Зависимость тока от сечения провода в трансформаторах

Как узнать мощность и ток трансформатора по его внешнему виду

Если на трансформаторе имеется маркировка, то вопрос определения его параметров исчерпывается сам собой, достаточно лишь вбить эти данные в поисковик и мгновенно получить ссылку на документацию для нашего трансформатора. Однако, маркировки может и не быть, тогда нам потребуется самостоятельно эти параметры вычислить.

Для определения номинальных тока и мощности неизвестного трансформатора по его внешнему виду, необходимо в первую очередь понимать, какие физические параметры устройства являются в данном контексте определяющими. А такими параметрами прежде всего выступают: эффективная площадь сечения магнитопровода (сердечника) и площадь сечения проводов первичной и вторичной обмоток.

Речь будем вести об однофазных трансформаторах, магнитопроводы которых изготовлены из трансформаторной стали, и спроектированы специально для работы от сети 220 вольт 50 Гц. Итак, допустим что с материалом сердечника трансформатора нам все ясно. Движемся дальше.

Сердечники бывают трех основных форм: броневой, стержневой, тороидальный. У броневого сердечника эффективной площадью сечения магнитопровода является площадь сечения центрального керна. У стержневого — площадь сечения стержня, ведь именно на нем и расположены обмотки. У тороидального — площадь сечения тела тороида (именно его обвивает каждый из витков).

Для определения эффективной площади сечения, измерьте размеры a и b в сантиметрах, затем перемножьте их — так вы получите значение площади Sс в квадратных сантиметрах.

Суть в том, что от эффективной площади сечения сердечника зависит величина амплитуды магнитного потока, создаваемого обмотками. Магнитный поток Ф включает в себя одним из сомножителей магнитную индукцию В, а вот магнитная индукция как раз и связана с ЭДС в витках. Именно поэтому площадь рабочего сечения сердечника так важна для нахождения мощности.

Далее необходимо найти площадь окна сердечника — того места, где располагаются провода обмоток. В зависимости от площади окна, от того насколько плотно оно заполнено проводниками обмоток, от плотности тока в обмотках — также будет зависеть мощность трансформатора.

Если бы, к примеру, окно было полностью заполнено только проводами обмоток (это невероятный гипотетический пример), то приняв произвольной среднюю плотность тока, умножив ее потом на площадь окна, мы получили бы общий ток в окне магнитопровода, и если бы затем разделили его на 2, а после — умножили на напряжение первичной обмотки — можно было бы сказать, что это и есть мощность трансформатора. Но такой пример невероятен, поэтому нам необходимо оперировать реальными значениями.

Итак, давайте найдем площадь сечения окна.

Наиболее простой способ определить теперь приблизительную мощность трансформатора по магнитопроводу — перемножить площадь эффективного сечения сердечника и площадь его окна (все в кв.см), а затем подставить их в приведенную выше формулу, после чего выразить габаритную мощность Pтр.

В этой формуле: j — плотность тока в А/кв.мм, f — частота тока в обмотках, n – КПД, Вm – амплитуда магнитной индукции в сердечнике, Кс — коэффициент заполнения сердечника сталью, Км — коэффициент заполнения окна магнитопровода медью.

Но мы поступим проще: примем сразу частоту равной 50 Гц, плотность тока j= 3А/кв.мм, КПД = 0,90, максимальную индукцию в сердечнике — ни много ни мало 1,2 Тл, Км = 0,95, Кс=0,35. Тогда формула значительно упростится и примет следующий вид:

Если же есть потребность узнать оптимальный ток обмоток трансформатора, то задавшись плотностью тока j, скажем теми же 3 А на кв.мм, можно умножить площадь сечения провода обмотки в квадратных миллиметрах на эту плотность тока. Так вы получите оптимальный ток. Или через диаметр провода d обмотки:

Узнав по сечению проводников обмоток оптимальный ток каждой из обмоток, разделите полученную по габаритам мощность трансформатора на каждый из этих токов — так вы узнаете соответствующие найденным параметрам напряжения обмоток.

Одно из этих напряжений окажется близким к 220 вольтам — это с высокой степенью вероятности и будет первичная обмотка. Далее вольтметр вам в помощь. Трансформатор может быть повышающим либо понижающим, поэтому будьте предельно внимательны и аккуратны если решите включить его в сеть.

Кроме того, перед вами может оказаться выходной трансформатор от акустического усилителя. Данные трансформаторы рассчитываются немного иначе чем сетевые, но это уже совсем другая и более глубокая история.

Плотность тока и нагрев — Как добиться надежной работы электроустановок

Повышенная против нормы плотность тока опасна. Поясним суть дела следующим примером. Пусть через последовательно соединенные три куска провода одинаковой длины, но с разными сечениями 10,4 и 1 мм* проходит ток I = 40 А. Из-за разных сечений плотности тока J

I/S различны; они составляют соответственно 4, 10 и 40 А/мм 2 . А как видно из формулы Р = JI, потери мощности Р пропорциональны плотностям тока. В нашем примере они относятся как 1: 2,5: 10. Иными словами, провод сечением 10 мм 2 слегка нагреется. Температура провода сечением 4 мм 2 достигнет допустимой, примерно 60 С. Изоляция провода сечением 1 мм 2 просто сгорит.
Естественно возникают вопросы: а) применяют ли преднамеренно повышенные плотности тока, а если применяют, то с какой целью? б) какие необходимы меры, чтобы повышенная плотность тока не оказалась гибельной для изоляции? в) есть ли непредвиденные причины повышения плотности тока?

Плотность тока преднамеренно повышают, чтобы уменьшить размеры изделий, в которых электромагнитная энергия преобразуется в механическую. Такими изделиями являются электромагниты и электродвигатели. Магнитный поток1 — важнейший параметр, определяющий их работу, пропорционален магнитодвижущей силе (МДС). Но значение МДС равно произведению числа витков электромагнита на силу тока, проходящего через его обмотку. Следовательно, одну и ту же МДС можно получить при разных сочетаниях числа витков и силы тока, например 500 витков и 2 А; 200 витков и 5 А; 10 витков и 100 А и т.д.
Отсюда следует важный вывод: уменьшить размеры электромагнита можно, уменьшив число его витков при том же сечении обмоточного провода2. Но в этом случае во столько же раз придется увеличить ток. При большем токе и том же сечении плотность тока увеличивается, в чем легко убедиться, выполнив упражнение 16.
Упражнение 16. Электромагнит может быть включен неограниченно долго, не перегреваясь, при следующих данных: сечение обмоточного провода 0,5 мм (диаметр приблизительно 0,65 мм), число витков k>i =800, сила тока 1\ = 1,5 А. При этих условиях МДС равна 800- 1,5 = 1200 А, а плотность тока = 1,5 : 0,5 = 3 А/мм 2 . Допустим далее, что электромагнит включают редко, кратковременно и перерывы между включениями достаточны для остывания обмотки. Значит, плотность тока можно повысить например в 5 раз и, уменьшив число витков, соответственно уменьшить размеры электромагнита.
Ответить на вопросы: 1. Сколько витков w2 должен иметь данный электромагнит? 2. Может ли упражнение 1 служить иллюстрацией рассматриваемого вопроса?
Ответы. 1. По условию Ji = 5-Л = 5-3 = 15 А/мм . Сила тока /, плотность тока J и сечение S связаны зависимостью J = I/S, откуда I = JS. В нашем случае /2 = J^S = 15 * 0,5 = 7,5 А. По условию МДС = = 1200 А должна остаться неизменной. Поэтому, деля 1200 А на 7,5 А, получаем 160 витков. Ясно, что обмотка из 160 витков значительно компактнее.
2. Безусловно.
Чтобы при повышенной плотности тока изделие не перегрелось, нужно либо использовать его в условиях редких и кратковременных включений, либо отключать, как только температура изоляции, повышаясь, достигнет допустимой, а перед следующим включением выдержать паузу.
Выполнение этих условий определяется указываемой в паспорте изделия относительной продолжительностью включения ПВ:

где tp — время работы; t0 — продолжительность паузы (отключения); tц — время цикла, т.е. сумма времен работы и паузы.
Если в каком-нибудь случае дано только /р (не известно t0)> то время цикла принимают /ц = 10 мин. Выполняя упражнение 17, рассмотрим два типичных случая и оценим их результаты.
Упражнение 17. С л у ч а й А. Пусть tp = 2 мин, /с = 6 мин. Тогда /ц = 2 + 6 = 8 мин, а ПВ = 2 : 8* 100% = 25%. Случай Б. Пусть /р = = 2 мин, Гц = 10мин, ПВ =2 : 10*100% = 20%.
Сравнивая оба случая, видим, что при полной определенности (случай А), когда известны tp и /0, значение ПВ получилось большим, чем в случае Б.
Ответить на вопросы: 1. Не опасно ли использовать результаты случая Б? 2. В условиях эксплуатации фактическое ПВ, например 40%, больше паспортного, например 25%. К каким последствиям приведет превышение ПВ и когда они обнаружатся? 3. Допустимо пи применять изделие,
если паспортное ПВ, например 60%, больше фактического, например 25%? 4. На изделии ПВ вообще не обозначено, есть ли в этом какой-либо смысл или это просто недосмотр, ошибка?
Ответы. 1. Меньшее значение ПВ обязывает применять изделие в более благоприятных условиях и, следовательно, не опасно.
Если фактическое ПВ больше паспортного, то срок службы изделия сократится. Но обнаружится ошибка не сразу, а, может быть, через несколько лет.
Допустимо, но неэкономично.
Если ПВ не обозначено, значит, изделие рассчитано на длительный режим.
Аппараты с повышенной плотностью тока защищают от недопустимо длительного включения. Во-первых, нх автоматически отключают, как только дело сделано. Так, например, включающий электромагнит привода масляного включателя автоматически отключается после завершения его включения вспомогательными контактами (блок-контактами). Во-вторых, предусматривают защиту, ограничивающую длительность включения. Распространенный способ ограничения длительности включения рассмотрен выше, в упражнении 1.
Повышение плотности тока — это перегрузка. Но бывают неизбежные перегрузки, например перегрузка пусковыми токами электродвигателей. Однако они не опасны, если двигатели выбраны правильно, т.е. исходя из реальных условий эксплуатации (см. ниже о номинальных режимах электродвигателей). Однако не исключены перегрузки непредвиденные. Рассмотрим примеры.
В жилых зданиях ничто не препятствует жильцам пользоваться более мощными лампами или включать бытовые электроприборы мощностью большей, чем та, на которую рассчитана сеть, — такой случай и меры, предотвращающие перегрузку, рассмотрены выше, в упражнении 10.
Неудовлетворительное состояние приводимых механизмов: перекосы, плохая центровка, неправильные зазоры, неудовлетворительная смазка и т.п. — вызывает тяжелые и затяжные пуски, которые всегда связаны со значительными токовыми перегрузками. Они нередко приводят к преждевременному повреждению двигателей.
Причины сгорания двигателей ищут в чем угодно, только не в механической части. Достаточно, однако, измерить ток ненагруженного двигателя, и если окажется, что он слишком велик, значит, нужно привести в порядок механическую часть. К сожалению, электрики часто недооценивают необходимости тщательного содержания механической части не только приводимого технологического механизма, но и электрического оборудования.

Смотрите так же:  Что надо защищать узо

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Сечение — проводы — обмотка

Из-за меньшей теплопроводности воздуха по сравнению с маслом электромагнитные нагрузки активных материалов в сухих трансформаторах приходится брать меньшими, чем в масляных, что приводит к увеличению сечения проводов обмотки и магнитопровода. [31]

Следовательно, при заданной нагрузке ZH уменьшение погрешности может быть достигнуто путем увеличения активного сопротивления ротора и уменьшения полного сопротивления статора Z Для этой цели в тахогенераторах полый ротор выполняют обычно из материалов с большим удельным электрическим сопротивлением, чем в исполнительных двигателях ( фосфористая или марганцовистая бронза вместо алюминия), и соответственно увеличивают сечение проводов обмоток статора и размеры пазов, в которых размещаются эти обмотки. [32]

В машинах с независимым возбуждением обмотка возбуждения подключается к независимому источнику электроэнергии ( рис. 13.6), благодаря чему ток в ней не зависит от напряжения на выводах якоря машины. Сечение проводов обмотки возбуждения в этих машинах выбирается в зависимости от напряжения источника тока возбуждения. Характерным для этих машин является независимость главного магнитного потока от нагрузки машины. [33]

В машинах независимого возбуждения обмотка возбуждения получает ток от независимого источника электроэнергии ( рис. 15 — 6), благодаря чему сила этого тока не зависит от напряжения на зажимах якоря машины. Сечение проводов обмотки возбуждения в этих машинах выбирается в зависимости от напряжения источника тока возбуждения. Характерным для этих машин является независимость главного магнитного потока от нагрузки машины. Сила тока возбуждения / в во много раз меньше силы тока якоря ( 0 05 — 0 01), а напряжение U на зажимах цепей якоря и возбуждения одно и то же. [34]

Определив по размеру а, формулам (3.53) и (3.54) геометрические размеры сердечников, вычерчивают эскиз сердечников с обмотками. Сечения проводов обмоток шр в зависимости от режима работы определяют либо по максимальному току нагрузки ( см. формулу 3.60), если он длительно протекает, либо по начальному току, соответствующему Я0, если ток нагрузки достигает максимальных значений лишь кратковременно. [35]

Задается напряжение питающей сети Ut. Сечения проводов обмоток трансформатора определяются по действующим значениям токов / j и / 2 число витков определяет коэффициент трансформации. Сечение и размеры стали выбирают по типовой мощности. [36]

Электрическая мощность генератора, выраженная через фазные напряжения и ток, Р — ЗШсааф при одном и том же токе зависит от cos ( f нагрузки. Но сечения проводов обмоток генератора рассчитываются на определенное значение тока, а его изоляция и сечение магнитной цепи — на определенное напряжение U, следовательно, эти величины выбираются независимо от cos нагрузки. По этой причине подобно трансформаторам вагинальной мощностью генератора считается его полная мощность 5 3UI, измеряемая в киловольт-амперах. [37]

Электрическая мощность генератора, выраженная через фазные напряжения и ток, Р 3UIcosp при одном и том же токе зависит от cos ( f нагрузки. Но сечения проводов обмоток генератора рассчитываются на определенное значение тока, а его изоляция и сечение магнитной цепи — на определенное напряжение U, следовательно, эти величины выбираются независимо от cosy. По этой причине подобно трансформаторам ндминальцой мощностью генератора считается его полная мощность 5 ЗШ, измеряемая в киловольт-амперах. [38]

Электрическая мощность генератора, выраженная через фазные напряжения и ток, Р 3UIco5 ( f при одном и том же токе зависит от cos ( f нагрузки. Но сечения проводов обмоток генератора рассчитываются на определенное значение тока, а его изоляция и сечение магнитной цепи — на определенное напряжение U, следовательно, эти величины выбираются независимо от cos нагрузки. По этой причине подобно трансформаторам номинальной мощностью генератора считается его полная мощность 5 3UI, измеряемая в киловольт-амперах. [39]

Как показала практика, у обмоток трансформаторов, по которым протекает большой ток, могут греться места пайки выводов. Причина может быть в том, что сечение проводов обмотки или отходящих проводов от этой обмотки во внешнюю цепь меньше, чем этого требует ток нагрузки в данной цепи. Другой причиной может быть некачественная пайка выводов. Попытки перепайки могут быть не всегда успешны, так как для обмотки могут быть применены провода не из меди, а из сплавов, не поддающихся пайке в эксплуатационных условиях. [40]

Как показала практика, у обмоток трансформаторов, по которым протекает большой ток, могут греться места пайки выводов. Причина может быть в том, что сечение проводов обмотки или отходящих проводов от этой обмотки во внешнюю цепь меньше; чем этого требует ток нагрузки в данной цепи. Другой причиной может быть некачественная пайка выводов. Попытки перепайки могут быть не всегда успешны, так как для обмотки могут быть применены провода не из меди, а из сплавов, не поддающихся пайке в эксплуатационных условиях. [41]

Это, в свою очередь, ведет к изменению числа пазов на полюс и фазу, шага обмотки по пазам и числа витков на фазу. С изменением скорости вращения изменяется и мощность двигателя, а следовательно, и сечение проводов обмотки . [42]

Производится выбор и расчет полной электрической схе. При этом определяются величина емкости и напряжение конденсатора, рассчитываются числа витков и сечения проводов обмоток полной схемы . При определении токов, протекающих в различных частях обмоток, линейный и нелинейный дроссели рассматриваются как трансформаторы или автотрансформаторы. В зависимости от фаз протекающих токов производится их алгебраическое или геометрическое суммирование в соответствующих частях обмоток. Число витков компенсационной обмотки пересчитывается пропорционально значению выходного напряжения полной схемы стабилизатора. [43]

Как было сказано в § 42, обмотки трансформаторов выполняют не только из меди, но и из алюминия. Так как удельное сопротивление алюминия больше ( примерно на 70 %) удельного сопротивления меди, то при изготовлении обмоток из алюминия сечение проводов обмоток увеличивают по сравнению с сечением медных проводов. [45]

Правильный выбор трансформатора тока для счетчика

Разновидность устройств

При выборе трансформатора нужно учитывать его место расположение (закрытые или открытые распределительные установки, встраиваемые системы), а также конструктивные особенности исполнения (проходные, шинные, опорные, разъемные).

Проходной ТТ устанавливают в комплексных РУ и используют в качестве проходного изолятора. Опорные используют для установки на ровной поверхности. Шинный ТТ устанавливается непосредственно на токоведущие части. В роли первичной обмотки трансформатора выступает участок шины. Встроенные модели как элемент конструкции, устанавливаются в силовые трансформаторы, масляные выключатели и пр. Разъемные ТТ выполнены разборными для быстрой установки на жилы кабеля, без физического вмешательства в целостность электрических сетей.

Кроме того, разделение также проходит по типу используемой изоляции:

  • литая;
  • пластмассовый корпус;
  • твердая;
  • вязкая компаудная;
  • маслонаполненная;
  • газонаполненная;
  • смешанная масло-бумажная.

И различают по спецификации и сфере применения:

  • коммерческий учет и измерения;
  • защита систем электроснабжения;
  • измерения текущих параметров;
  • контроль и фиксация действующих значений;

Также различаются трансформаторы по напряжению: для электроустановок до 1000 Вольт и выше.

Правила выбора

При выборе трансформатора его напряжение не должно быть меньшим, чем номинальное напряжение счетчика.

U ном ≥ U уст

Аналогично поступаем при выборе ТТ по току, который должен быть равен или больше максимального тока контролируемой установки. С учетом аварийных режимов работы.

I ном ≥ I макс.уст

В ПУЭ описаны правила и нормативные требования к устройствам коммерческого учета счетчиками, а также уделено не мало внимания трансформаторам тока и нормам расчетных мощностей. Детально ознакомится можно в пункте ПУЭ 1.5.1.

Помимо этого существуют следующие правила выбора трансформатора тока для счетчика:

  1. Длина и сечение проводников от ТТ к узлу учета должны обеспечивать минимальную потерю напряжения (не более 0.25% для класса точности 0.5 и 0.5% для трансформаторов точностью 1.0). Для счетчиков, используемых для технического учета, допускается падение напряжения 1.5% от номинального.
  2. Для систем АИИС КУЭ трансформаторы должны иметь высокий класс точности. Для установки в такие системы используют ТТ класса S 0.5S и 0.2S, позволяя увеличить точность учета при минимальных первичных токах.
  3. Для коммерческого учета нужно выбрать класс точности ТТ не более 0.5. При использовании счетчика точностью 2.0 и для технического учета, допускается применение трансформатора класса 1.0.
  4. Выбор ТТ с завышенной трансформацией допускается, если при максимуме тока нагрузки, ток в трансформаторе не меньше 40% от I ном электросчетчика.
  5. При расчете количества потребленной энергии необходимо учитывать коэффициент преобразования.
  6. Расчет мощности ТТ производится в зависимости от сечения проводника и расчетной мощности.
Смотрите так же:  Электро подключение плит

По таблице ниже, согласно получившимся расчетным параметрам выбираем ближайший ТТ:

При заключении договора с энергоснабжающей организацией, в случае когда для производства учета необходима установка трансформаторов тока, для организации узла учета, выдаются технические условия, в которых указано модель узла учета а также тип ТТ, номинал автоматических выключателей место их установки для конкретной организации. В результате самостоятельные расчеты ТТ производить не нужно.

Напоследок советуем читателям https://samelectrik.ru просмотреть полезное видео по теме:

Надеемся, теперь вам стало понятно, как выбрать трансформаторы тока для счетчиков и какие варианты исполнения ТТ бывают. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Наверняка вы не знаете:

Зависимость тока от сечения провода в трансформаторах

И все таки меня пригласили! Теперь дело со статьями пойдет более оперативно. Темой следующей части изначально я хотел сделать схемотехнику какого нибудь блока, а чего ждать? Но тут вспомнил свою школьную молодость и саму великую проблему с которой сталкивался — как изготовить неведомое для меня на тот момент зверя устройство — импульсный трансформатор. Прошло десять лет и я понимаю, что у многих (и не только начинающих) радиолюбителей, электронщиков и студентов возникают такие трудности — они попросту их боятся, а как следствие стараются избегать мощных импульсных источников питания (далее ИИП).
После этих размышлений я пришел к выводу, что первая тема должна быть именно про трансформатор и ни о чем другом! Хотелось бы еще оговориться: что я подразумеваю под понятием «мощный ИИП» — это мощности от 1 кВт и выше или в случае любителей хотя бы 500 Вт.


Рисунок 1 — Вот такой трансформатор на 2 кВт для Н-моста у нас получится в итоге

Великая битва или какой материал выбрать?

Когда-то внедрив в свой арсенал импульсную технику думал, что трансформаторы можно делать только на доступном всем феррите. Собрав первые конструкции первым делом решил выставить их на суд более опытных товарище и очень часто слышал такую фразу: «Ваш феррит гавно не самый лучший материал для импульсника». Сразу я решил узнать у них какую же альтернативу можно ему противоспоставить и мне сказали — альсифер или как его еще называют синдаст.

Чем же он так хорош и действительно ли лучше феррита?


Для начала надо определиться что должен уметь почти идеальный материал для трансформатора:
1) должен быть магнитомягким, то есть легко намагничиваться и размагничиваться:


Рисунок 2 — Гистерезисные циклы ферромагнетиков: 1) жесткий цикл, 2) мягкий цикл

2) материал должен обладать как можно большей индукцией насыщения, что позволит либо уменьшить габариты сердечника, либо при их сохранение повысить мощность.

3) материал должен иметь как можно меньшие потери на перемагничивание и токи Фуко

4) свойства материала не должны сильно изменяться при внешнем воздействии: механические усилия (сжатие или растяжение), изменение температуры и влажности.

Теперь рассмотрим свойства феррита и насколько он соответствует предъявленным выше требованиям.


Феррит — является полупроводником, а значит обладает собственным высоким электрическим сопротивлением. Это означает, что на высоких частотах потери на вихревые токи (токи Фуко) будут достаточно низкими. Получается как минимум одно условия из списка выше у нас уже выполнено. Идем дальше…
Ферриты бывают термостабильными и не стабильными, но этот параметр не является определяющим для ИИП. Важно то, что ферриты работают стабильно в температурном диапазоне от -60 и до +100 о С и это у самый простых и дешевых марок.


Рисунок 3 — Кривая намагничивания на частоте 20 кГц при разных температурах

И наконец-то самый главный пункт — на графике выше мы увидели параметр, который будет определять практически все — индукция насыщения. Для феррита она обычно принимается 0,39 Тл. Стоит запомнить, что при разных условиях — этот параметр будет меняться. Он зависит как от частоты, так и от температуры работы и от других параметров, но особый акцент стоит сделать на первых двух.

Вывод: феррит ништяк! отлично подходит для наших задач.

Несколько слов об альсифере и чем он отличается


1) альсифер работает в чуть большем широком спектре температур: от -60 и до +120 о С — подходит? Еще лучше чем феррит!
2) коэффициент потерь на гистерезис у альсиферов постоянный лишь в слабых полях (при малой мощности), в мощном поле они растут и очень сильно — это очень серьезный минус, особенно на мощностях более 2 кВт, так что тут проигрывает.
3) индукция насыщения до 1,2 Тл!, в 4 раза больше чем у феррита! — главный параметр и так обгоняет, но не все так просто… Конечно это достоинство никуда не уйдет, но пункт 2 ослабляет его и очень сильно — определенно плюс.

Вывод: альсифер лучше чем феррит, в этом дядьке мне не соврали.

Результат битвы: любой прочитав описание выше скажет альсифер нам подавай! И правильно… но попробуйте найти сердечник из альсифера и чтобы с габаритной мощностью 10 кВт? Тут обычно человек приходит в тупик, оказывается их и нету особо в продаже, а если и есть, то на заказ напрямую у производителя и цена вас испугает.
Получается используем феррит, тем более если оценивать в целом, то он проигрывает очень незначительно… феррит оценивается относительно альсифера в «8 из 10 попугаев».

Хотел я обратиться к своему любимому матану, но решил этого не делать, т.к. +10 000 знаков к статье считаю избыточным. Могу лишь посоветовать книгу с очень хорошими расчетами авторства Б. Семенова «Силовая электроника: от простому к сложному». Смысла пересказывать его выкладки с некими добавлениями смысла не вижу

Итак, приступаем к выполнению расчета и изготовлению трансформатора

Первым делом хочется сразу вспомнить очень серьезный момент — зазор в сердечнике. Он может «убить» всю мощность или добавить еще так на 30-40%. Хочу напомнить, что делаем мы трансформатор для Н-моста, а он относится к — прямоходовым преобразователям (forward по-буржуйский). Это значит, что зазор в идеале должен быть 0 мм.
Как-то раз, обучаясь курсе на 2-3 решил собрать сварочный инвертор, обратился к топологии инверторов Kemppi. Там я увидел в трансформаторах зазор 0,15 мм. Стало интересно для чего же он. Подходить к преподавателям не стал, а взял и позвонил в российское представительство Kemppi! А что терять? На моей удивление меня соединили с инженером-схемотехником и он рассказал мне несколько теоретических моментов, которые позволили мне «выползти» за потолок в 1 кВт.
Если в кратцезазор в 0,1-0,2 мм просто необходим! Это увеличивает скорость размагничивания сердечника, что позволяет прокачать через трансформатор большую мощность. Максимальный эффект от такого финта ушами зазора достиг в топологии «косой мост», там введение зазор 0,15 мм дает прирост 100%! В нашем Н-мосту эта прибавка скромнее, но 40-60% думаю тоже не дурно.

Для изготовления трансформатора нам понадобится вот такой набор:

а)
Рисунок 4 — Ферритовый сердечник Е70/33/32 из материала 3С90 (чуть лучший аналог N87)

б)
Рисукок 5 — Каркас для сердечника Е70/33/32 (тот что больше) и дроссель D46 из распыленного железа

Габаритная мощность такого трансформатора составляет 7,2 кВт. Такой запас нам нужен для обеспечения пусковых токов в 6-7 раз больше номинальных (600% по ТЗ). Такие пусковые токи правда бывают лишь у асинхронных двигателей, но учесть необходимо все!
Неожиданно «всплыл» некий дроссель, он понадобится в нашей дальнейшей схеме (аж 5 штук) и поэтому решил показать как и его наматывать.

Далее необходимо посчитать параметры намотки. Я использую программу от известного в определенных кругах товарища Starichok51. Человек с огромными знаниями и всегда готовый учить и помогать, за что ему спасибо — в своей время помог встать на путь истинный. Называется программа — ExcellentIT 8.1.

Привожу пример расчета на 2 кВт:

Рисунок 6 — Расчет импульсного трансформатора по мостовой схеме на 2 кВт повышающий

Как производить расчет:

1) Выделено красным. Это вводные параметры, которые обычно выставляются по умолчанию:
а) максимальная индукция. Помните для феррита она 0,39 Тл, но у нас трансформатор работает на достаточно высокой частоте, поэтому программа выставляет 0,186 сама. Это индукция насыщения в саааамых плохих условиях, включая нагрев до 125 градусов
б) частота преобразования, она задается нами и чем она определяется на схеме будет в следующих статьях. Частота эта должна быть от 20 до 120 кГц. Если меньше — мы будет слышать работу транса и свист, если выше, то наши ключи (транзисторы) будут иметь большие динамические потери. А IGBT ключи даже дорогие работают до 150 кГц
в) коэф. заполнения окна — важный параметр, ибо место на каркасе и сердечнике ограничено, не стоит его делать больше 0,35 иначе обмотки не влезут
г) плотность тока — этот параметр может быть до 10 А/мм 2 . Это максимальный ток, который может протекать через проводник. Оптимальное значение 5-6 А/мм 2 — в условиях жесткой эксплуатации: плохое охлаждение, постоянная работа на предельной нагрузке и прочее. 8-10 А/мм 2 — можно ставить если у вас устройство идеально вентилируется и стоит over 9000 несколько куллеров.
д) питание на входе. Т.к. мы рассчитываем трансформатор для DC->DC 48В в 400В, то ставим входное напряжение как в расчете. Откуда цифра взялась. В разряженном состоянии аккумулятор отдает 10.5В, дальше разряжать — снижать срок службы, умножаем на количество батарей (4 шт) и получаем 42В. Возьмем с запасом 40В. 48В берется из произведения 12В * 4 шт. 58В берется из соображения, что в заряженном состоянии батарея имеет напряжение 14,2-14,4В и по аналогии умножаем на 4.

Смотрите так же:  Схема подключения 2 ламп на один выключатель

2) Выделено синим.
а) ставим 400В, т.к. это запас для обратной связи по напряжению и для нарезки синуса необходимо минимум 342В
б) номинальный ток. Выбираем из соображения 2400 Вт / 220(230) В = 12А. Как видите везде я беру запас не менее 20%. Так поступает любой уважающий себя производитель качественной техники. В СССР такой запас был эталонный 25% даже для самых сложных условий. Почему 220(230)В — это напряжение на выходе уже чистого синуса.
в) минимальный ток. Выбирается из реальных условий, этот параметр влияет на размер выходного дросселя, поэтому чем больше минимальный ток, тем меньше дроссель, а значит и дешевле устройство. Я опять же выбрал худший вариант 1А, это ток на 2-3 лампочки или 3-4 роутеров.
г) падение на диодах. Т.к. у нас на выходе будут диоды быстродействующие (ultra-fast), то падение на них 0.6В в худших условиях (превышена температура).
д) диаметр провода. У меня некогда купленная катушка меди 20 кг на такой случай и как раз с диаметром 1 мм. Тут ставим тот, который у вас есть. Только более 1,18 мм ставить не советую, т.к. начнет сказываться скин-эффект

3) Выделено зеленым. Тут все просто — топология у нас планируется «полный мост» и выбираем ее.

4) Выделено оранжевым. Происходит процесс выбора сердечника, все интуитивно понятно. Большое количество стандартных сердечников уже есть в библиотеки, как и наш, но если что можно и добавить путем ввода габаритов.

5) Выделено фиолетовым. Выходные параметры с расчетами. Отдельным окном выделил коэф. заполнения окна, помните — не более 0,35, а лучше не более 0,3. Так же даны все необходимые значения: количество витков для первичной и вторичной обмотки, количество проводов ранее заданного диаметра в «косе» для намотки.
Так же даны параметры для дальнейшего расчета выходного дросселя: индуктивность и пульсации напряжения.

Теперь необходимо рассчитать выходной дроссель. Нужен он чтобы сгладить пульсации, а так же чтобы создать «равномерный» ток. Расчет проводится в программе того же автора и называется она DrosselRing 5.0. Расчет для нашего трансформатора приведу:

Рисунок 7 — Расчет выходного дросселя для повышающего DC-DC преобразователя

В данном расчете все проще и понятнее, работает по тому же принципу, выходные данные: количество витков и количество проводов в косе.

Стадии изготовления

Теперь у нас есть все данные для изготовления трансформатора и дросселя.
Главное правило намотки импульсного трансформатора — все без исключения обмотки должны быть намотаны в одну сторону!

Стадия 1:

Рисунок 8 — Процесс намотки вторичной (высоковольтной) обмотки

Мотаем на каркас необходимое число витков в 2 провода диаметром 1 мм. Запоминаем направление намотки, а лучше отмечаем маркером на каркасе.

Стадия 2:

Рисунок 9 — Изолируем вторичную обмотку

Изолируем вторичную обмотку фторопластовой лентой толщиной 1 мм, такая изоляция выдерживает не менее 1000 В. Так же дополнительно пропитываем лаком, это еще +600В к изоляции. Если нету фторопластовой ленты, то изолируем обычным сантехническим фумом в 4-6 слоев. Это тот же фторопласт, только 150-200 мкм толщиной.

Стадия 3:

Рисунок 10 — Начинаем мотать первичную обмотку, распаиваем провода на каркас
Намотку проводим в одну сторону со вторичной обмоткой!

Стадия 4:

Рисунок 11 — Выводим хвост первичной обмотки

Доматывает обмотку, изолируем ее так же фторопластовой лентой. Желательно еще и пропитать лаком.

Стадия 5:

Рисунок 12 — Пропитываем лаком и распаиваем «хвост». Намотка обмоток окончена
Стадия 6:

Рисунок 13 — Завершаем намотку и изоляцию трансформатора киперной лентой с окончательной пропиткой в лаке

Стадия 7:

Рисунок 14 — Так выглядит законченный вариант трансформатора

Зазор 0,15 мм устанавливается в процессе склеивания, путем вкладывания между половинками сердечника подходящей пленки. Лучший вариант — пленка для печати. Сердечник склеивается клеем моментом (хорошим) или эпоксидной смолой. 1-й вариант на века, 2-й позволяет в случае чего разобрать трансформатор без повреждений, например, если понадобится домотать еще обмотку или добавить витков.

Намотка дросселя

Теперь по аналогии необходимо намотать дроссель, конечно мотать на тороидальном сердечнике сложнее, но такой вариант будет компактнее. Все данные у нас имеются из программы, материал сердечника распыленное железо или пермаллой. Индукция насыщения у данного материала 0,55 Тл.

Стадия 1:

Рисунок 15 — Обматываем кольцо фторопластовой лентой

Эта операция позволяет избежать случая с пробоем обмотки на сердечник, это бывает редко, но мы же за качество и делаем для себя!

Стадия 2:

Рисунок 16 — Наматываем нужное количество витков и изолируем

В данном случае количество витков не уместится в один слой намотки, поэтому необходимо после намотки первого слоя произолировать и намотать второй слой с последующей изоляцией.

Стадия 3:

Рисунок 17 — Изолируем после второго слоя и пропитываем лаком

Надеюсь моя статья научит вас процессу расчету и изготовлению импульсного трансформатора, а так же даст вам некоторые теоретические понятия о его работе и материалах из которого он изготавливается. Постарался не нагружать данную часть излишней теорией, все на минимуму и сосредоточиться исключительно на практических моментах. И самое главное на ключевых особенностях, которые влияют на работоспособность, таких как зазор, направления намотки и прочее.
Продолжение следует.

FIAT Doblo 1.9Mjet Panorama › Бортжурнал › Контактный сварка из трансформатор от микроволновки. Ток от 1560А #1

В интернете море информации

Имею трансформатор от микроволновки
-Input 200V-50Hz-входной 2.75кw
-Output трансформатор выходной 1000w-2450MHz.

Основные технические характеристики устройства:
напряжение питающей сети – переменное 50 Гц, 220 В;
выходное напряжение (на электродах контактно-сварочного механизма – на клещах) – переменное 2.84 В (холостого хода);
Реально сварочный ток (максимальный импульсный) – до 1560А.

По моему расчету
— Делал 3 витка. На выходе должно получиться около 2.84 В
трансформаторов мощностью 2.75 кВт имеет входное напряжение 220В на 1000w, выходное напряжение равно 2.84В и постоянный ток сварки будет I=1000/2.84

Число витков первичной обмотки будущего трансформатора для контактной сварки:
расчёт производим по классической формуле
W1=U1/(4,44*f*Sst*B)
где U1 — напряжение на первичной обмотке трансформатора в В;
f — частота сети в Гц;
Sst — сечение стального сердечника в м кв.;
B — допустимая величина индукции в сердечнике в Т.
В Вашем случае: U1=230В; f=50Гц; Sst= м^2; B=xT.

Коэффициент трансформации К=220В/2.84В=77
-Число витков первой обмотки W1= 240вит
Сечение провода первичной обмотки Sp1=3,14*(1,2*1,2/4)=1,1304мм^2.
-Число витков вторичной обмотки W2=(14\18)=240вит/77=3.09вит. -правильно
Сечение провода во вторичной обмотке Sp2=Sp1*K=1,1304*77=87,0408^2. -ох круто !
Т.к. вторичная обмотка находится снаружи сердечника и хорошо будет охлаждаться, то её сечение я уменьшал до 35 мм^2.(не нашел проводка 50мм^2)
Что на самом деле получил
Важно
1.Если я оставил шунт на каждой стороне по 8шт то ТОК будить в приделе 352,А
— при работе аппарат сразу дать макс ТОКа и уменьшает до 0
2.Если убрать шунт


Похожие статьи:

  • Инвертор 12 в 220 своими руками схема 1квт Простой инвертор 12-220В Предлагаю схему преобразователя напряжения (инвертора) 12/220В (мощность до 500 Ватт), питающегося от аккумулятора напряжением 12В, который может пригодиться в автомобиле и быту для освещения, для питания […]
  • Сечение жилы кабеля авббшв 4х16 Силовой кабель AВВГ 4х16 алюминиевый Силовой кабель АВВГ 4х16 с алюминиевыми жилами, с ПВХ изоляцией в оболочке из ПВХ пластиката Конструкция: алюминиевый кабель АВВГ 4х16 кв.мм: Токопроводящая жила - алюминиевая, однопроволочная, […]
  • Сечение провода 5а Как выбрать сечение провода для сетей освещения 12 вольт В разговорах с покупателями при обсуждении галогенного освещения на 12 вольт почему-то очень часто мелькает слово "слаботочка", что характеризует соответствующее отношение к выбору […]
  • Можно ли включить в сеть с напряжением 220 в потенциометр на котором написано можно ли включить в сеть напряжением U=220В реостат, на котором написано: R=30 Ом, I=5 А. Почему? проверим на какое напряжение рассчитан реостат U=IR=5*30=150 B Ответ включать нельзя U=150 Подпишись Не упусти важного - подключи Знания […]
  • Вибратор ив 99 220 вольт Площадочный вибратор ИВ-99 Е (220В) Завод-изготовитель гарантирует исправную работу оборудования в течении срока указанного в паспорте на изделие, при условии соблюдения потребителем правил эксплуатации и технического […]
  • Плоская рамка из провода сопротивлением 5 ом находится в однородном магнитном поле Решения из методички Чертова: 4. Электромагнетизм Бесплатные решения контрольных работ из методички Чертова 1987 г. издания для студентов-заочников. Смотрите также решения задач по электромагнетизму в "большом" задачнике Чертова (c […]