы делаете несколько вещей, чтобы спроектировать трансформатор. Обратите внимание, что полный дизайн может быть гораздо более подробным, но это дает вам хорошее начало.
1) Начните с достаточно большого ядра для вашей мощности. Перейдите в каталог трансформаторов и найдите трансформатор с мощностью, аналогичной той, которую вы хотите использовать. Если вдвое уменьшить вес меди, вес меди будет примерно таким же, как у железа. Начните с ядра этого веса.
2) Рассчитайте минимальное количество витков, необходимых на первичной обмотке, как указано выше.
3) Рассчитайте количество витков, необходимых на вторичной обмотке, чтобы получить расчетное напряжение, используя то же число вольт на виток.
4) Выберите максимальную толщину проволоки, которая будет наполовину заполнять окно обмотки. 50% — это хороший коэффициент заполнения, вы будете преуспевать, чтобы получить лучший коэффициент.
